Сварка металлических изделий: обзор методов и технологий

Сварка металлических изделий

Сварка металлических изделий

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Требования к сварке металлических изделий
  • 3 классических метода сварки металлоконструкций
  • Инновационные методы сварки металлических изделий
  • Технологии сварки металлических изделий

Сварка металлических изделий осуществляется различными методами и посредством разных технологий, которые зависят от исходного состояния соединяемых деталей. Влияет не только вид металла (сталь, медь, алюминий и т. д.), но и габариты заготовки – длина, ширина, толщина. Однако требования к готовым изделиям практически идентичны и в некоторых случаях регулируются на государственном уровне.

Чтобы правильно выбрать технику и метод сварки, необходимо понимать все вышеуказанные нюансы. В нашей статье мы расскажем, как осуществляется сварка различных металлических изделий, какие существуют подходы к этому процессу, а также поговорим, каким требованиям должны соответствовать полученные изделия.

 

Требования к сварке металлических изделий

Сварные изделия, в соответствии с названием, представляют собой конструкции, выполненные посредством сварки. Требования к изделиям зависят от их вида, который определяется по таким признакам:

  • целевое назначение, а именно выделяют авиационные, судовые, вагонные, строительные и прочие конструкции;
  • толщина соединяемых элементов – толстостенные и тонкостенные;
  • способ производства заготовки: листовые, профильные, штампованные, литые;
  • материал: стальные, титановые, алюминиевые и из других металлов.

Каждая разновидность предполагает свои нюансы сварки – рекомендации по работе обычно содержатся в чертежах и технологической карте. Грамотно выполненная сварка металлических изделий обеспечивает их прочность, надежность. В связи с этим на сварщика ложится немалая ответственность за соблюдение установленных требований.

Наиболее жесткие нормы предъявляются к сварке ответственных металлоконструкций. Здесь недостаточное качество швов может привести к недопустимым последствиям, а именно к разрушению всего объекта. К подобным работам допускаются лишь специалисты с высокой квалификацией, а результат их труда обязательно подвергается контролю.

Требования к сварке металлических изделий

ГОСТ 27772 закрепляет характеристики, которыми должны обладать любые сварные металлоконструкции, применяемые в строительстве. Кроме того, необходимо, чтобы выполнялись нормы СНИП II 23-81. В указанных документах содержатся требования к деятельности профессиональных сварщиков, однако с этой информацией рекомендуется ознакомиться любому человеку, решившему своими силами осуществить подобные работы.

Ручная сварка металлических изделий выполняется в соответствии с ГОСТ 5264-80. Если же речь идет о формировании швов в среде защитного газа, основным документом считается ГОСТ 14771-76. В нормативной документации подробно описывается подготовка к сварке кромок деталей, поскольку от данного этапа зависит прочность и долговечность соединения.

Важными характеристиками сварных конструкций считаются усадочное напряжение и деформация. В норме они должны находиться на минимальном уровне, что достигается за счет сохранения стабильного режима в процессе работы. Разброс значений тока и напряжения не может быть более 5 %. Чтобы добиться выполнения всех требований, подготавливают чертежи сварных конструкций, а весь технологический процесс описывают в технологической карте.

3 классических метода сварки металлоконструкций

1. Электродуговая.

Эта технология на данный момент используется наиболее активно. Сварка металлических изделий осуществляется при помощи неплавящегося и плавкого электрода, однако в основе метода всегда лежит температурное воздействие вольтовой дуги. В первом случае металл нагревается за счет тугоплавкого электрода из вольфрама. Данный элемент остается неизменным в процессе работы, при этом формирует дугу для получения сварочной ванны из металла заготовки или с добавлением присадки. Стоит пояснить, что присадку вносят вручную в виде сварочного прутка либо в автоматическом режиме как тонкую проволоку.

3 классических метода сварки металлоконструкций

Во втором случае дуга появляется между свариваемым металлом и плавящимся электродом. Последний необходим для формирования шва, образуемого струйным переносом его металла. Чтобы добиться концентрации дуги, появления защитного слоя, на металлический стержень наносят специальную обмазку. В ее состав входят компоненты, улучшающие качество шва.

Расплав важно защитить от окисления – для этого в зону обработки металла направляют поток газа. По данному признаку выделяют такие виды сварки металлических изделий:

  • В углекислом газе. Работа ведется при помощи полуавтоматических инверторов. Толщина металла определяет скорость сварки, а на основе последнего показателя подбирают нужный объем подачи газа. Данный подход обычно используют при обработке тонколистового металла, допустим, во время ремонта автомобильных кузовов.
  • В среде инертных газов аргона/гелия. По этой технологии соединяют элементы трубопроводов из нержавейки, алюминия, специальных сплавов.
  • В активном газе.

Каждая среда предполагает использование разной специализированной техники, но, в целом, речь идет о разных видах трансформаторов и генераторов.

Главным достоинством дуговой сварки является ее универсальность, так как она позволяет обрабатывать тонкий металл полуавтоматом и толстостенные стальные трубы ручным способом.

2. Автоматическая под флюсом.

Сварочный флюс представляет собой порошок, в состав которого входят различные вещества. Он необходим, чтобы:

  • защитить расплав от окисления;
  • добавить в шов компоненты, повышающие его прочность.

Для осуществления сварки металлических изделий этим способом заготовки фиксируют на специальном стенде. Далее к месту стыка при помощи трубки подают слой флюса, из которого получается длинный холмик. Следом идет сварочная головка, образующая дугу, после чего может подаваться еще одна трубка, куда засасывается весь нерасплавившийся флюс.

В данном случае используют также два вида электродов: неплавящийся либо плавящийся. Немаловажно, что при этой технологии не возникает проблем с удалением шлака. Когда шов готов, его простукивают, чтобы отскочила шлаковая корка из расплава флюса.

3 классических метода сварки металлоконструкций

3. Электрошлаковая.

Несмотря на то, что данный метод похож на технологию работы под флюсом, между процессами существуют принципиальные отличия. Здесь температуру обеспечивает расплав, в который входит не только металл, но и токопроводящий шлак. Через него проходит электрический ток, позволяющий металлу оставаться жидким. Немаловажно, что прогрев идет по всей длине шва.

Металл, формирующий соединительный шов, в то же время играет роль плавкого электрода, который подает ток в расплав. В качестве него может использоваться проволока, пластина, трубчатый мундштук.

Медленные нагрев и охлаждение при сварке металлических изделий позволяют избежать перекаливания заготовки, дополнительных напряжений. Кроме того, этот метод позволяет осуществлять сварку толстого металла. Однако нужно понимать, что подобная работа должна выполняться при помощи специализированного оборудования, поэтому может проводиться только в заводских условиях.

Инновационные методы сварки металлических изделий

Постепенно классический подход к сварным работам претерпевал изменения, в результате стали доступны более современные способы соединения металлических деталей. Среди них стоит назвать сварку при помощи лазерных установок, ультразвука, теплового эффекта, пр.

За счет инновационных решений удается упростить выполнение некоторых задач и затрачивать меньше времени на сборку металлоконструкций. Вот почему появляются все новые научные разработки в данной сфере и ведутся соответствующие исследования.

Современные методы сварки металлических изделий имеют такие преимущества:

  • снижают коробление металла;
  • обеспечивают более высокую скорость работы;
  • сокращают расходы на зачистку шва;
  • снижают траты на расходные материалы;
  • позволяют соединять заготовки из тонколистового металла.

Инновационные методы сварки металлических изделий

Лучшие показатели по продуктивности, качеству швов и экономичности обеспечивают следующие технологии сварки металлических изделий:

  • Электронно-лучевая. Используется для создания глубоких соединений до 20 см. Однако для получения качественного результата необходимо соотношение ширины шва и глубины погружения инструмента 20:1. Шов формируется в вакууме, из-за чего метод неприменим в бытовых условиях, зато им пользуются на узкопрофильных производствах.
  • Термитная. Предполагает обработку контуров соединения деталей особой смесью в процессе горения. При помощи этого подхода соединяют ответственные конструкции из металла в готовом виде. Он становится лучшим решением, если наплавка металла может справиться с появившимися дефектами. Под последними понимают трещины, сколы.
  • Плазменная. Осуществляется при помощи ионизированного газа, который проходит сквозь электроды с высокими сварочно-техническими характеристиками и берет на себя роль дуги. Если сравнивать с электронной, данный подход имеет более широкие возможности, позволяя проводить резку и сварку конструкции вне зависимости от ширины заготовки.
  • Орбитальная аргонодуговая. Предполагает работу с вольфрамовым электродом, необходима для обработки сложных деталей, таких как неповоротные стыки труб диаметром 20–1 440 мм. Активирующий флюс наносится в соотношении 1 г/м шва, за счет чего сокращается объем и вес сварной ванны, становится доступно использование пониженного тока. Давление дуги на жидкий металл обеспечивает высокое качество шва при любом пространственном положении. Кроме того, есть возможность автоматизации сварки металлических изделий без разделки кромки.
  • Щадящие технологии. Здесь подразумевается использование смесей защитных газов Ar + CO2 или Ar + O2 + CO2, за счет чего достигаются более качественные соединения, чем во время сварки в среде углекислоты. Немаловажно, что современный подход позволяет сократить актуальный объем расходных материалов на 20 %. Это связано со снижением набрызгивания электродного материала. Кроме того, обеспечивается плавный переход к свариваемым элементам.

Нужно понимать, что у всех перечисленных технологий есть свои минусы и принципы использования. Поэтому прежде чем внедрять их в работу, сварщику важно ознакомиться с теорией и полностью овладеть всеми тонкостями.

Современная наука уже позволяет использовать нанотехнологии, поэтому дальнейшее развитие в сфере сварки металлических изделий представляется связанным с совершенствованием схем компьютерного управления процессом работы. Вероятен и переход на еще более современные сварные материалы.

Технологии сварки металлических изделий

  • Листовой металл.

При обработке данного материала может использоваться один из двух методов:

  • Встык. Больше подходит для наложения вертикальных швов.
  • Внахлест. Применяется для круговых поясных соединений.

В первую очередь с заготовок при помощи шлифовки удаляют грязь, старую краску, ржавчину, окалину. Либо в качестве инструмента для очистки может использоваться пламя горелки.

Чтобы добиться максимального провара швов, их сваривают под углом 70–90°, оставляя зазор между деталями около 11 мм. Иначе высока вероятность деформации. Практика показывает, что лучше всего вести работу от середины к краям изделия.

Технологии сварки металлических изделий

  • Толстый металл.

При обработке заготовок, имеющих большую толщину, то есть не менее 20 мм, используют многослойную термическую сварку. Она предполагает несколько подходов и подготовку краев: первую кромку предварительно стачивают для достижения U-образной формы. Перед каждым этапом сварки необходимо удалять появившийся слой окалины.

Чтобы снизить затраты на расходные материалы, можно отдать предпочтение технологиям электрошлаковой и электродуговой сварки металлических изделий, так как они отличаются высокой производительностью. Первый метод подходит лишь для вертикальных швов, которые выполняются снизу вверх с отклонением до 30°. Электрошлаковая сварка предполагает скрепление элементов при помощи нагревания током шлака, расплавляющего металл заготовки. За один проход удается сварить листы толщиной до 60 мм.

  • Тонколистовой металл.

Речь идет о материале не толще 4-5 мм. Его соединяют встык с отбортовкой кромок либо на подкладке. Основная сложность в данном случае кроется в том, что всего одним неосторожным движением можно прожечь заготовку. А значит, необходимо жестко придерживаться существующих правил:

  • когда толщина заготовки составляет 2 мм, используется электрод с сечением 2 мм, рабочий ток – 50–60 А;
  • для заготовки толщиной 3 мм необходимо сечение электрода 3 мм, рабочий ток – 110–120 А;
  • заготовки толщиной 4-5 мм обрабатываются при помощи электрода с сечением 3-4 мм, тогда как рабочий ток равен 110–160 А.

Для сварки металлических изделий из тонколистового металла используют непрерывную и многоточечную технологию. При первой электрод ведут вдоль шва без отрыва, а в случае со второй необходимо гашение дуги. Стоит отметить, что именно последний подход специалисты называют самым безопасным.

  • Оцинкованный металл.

Чтобы сварить заготовки из оцинкованной стали, их необходимо предварительно нагреть более чем до +10 000 °С. Тогда металл переходит в жидкое, а потом в газообразное состояние. Из-за данной особенности подобные работы могут проводиться лишь в помещениях с хорошей вентиляцией. В противном случае существует опасность для здоровья людей. Также нужно понимать, что само удаление оцинковки способно снизить прочность шва. Поэтому во избежание трещин и деформации сварку осуществляют в защищенной газовой среде.

Если основа слишком тонкая, невозможно удалить оцинковку, применяют электроды из оцинкованной стали, а силу тока повышают на 10–50 А. За счет этой хитрости удается предотвратить образование пор. Также необходимо увеличить расстояние между заготовками в два раза и снизить скорость работы на 20 %. В подобных ситуациях чаще всего прибегают к сварке металлических изделий полуавтоматом.

Выполнение всех правил и норм позволяет добиться высокого качества соединений. Такие швы будут служить долго, оставаясь прочными и стойкими к воздействиям разного рода. При этом могут применяться как традиционный, так и современные методы осуществления сварных работ.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

 

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Рекомендуемые статьи

Россия, Москва, 2-й Котляковский переулок, 18
phoneПозвонить бесплатно
Акция

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа.
Оставьте заявку, и мы Вам перезвоним.