Разделка кромок под сварку: назначение и порядок выполнения
Надежность сварного шва зависит от глубины провара металла. При монтаже деталей толще 3 мм предусмотрено предварительное оформление краев – разделка под сварку. Когда кромки скошенные, формируется глубокая ванна расплава, образуется надежный диффузный слой. Процесс подготовки металла перед свариванием оговаривается в стандартах. Все они перечислены в одном из разделов статьи.
Назначение разделки кромок под сварку
Правильно сформированная ванна – залог прочного соединения сварных деталей, образуется глубокий однородный слой, после кристаллизации в диффузном слое не возникает внутренних напряжений.
Процессом разделки кромок под сварку подразумевают изменение геометрии стыка, его увеличивают с одной или двух сторон. Разделку выполняют с целью упрочнения соединения толстых деталей, проварить встык на всю глубину невозможно. Появляется доступ к центральной части шва, увеличивается размер ванны расплава.
При правильной подготовке деталей снижается риск брака, не образуются пустоты, раковины, несплошности в месте шва.
Подготовка заготовок под разделку
Торцевые поверхности зачищают, убирают:
С металла снимают слой до 2 мм.
Зачистка бывает двух видов:
Второй этап подготовки металла – разделочные операции, обеспечивающие доступ ко всей области стыка.
Подготовка заготовок под разделку кромок обязательна!
Виды предварительных операций:
Подготовка кромок бывает трех видов:
Формы скосов кромок
Стоит рассмотреть различные виды оформления торцов, зависит от толщины заготовки, физических свойств металла, способа сварки.
V-образная
Самая популярная разделка, практикуется для всех видов сварки, пластин толще 3–5 мм. Заключается в симметричном скосе краев у одной и другой заготовки. Используются все существующие виды обработки.
X-образная
Такая разделка толстых пластин проводится при двухстороннем соединии. По сути – это два встречных V-образных соединения, металл проваривается на всю глубину. Образуется шов, способный работать под нагрузкой. Шов наплавляется слоями, валики образуются широкими. Рекомендованный угол скоса – 45 или 60° в зависимости от физических свойств заготовок. Для вязких нужен большой скос, текучие варят с наименьшим углом скоса.
Х- и К-образные скосы делают на заготовках толщиной от 12 до 40 мм. При ручной сварке стальных заготовок плавящимися электродами скашивают кромки свыше 5 мм, при односторонней или симметричной разделке совокупный угол должен быть не менее 60°, но не более 80°. Наклон влияет на прочность шва.
U-образная
Края разделывают с одной или двух сторон. Сделать углубление правильной формы новинкам бывает сложно, для этого требуется практика. Особенностью такой разделки заготовок толщиной от 20 до 60 мм считают экономию расходных материалов, быстрый провар. При U-образном оформлении скоса образуется ровный шовный валик, зона термического влияния меньше, чем при V-образной разделке.
K-образная
Этот способ оформления краев толстостенных деталей схож с Х-образной разделкой. К-образная предусматривает скос кромок только одной из заготовок, метод применяется при двухсторонней сварке. Нужно учитывать, что деталь со скошенными гранями прогревается сильнее.
Односторонняя применяется для стыковых и угловых швов (V или U), двухсторонняя при стыковой, когда заготовки проваривают снизу и сверху (K или X). Угол скоса кромок под сварку зависит от вида сварочного оборудования:
Притупление краев делается на высоту от 1 до 3 мм.
Способы обработки кромок
Обработку кромок под сварку проводят разными способами:
Методы подготовки деталей зависят от толщины металла, типа соединения, регламентированы системой ГОСТ:
Для электродуговой сварки применяется ручная, механическая, термическая обработка кромок. Лазерная требует тщательной очистки металла, края будущих швов после разделки дополнительно протравливают, затем промывают, просушивают.
Еще один важный нюанс: на скосах не должно быть острых краев, они могут стать причиной прожженных деталей или непроваренных швов. Острые края обязательно скругляют.
Разделка кромок под сварку труб
Вид подготовки краев зависит от расположения свариваемых деталей, типа сварного соединения. Трубы соединяют:
При монтаже трубы соединяют между собой и арматурными элементами – важными частями трубопроводов (врезают заглушки, отводы, фитинги, уголки, краны, приборы учета и др.).
В стандарте регламентирована механическая и химическая подготовка поверхности, подготовка краев толстостенных заготовок.
Отводы приваривают встык со скосом одной или двух кромок с наклоном 45° к оси трубы. Угловые швы варят без снятия фаски. Отводной штуцер присоединяют внахлест или угловым швом, предусмотрена односторонняя подготовка кромок. При сварке труб угол раскрытия 60 –70°, размер притупления 2–2,5 мм, величина зазора 2–3 мм.
Зная особенности подготовки кромок, можно получать надежные стыковые, угловые соединения, сваривать металл внахлест. При правильной подготовке деталей снижается риск брака, не образуются пустоты, раковины, несплошности в месте шва. Особенно важно правильно подготовить заготовки из сильно текучих и слишком вязких металлов.
ТКМ раздаточный материал / Домашнее задание / Сварка ДЗ / 5 Разделка кромок под сварку
Нужно ли выполнять разделку кромок в любом случае? Мы не рекомендуем это делать. Разделка нужна для деталей, где толщина металла минимум 5 миллиметров и выше. Если толщина детали менее 5 миллиметров, что разделка кромок свариваемых изделий не принесет желаемого результата. Это лишь один из множества нюансов, которые стоит учитывать при разделке. О них мы и расскажем в этой статье.
Для чего проводится разделка металлических кромок
Разделка кромок – это изменение геометрии стыка деталей. На одном или обоих торцах выполняется по 1-2 фаски, что увеличивает ширину зазора и длину соединяемых поверхностей. Эта операция необходима лишь для деталей толщиной более 3 мм, поскольку с увеличением этого параметра изменяется конфигурация сварочной ванны и глубина провара.
Для сварки деталей толщиной более 3 мм необходимо выполнить разделку кромок.
Разделка металлических кромок позволяет достичь следующих результатов:
Нарушение технологии разделки, неправильное положение электрода относительно кромок или ошибки в выборе типа скоса приводят к неравномерной форме сварного шва, прожогам, непроварам и другим дефектам.
Подготовка заготовок под разделку
Процедура состоит из таких этапов:
На производстве используют такие типы технологических операций:
Чтобы избежать образования трещин и высоких остаточных напряжений, используют метод предварительного подогрева деталей.
Правила подготовки изделий
Для любого метода сварки необходим комплекс подготовительных операций, направленных на выравнивание поверхности заготовки и ее очистку от слоя окислов, шлаков, окалины, ржавчины и других механических и химических загрязнений. В них входят:
Химическая очистка проводится для полного обезжиривания и удаления следов посторонних химических веществ в околошовной области, как минимум на 30 мм в каждую сторону от линии шва.
В качестве дополнительной операции по указаниям технологов может проводиться локальная или общая термообработка. Она предназначена для снятия внутренних напряжений, возникших на предыдущих стадиях обработки. Термообработка также может использоваться для улучшения таких характеристик материала, как прочность, упругость, пластичность и свариваемость.
Тщательное проведение подготовительных операций позволяет получить прочное, бездефектное и долговечное сварное соединение.
Разделку кромок, как правило, проводят после завершения комплекса подготовительных операций. Правильно выполненная разделка позволяет рассчитывать на качественный шов. Электрод (или проволока) должен иметь доступ к корневой области шва и выполнить глубокий и полный провар.
Кромки свариваемых заготовок проходят предсварочную подготовку одним из трех способов:
Если деталь перемещалась или хранилась, то после разделки следует выполнить повторное обезжиривание непосредственно пред началом сварочных работ.
В случае длительного хранения потребуется повторить и механическую зачистку для удаления окисной пленки, успевшей образоваться на поверхности.
Обозначения на чертежах
На чертеже детали изображают конструктивные элементы, тип и сторону сварочного шва. Разделку и подготовку кромок проводят в соответствии с ГОСТом, который описывает указанное соединение.
Рекомендуем к прочтению Силумин: состав, свойства, применение сплава
На чертеже обязательно должен быть указан ГОСТ сварочного шва.
В описании швов на документе обязательно ставят номер технологического стандарта.
Нетипичные соединения описывают в таблице сварных швов, указывая необходимую конфигурацию разделки.
Угол при разделке кромок
Рекомендуемый параметр зависит от формы и назначения свариваемого элемента. Тип фаски определяется толщиной деталей. Если этот размер менее 3 мм, то для подготовки кромок достаточно зачистки или отбортовки.
Отбортовка предполагает загиб свариваемых кромок для более прочного соединения тонких металлических листов.
Для трубопроводов
Требования к подготовке кромок при сварке трубопроводов различаются в зависимости от размеров элементов, материалов, условий эксплуатации и других параметров. ГОСТ 16037-80 предусматривает несколько допустимых типов соединения:
При сварке отвода встык необходимо выполнить скос одной или обеих кромок под углом 45°. Важным условием прочности шва является равная толщина граничащих деталей. Если отводящий фитинг присоединяется под углом, то допускается сварка без предварительной разделки.
Штуцеры, которые присоединяются к трубе основного диаметра для присоединения шлангов или отвода потока, ввариваются под углом или внахлест. В обоих случаях соединение выполняют с одной стороны и без разделки.
Подготовка торцов производится механическим или газотермическим методом.
Особенности соединения других элементов трубопровода определяются только типом соединения и толщиной металла.
Для резервуаров и сосудов
К сварке сосудов и резервуаров предъявляются повышенные требования. Их содержимое может находиться под высоким давлением, иметь критическую температуру, быть химически или радиоактивным. Полученный шов должен быть сплошным, не иметь участков непровара и газовых пор, эффективно противостоять механической нагрузке и коррозии.
В большинстве случаев резервуары проваривают с двух сторон. Это обеспечивает равномерную толщину и качество соединения. Технологический стандарт сварки сосудов предусматривает следующие правила разделки кромок:
При стыковом соединении
В этом случае свариваемые заготовки находятся в одной плоскости, а торцевые поверхности разделяет небольшой зазор.
При правильном выборе метода сварки и разделки в месте перехода образуется прочная диффузионная зона, которая хорошо выдерживает механические нагрузки.
Сварка встык с разделкой торцов применяется для ответственных и точных конструкций. Если толщина заготовок составляет менее 3 мм, перед формированием соединения достаточно сделать отбортовку. Если длина стыка составляет от 3 до 25 мм, то необходимо выполнить односторонний скос. Детали толщиной от 26 до 60 мм варят после двухсторонней разделки торцов.
Для угловых соединений
Торцы угловых соединений могут обрабатываться без фаски, с разделкой или отбортовкой кромок. Чтобы отнести шов к этой категории, угол между свариваемыми сторонами должен составлять более 30°.
Для швов данного типа применяются более строгие границы размеров, чем для стыковых соединений:
Рекомендуем к прочтению Как получить аттестат НАКС
Для двутавровой балки
Двутавровая балка – это стандартный профиль, который применяется в строительстве и машиностроении. Его сечение напоминает букву Н, развернутую на 90°. В конструкциях он выполняет несущую функцию.
В зависимости от толщины профиля применяют следующие виды разделки кромок под сварку:
При других размерах детали применяют специальные типы разделки, однако прокат большей толщины редко применяется в производстве.
Для чего выполняется, цель подготовки и зачистки
Перед выполнением подготовки торцы подлежат обязательной зачистке. Зачистка разделяется на две стадии:
Если проводить сварочные работы без предварительной зачистки, то загрязнения, попавшие в шовный материал, существенно снизят его прочность и долговечность.
После зачистки поверхности можно приступать к разделке кромок под сварку. Она проводится для того, чтобы дать электроду или горелке доступ ко всей сварочной зоне. Особенно это важно для толстостенных конструкций, которые приходится проваривать в несколько проходов. Основная цель разделочных операций — обеспечение глубокого и полного провара по всей глубине и длине шва.
Различают несколько разновидностей подготовительных работ:
После проведения комплекса подготовительных операций приступают к собственно разделке кромок.
Различают следующие виды разделки кромок:
По форме скоса выделяют такие типы разделки кромок под сварку, как:
Правильно выполненная подготовка под сварку помогает сформировать сварочную ванну наилучшей формы, обеспечит плавное соединение двух заготовок, минимизирует возникающие после кристаллизации внутренние напряжения.
Важно отметить, что скосы не должны заканчиваться острой кромкой. В этом случае возникает вероятность локальных непроваров или прожогов.
На последних 2-3 миллиметрах кромку делаю плоской, формируя так называемое притупление.
Таблица для деталей разной толщины
Выбор отделки торцов и характера соединения в зависимости от толщины и стыка деталей
| Тип сварного шва | Толщина элементов, мм | Характер соединения | Рекомендуемая форма кромок |
| Стыковой | 1-4 1-6 | Односторонний | С отбортовкой (тонкие детали) Без скоса |
| 3-60 | V-образная | ||
| 3-8 | Двухсторонний | Без разделки | |
| 8-100 | К-образная | ||
| 15-100 | U-образная (криволинейная) | ||
| 8-120 | Х-образная | ||
| Под углом | 2-30 | Двухсторонний | Возможна обработка без разделки |
| 3-60 | Со срезом 1 кромки, для соединений более 20 мм – 2 кромок | ||
| Нахлесточный | 2-60 | Двухсторонний | Выполняется без резки торцов |
| Тавровый (под прямым углом к поверхности) | До 40 | Двухсторонний | Для деталей, испытывающих малую механическую нагрузку, возможна сварка без скоса краев |
| 8-100 | К-образная |
Формы скосов
Способ оформления торцевых поверхностей зависит не только от толщины деталей, но и от нагрузки на сварочный шов. Конфигурация кромок определяет размер зоны термического действия, форму шовного валика, интенсивность прогрева и другие параметры, которые влияют на прочность соединения.
V-образная
Такой скос является самым распространенным способом оформления торцов деталей. Его применяют при сварке металлических листов толщиной от 3 до 60 мм. Для ответственных конструкций границы размеров составляют 3-26 мм.
Угол зависит от количества обработанных кромок. Его разделка односторонняя, то фаску выполняют под 50°, если двухсторонняя – под 60°.
V-образный скос – самый распространенный способ оформления торцов деталей.
K-образная
Разделку применяют для толстостенных деталей, которые соединяют встык или под прямым углом. При данном типе оформления скосы выполняются только на одной из кромок, но с обеих сторон.
K-образный скос выполняется только на одной из кромок с обеих сторон.
В процессе сварки разделанная деталь прогревается сильнее, чем необработанная.
Угол фаски выбирают в зависимости от сварочного аппарата:
Свободные края притупляют на высоту 1-3 мм. Недостаточная подготовка грани может привести к прожогу шва, а чрезмерная – к непровару.
U-образная
Криволинейная (U-образная) разделка позволяет сэкономить электроды, обеспечить равномерное проваривание и ускорить процесс. Зона термического влияния при этом способе оформления торцов меньше, чем при V-образной разделке, поэтому соединение получается более прочным.
Криволинейные фаски выполняют на заготовках толщиной 20-60 мм. В зависимости от размеров и назначения детали разделку выполняют с одной или обеих сторон.
U-образный скос экономит электроды и ускоряет рабочий процесс.
X-образная
Эту разделку проводят при двухстороннем соединении и большой толщине заготовок. В вертикальной плоскости она представляет собой V-образные скосы, выполненные с каждой стороны деталей. Благодаря большому объему сварочной ванны и доступу к корневой части шва готовое соединение способно работать под большими нагрузками.
X-образную разделку шва проводят при двухстороннем соединении и большой толщине заготовок.
Шовные валики при Х-образной форме кромок получаются более широкими, чем при U-образной. Швы наплавляются послойно.
Рекомендованный угол разделки составляет 45 или 60°. Чем более вязким остается металл при высокотемпературном воздействии, тем больший параметр скоса выбирают при подготовке кромок.
Условные знаки швов с разделкой кромок.
Смещение кромок сварных стыковых соединений
Вовсе не обязательно, чтобы кромки были симметричны по форме и размещались строго параллельно. Допускается их смещение, но только в определенных рамках. Такие допуски регламентируются в нормативной документации. Величина смещения напрямую зависит от толщины соединяемых деталей.
Есть некоторые нюансы при сваривании трубопроводных магистралей. При таких работах требуется высокая точность. Допуск на смещение здесь намного жестче, чем у деталей с плоской поверхностью. Чтобы выдержать регламент и не превысить максимально разрешенные допуски, трубы перед выполнением сварочных работ надежно фиксируются. Наиболее распространенный метод фиксации – выполнение прихваток.
Разделка трещин в металле
Заваривание трещин в металле без предварительной подготовки краев приводит к распространению дефекта даже при незначительных механических нагрузках. Обработку поверхностей разрушения (изломов) необходимо проводить по всей глубине и протяженности.
Подготовку треснувших деталей проводят в такой последовательности:
При заварке трещин длиной более 300 мм, а также заходящих на отверстия и заклепки, применяют специальные методы подготовки поверхностей.
Методы обработки кромок под разделку
Для оформления краев деталей под сварку используют ручные, механические и термические методы. Ручная разделка производится напильником, молотком, зубилом, наждачной бумагой и другими слесарными инструментами.
Выбор оборудования для механической обработки зависит от типа заготовки:
Термическая разделка кромок выполняется с помощью газокислородного, лазерного или плазменного резака. После газовой обработки торцов требуется ручная доводка края.
Оборудование и инструмент
Исполнителям предлагается широкий выбор ручных инструментов и автоматического оборудования для подготовки изделия к сварке.
Ручная правка осуществляется на правильных машинах ударами молотка, механическая – на листоправильных вальцах.
Зачистка может выполняться с помощью специальных растворителей, абразивными кругами, болгаркой.
Подогрев осуществляется газовой горелкой.
Для резки металла можно использовать газовую горелку, роликовые ножницы.
Ручная гибка осуществляется кувалдами, молотками, тисками или наковальнями, роликовые гибочные станки обеспечивают механическую обработку.
Станки для обработки кромок
Для обработки кромок могут использоваться стандартные инструменты, имеющие широкий диапазон сфер применения: болгарка или напильник. Кроме этого, исполнителям предлагается специализированное оборудование – кромкорезы (на картинке). Производители сварочного оборудования выпускают различные модели фаскоснимателей. Подробная информация представлена в отдельной статье.
Видео
Оборудование для механической разделки кромок
При подготовке кромок под сварку применяют следующее оборудование:
Для зачистки торцевых поверхностей применяют дробеструйные и пескоструйные установки.
Оборудование для разделки кромок.
Контроль качества готовой поверхности
Предъявляются следующие требования:
Проверка состояния поверхности проводится визуальным методом. Для контроля геометрических параметров разделки используют штангенциркуль, угломер и универсальный шаблон сварщика (УШС-3).
Под каким углом
Угол скоса — острый угол между плоскостью скоса кромки и торца.
Угол скоса зависит от следующих факторов:
Разделка кромок под сварку
Разделка кромок выполняется при сваривании металлических конструкций толщиной от 5 мм. Это следует воспринимать не как пожелание, а как необходимое условие потому, что такой порядок предусмотрен ГОСТом. Только такой подход к свариванию может обеспечить качественный шов и надежность сваренной конструкции.
Разделка кромок выполняется при сваривании металлических конструкций толщиной от 5 мм. Это следует воспринимать не как пожелание, а как необходимое условие потому, что такой порядок предусмотрен ГОСТом. Только такой подход к свариванию может обеспечить качественный шов и надежность сваренной конструкции. Квалифицированные сварщики обязаны владеть этими знаниями и применять их на практике. ГОСТы существуют для каждого вида сварки. В ГОСТе 5264-80 на ручную дуговую сварку описаны формы кромок для всех типов соединений:
Назначение разделки кромок под сварку
Разделка позволяет решить две основные задачи: провар по всей толщине листа и качественный провар корня шва. Скос, создаваемый при разделке, обеспечивает плавный переход от одной детали к другой, что снижает механические напряжения. Без правильно выполненного скоса электрод не сможет пройти к корню шва и осуществить полноценный провар. Отдельным вопросом стоит разделка при сваривании труб и сосудов, а также приваривание к трубам отводов и штуцеров.
Подготовка кромок под сварку
Процесс подготовки кромок под сварку можно условно разделить на два этапа: зачистку и разделку. Зачистка производится с целью удаления всех посторонних включений и мелких дефектов поверхности детали. Обработка кромок ведется до металлического блеска поверхности. Деталь зачищают с обоих сторон полосой до 20 мм. Далее проводят зачистку торцов и притуплений.
При небольших объемах работ зачистку производят ручными металлическими щетками, напильниками и шлифовальной бумагой. Места, загрязненные маслом и консервирующими составами, соскребаются скребками и протираются растворителями. При больших объемах работ применяют механические проволочные щетки или пескоструйные аппараты. С загрязнениями борются путем протравливания в растворах щелочей и кислот, с последующим промыванием чистой водой.
Разделка кромок
В зависимости от толщины свариваемого металла, разделка осуществляется либо с одной, либо с двух сторон. В любом варианте скосы выполняются без острой кромки, и на последних миллиметрах делают притупление, добиваясь плоской кромки. Разделка может производиться средствами механической обработки с применением следующих операций:
Прямые стыки подготавливаются на строгальных станках. Поступательное движение резца позволяет снять лишний металл и получить необходимую форму. Несколько сложнее обрабатывать швы криволинейной формы. В таких случаях приходится применять фрезерные станки. Движением фрезы можно управлять вручную, но чаще используются специальные программы. Таким образом, обработка происходит быстрее и точнее. При сложной конфигурации шва ручное управление движением фрезы невозможно.
При подготовке изделий, которые невозможно установить на станок из-за больших размеров или особенностей формы, используют переносные кромкосниматели. Они устанавливаются непосредственно на заготовке и обрабатывают её. Как нетрудно догадаться, форма и качество поверхности фаски оставляют желать лучшего, и заготовка требует дополнительной обработки.
Абразивная обработка применяется как дополнительная после фрезерования и скалывания, а также при удалении с поверхности незначительных изъянов на мелких деталях.
При разделке кромок термическими методами применяют:
Применение газовой резки к легированным сталям ограничено образованием на поверхности кромки трудноудалимых карбидов. Этот вид резки применяется, в основном, для подготовки изделий из углеродистых сталей. Намного качественнее работает плазменная резка. Высокая температура плазмы позволяет получить качественную кромку на заготовках из любых материалов. Лазерная резка пока встречается крайне редко, дает великолепные результаты, но стоит очень дорого, поэтому применяется только для разделки швов на самых ответственных изделиях.
Применяются следующие формы скосов кромок: V-образная, X-образная, U-образная и K-образная.
V-образная форма
Это самый популярный вид разделки. Популярность легко объясняется сравнительной простотой исполнения и возможностью применения на металлах различной толщины.
X-образная форма
Применяют при сварке толстостенных металлов.
U-образная форма
Этот сложный для выполнения скос применяется для сварки толстостенных металлов. Наиболее часто его применяют при ручной дуговой сварке, так как здесь получается существенная экономия электродов.
К – образный скос применяется крайне редко. Напоминает собой Х – образный скос, выполненный на одной половине заготовки.
Разделка кромок под сварку труб
Разделку производят только для толстостенных труб. Трубы имеющие стенки толщиной до 5 мм. свариваются без разделки. В таком случае ограничиваются только зачисткой проволочными щетками. При больших объемах производства могут применяться шлифовальные машинки или пескоструйные аппараты.
Важно, чтобы расстояния между швами на трубе были не менее 200 мм. Сварку начинают с 3 – 4 прихваток по всему диаметру трубы. При этом стараются выдержать зазор между стыками труб. Величина зазора определяется видом сварки:
В процессе подготовки к сварке необходимо уделить внимание проверке готовности фасок. Концы труб должны быть зачищены на 20 мм. с двух сторон и очищены от грязи, масла и консервирующих смесей.
