Прихватка при сварке: для чего нужна и как делать? Какую нагрузку выдерживает сварной шов
Прихватка при сварке: для чего нужна и как делать?
Главная страница » Статьи о сварке » Как научиться сваривать металл » Прихватка при сварке: для чего нужна и как делать?
Процесс сварки включает в себя предварительную прихватку деталей. От этого зависит качество произведенных работ, а иногда и безопасность сварщика. Что подразумевает под собой эта процедура и какие нюансы стоит учитывать во время прихватывания металлических труб и арматуры, можно узнать из этой статьи.
Определение
Прихватка в сварке – это короткие сварочные швы, расположенные по установленным нормам и правилам. Делается после сборки в узел и до начала самой сварки. Выполняется ручной дуговой сваркой однопроходными швами и имеет определенный шаг (расстояние между швами).
металлический бак, собранный на прихватки перед сваркой
Назначение:
- отсутствие смещения деталей во время сварки;
- сохранение зазоров между деталями;
- увеличение жесткости узла.
Почему они необходимы для сварочного соединения?
Прихватка – это подготовительная работа. От нее зависит то, как в будущем будет выполнена сама сварка, а также ее качество и удобство выполнения. Сварка без предварительной прихватки некоторых деталей была бы невозможна. Особенно это относится к крупным узлам, сборка которых невозможно с помощью стенда.
Видео
Данный ролик наглядно демонстрирует то, к чему может привести сборка деталей без прихваток.
Что нужно знать?
Во время сварки прихватка полностью проваривается либо убираются механическим способом. По этому признаку их можно разделить на два вида:
- временные – используются для закрепления деталей и в последствии удаляются; наносятся с обратной сварке стороны;
- остающиеся – являются частью основного шва и выполняются с полным проваром.
Прихватка на угловом соединении
Последовательность выполнения швов различной длины:
- Короткий и средний. Первая точка ставится в середине будущего шва, следующая слева от нее, затем справа. Продолжать надо попеременно с разных сторон на одинаковом удалении от предыдущей точки до тех пора, пока не будут прихвачены края.
- Длинный. Последовательность противоположная предыдущему варианту. Сначала ставятся две точки по краям, затем прихватывается середина шва, после чего добавляются внутренние точки.
- Кольцевой. Первая точка ставится произвольно, вторая напротив нее. Следующие две прихватываются с поворотом в 45 градусах от них. Таким образом конструкция получается приваренной крест на крест. Затем, между каждой точкой добавляется еще одна.
Важно! Качество должно быть не хуже, чем у основной сварки, поэтому, при наличии дефектов, производится удаление и наложение нового шва.
Длина
Длина зависит от протяженности соединения деталей. Распространенными принято считать прихватки длиной 10-50 мм, либо вообще точечные на коротких соединениях.
Протяженность соединения меньше 10 мм применяется для закрепления деталей из тонкой стали, толщина которой не превышает 3 мм и в процессе сборки мелких деталей, а также для предварительного и временного закрепления конструкции. При сварке труб длина равняется 2-5 толщин металла.
Количество
Количество прихваток определяет шаг или по-другому промежуток, через который располагаются точки. Влияет на него толщина и жесткость деталей, а также габариты и конфигурация самого свариваемого изделия.
Соединение повело из-за отсутствия прихватки
Для разных материалов существуют свои стандарты. Например, для деталей из листового металла 0,5-4 мм шаг делается 30-60 мм (сварка плавлением) либо 50-150 мм (точечная сварка).
Количество зависит от размеров изделия. Труба диаметром 100 – 400 мм должна иметь 3-4 прихватки длиной 30-40 мм, в то время как при диаметре меньше 50 мм достаточно одной или двух длиной около 10 мм.
Сколько выдерживает?
Как и в случае со сварочным швом, на прочность влияет:
- качество и состав металла,
- технология,
- марка электрода,
- а также то, как происходило охлаждение шва и множество других факторов.
Поэтому, точно ответить на вопрос, какую нагрузку выдержит сварочная прихватка невозможно.
Стоит учитывать, что изначально прихватка рассчитана только на то, чтобы прихватить шов, а не нести нагрузку. Однако, несмотря на это она должна выдерживать достаточный вес для того, чтобы не лопнуть во время проведения основных сварочных работ.
Требования
Основные требования:
- электрод берется аналогичный электроду, применяемому для сварки;
- толщина должна быть в два раза меньше сварочного шва;
- сварочный ток выбирается на 20% выше чем при сварке;
- прихватка по всей длине должна быть очищена от шлака и быть ровной, в противном случае это может привести к дефектам;
- ставится с лицевой стороны.
Сборка деталей
Сборка деталей до начала сварки – важный и трудоемкий процесс, который занимает до 30% времени и сил от общего изготовления изделия.
К сведению! Значительная доля брака происходит из-за недостаточно тщательной подготовки.
Варианты сборки:
- предварительно собираются все входящие в изделие детали, после чего начинается процесс прихватки и сварки швов;
- сборка деталей осуществляется поочередно;
- сначала собираются, прихватываются и свариваются отдельные узлы, после чего начинается общая сборка изделия. Способ подходит для масштабных конструкций.
Сборка может происходить как с помощью подпорных клиньев или струбцины, которые убираются по мере формирования шва, так и на специальном стенде. Обычно используется стандартный стенд, который подойдет для большинства несложных работ, однако, массовое производство подразумевает наличие специализированного места.
Для сборки конструкции из листов металла допустимо использовать электромагнитный стенд. Это удобно, но не всегда возможно, ведь магнитное поле имеет свойство отрицательно влиять на сварочную дугу.
Выполнение
После того как вся конструкция соединена, узлы и детали соединяются прихватками.
Расположение зависит от того:
- где планируется делать сварочный шов;
- в какой части конструкции ожидается максимальное внутреннее напряжение;
- где возможна деформация.
ВАЖНО! Прихватка не должна находится в месте, где планируется пересечение сварочного шва.
Техника наложения зависит от желаемой глубины провара, но, в общем, не отличается от техники наложения сварочного шва. По сути, прихватка – это короткий сварочный шов, выполненный в один проход.
В случае, когда предполагается автоматическая сварка, прихватка накладывается с противоположной от первого прохода стороны, если не предъявлены обратные требования.
Прихватка арматуры сваркой
Общие рекомендации:
- ставится на расстоянии 0,5-0,8 диаметра от концов накладок;
- осуществляется с двух либо с четырех сторон;
- высота должна составлять 4-6 мм;
- длина – 15-20 мм.
ВАЖНО! Во время ответственного строительства рекомендуется не сваривать арматуру, а вязать.
***
В большинстве случаев прихватка является обязательной процедурой перед свариванием. Она служит гарантией того, что в процессе работы шов не будет деформирован, а сама конструкция имеет необходимую жесткость. Длина и частота швов зависит от конструкции и толщины металла. Несмотря на то, что шов будет дополнительно сварен, к прихватыванию предъявляют определенные требования и соответствие нормам.
Где купить электроды различных марок
Выбирайте производителей и продавцов сварочных электродов, перейдя по ссылке ниже на страницу нашего каталога фирм.Выбрать компанию
Поведение сварных конструкций при динамических нагрузках
Расчет на усталость производится при действии переменных (или вибрационных) нагрузок, характеризующихся большой повторяемостью (не менее 1000 раз). При этом расчет на выносливость сводится к определению прочности конструкций при действии таких переменных нагрузок. Для проведения расчета на выносливость необходимо знать соответствующее значение предела выносливости. Предел выносливости элемента конструкции - σr,k зависит от характеристики цикла изменения нагрузки, от свойств материала и от формы самого элемента. Значение предела выносливости определяется экспериментально. Рассмотрим некоторые общие понятия на примере действия вибрационной нагрузки на различные конструкции машиностроительного типа. В этом случае изменение величины нагрузки, происходящее от воздействия вращающихся частей машин, характеризуется определенной закономерностью, подобно той, которая показана на этом рисунке.
При действии переменной нагрузки разрушение элементов конструкций может произойти при нагружениях, меньших предела текучести. При этом наибольшая величина напряжений переменной нагрузки, вызывающей разрушение (σmax) будет зависеть от количества циклов нагрузки. Зависимость величины разрушающих напряжений от количества циклов выражается кривой линией, называемой кривой Веллера, показанная на рисунке справа. Эта зависимость показывает, что при некотором предельном значении напряжений разрушение не будет происходить даже при весьма большом количестве циклов. Это напряжение, определяемое для некоторого заданного количества циклов (называемого базой испытания), называется пределом выносливости (или пределом усталости).
Для стальных образцов база испытания принимается равной N = 107. Для образцов из алюминия она значительно больше и равна N = 5*107. Такое большое значение базы испытания целесообразно для деталей конструкций машиностроительного типа, которые в процессе своей работы могут подвергаться воздействию весьма большого количества циклов переменной нагрузки. Для металлических конструкций многих других отраслей промышленности и строительства количество циклов переменной нагрузки может быть значительно меньшим. Так, например, считают, что для корпусных судовых конструкций количество циклов переменной нагрузки за весь период их службы не превышает N = 106; для мостовых конструкций N = 2*106. Это же значение характерно и для крановых металлических конструкций. В связи с этим для таких конструкций определяют условный предел выносливости при значительно меньшей базе. Обычно в этих случаях принята база N = 2*106.
В зависимости от характеристики цикла r, представляющей собой отношение минимального значения напряжений от вибрационной нагрузки к максимальному их значению , величина предела выносливости σmах меняется. Это изменение может быть выражено графиком, показанном на рисунке выше (б).
Обычно при повышении температуры пределы выносливости сталей понижаются. В агрессивных средах предел выносливости значительно уменьшается. Прочность деталей конструкций при переменных нагрузках зависит от концентрации напряжений.
Эффективным коэффициентом концентрации напряжений Кэ называется отношение предела выносливости гладкого образца к пределу выносливости образца при наличии концентратора; Кэ ≥ 1; причем, чем ближе Кэ к единице, тем лучше работает изделие. У хрупких материалов эффективный коэффициент концентрации Кэ близок к теоретическому, у пластичных - он значительно меньше.
Решающее влияние на усталостную прочность оказывает качество технологического процесса. При наличии технологических дефектов (шлаковых включений, пор, окислов, трещин, непроваров и т.д.) прочность сварных соединений при переменных нагрузках резко падает. Даже небольшой непровар корня шва образует надрез и концентрацию напряжений, что может существенно снижать прочность стыковых соединений при переменных нагрузках. Влияние непровара на уменьшение усталостной прочности зависит от рода материала. Очень чувствительны к непроварам сварные соединения из аустенитных сталей типа 12Х18Н9Т и титановых сплавов. Помимо концентраторов напряжений, вызванных непроварами, на понижение усталостной прочности оказывает влияние наличие пор и шлаковых включений. Большое влияние на предел выносливости оказывает очертание поверхности швов. У выпуклых стыковых швов он более низкий, чем у гладких; весьма хорошие результаты получаются при снятии усилений стыковых швов или при их обработке, обеспечивающей плавный переход от шва к основному металлу, Получить соединения с хорошей прочностью можно не только при сварке прокатных элементов, но и при сварке литых деталей или прокатных с литыми.
Прочность при переменных нагрузках тавровых соединений в значительной степени зависит от подготовки кромок. Экспериментально доказано, что предел выносливости таврового соединения, сваренного с подготовкой кромок, выше, чем того же соединения без подготовки кромок. Причиной этого является концентрация напряжений из-за непровара кромок. При сварке тавровых соединений на автоматах под флюсом глубина проплавления больше, чем при других видах сварки. Это обстоятельство улучшает работу соединений, подвергавшихся переменным нагрузкам.
Остаточные напряжения могут быть не только вредными, но и полезными. Если в зоне наибольших растягивающих напряжений от внешних нагрузок создать сжимающие остаточные напряжения, то последние будут способствовать повышению усталостной прочности сварных соединений. Благоприятные остаточные напряжения сжатия можно создать местной пластической деформацией. С этой целью сварные соединения иногда подвергают поверхностной механической обработке: прокатке роликами или, что является более простым и удобным, обдувкой дробью, обработке пневматическим молотком или пучком проволок ударными методами. При этом в поверхностных слоях металла происходит пластическая деформация, которая вызывает наклеп металла, сопровождающийся повышением σт и, кроме того, образуются остаточные напряжения сжатия. Чем выше коэффициент концентрации напряжений в сварном соединении, тем более эффективно применение поверхностной обработки швов.
Эффект повышения предела выносливости сварных точечных соединений достигается их обжатием ковочным давлением при остывании. Проковка повышает сопротивляемость усталостным разрушениям в 1,4 ... 2,0 раза, а при обработке специальным инструментом и скоростной проковке - в большей степени.
Выносливость сварных соединений может быть увеличена предварительным их нагруженном при одновременном устранении вредных растягивающих остаточных напряжений в зоне концентраторов. Иногда считают полезным создание предварительных напряжений в тонкостенных конструкциях и подвержение их вибрации. При этом остаточные растягивающие напряжения уменьшаются на несколько десятков процентов, а сопротивление усталостным нагрузкам повышается.
weldering.com
Сварка швеллеров и двутавров своими руками
Возведение современных сооружений и зданий невозможно без металлических конструкций и металлопроката. Металл – один из старейших материалов, который люди использовали еще с давних времен. С развитием технологий среда применения металлических изделий значительно расширилась: из металла изготавливают множество конструктивных элементов и заготовок. Швеллеры, трубы, металлические уголки и двутавры широко используются при возведении зданий. Поэтому частные застройщики и интересуются, как сварить швеллер или двутавр.
Содержание:
- Использование швеллера
- Использование двутавров
Использование швеллера
Швеллер представляет собой металлическое изделие, которое получается посредством прессования и горячего проката на производстве. Швеллер от других изделий металлопроката отличается своеобразным П-образным сечением, которое позволяет добиться высокого сочетания конструкционных характеристик при минимальном расходе металла.
Понятие швеллера
Материалом для изготовления швеллеров является алюминий, низколегированная и углеродистая сталь. Номер швеллера равняется расстоянию между его 2 внешними гранями. Бывают швеллеры специального и общего назначения. Изделия имеют высоту порядка 40 – 500 и ширину полок близко 32 - 115 миллиметров. Зависимо от длины конечного изделия, они бывают мерной, кратной мерной и немерной длины, кратной мерной и мерной длины с остатком около 5% от массы партии.
Если вы хотите знать, как выглядят швеллеры, и какими они бывают, то нужно обратиться к их классификации. Существует 5 серий швеллера: специальная серия, серия с определенным уклоном внутренней грани полок, экономичная серия с параллельными гранями полок, легкая серия с параллельными гранями полок и серия с параллельными гранями полок. Нержавеющие швеллеры также характеризуются повышенной жесткостью и высокими эксплуатационными характеристиками.
Как важные конструкционные элементы швеллеры применяют в станкостроении, машиностроении, вагоностроении и строительстве. Хорошие прочностные характеристики позволяют применять швеллеры при возведении больших построек на стержневой основе, строительстве мостов, установке больших пролетов в жилых и промышленных зданиях.
В строительной сфере швеллер применяют для сборки металлоконструкций. Перфорированные швеллеры позволяют создавать прочные металлоконструкции вдали от производственной площадки. Швеллер служит для ремонтных работ, изготовления стеллажного и складского оборудования, армирования железобетонных конструкций, создания опор линий электропередач, нефтяных вышек и мостов.
Широкая сфера использования швеллера позволяет использовать для его изготовления обычную и нержавеющую сталь. Нержавеющие швеллеры хорошо себя зарекомендовали себя как изделия для работы в агрессивных средах с риском повышенной коррозии. Гнутые швеллеры широко используются при возведении каркасов.
Сварка швеллеров
Чтобы узнать, как сварить два швеллера, вам предстоит выбрать один из двух вариантов. Выбор напрямую зависит от условий эксплуатации, другими словами от нагрузок, которые действуют на конструкцию, ее длину и степень ответственности. Швеллеры, скорее всего, будут подвергаться внецентренному изгибу или сжатию, потому что можно осуществить чистое сжатие, если нагрузки приложены в центре ядра сечения изделия.
Перед началом сварки необходимо свериться со стандартом ГОСТ и пересмотреть все необходимые параметры. Вы, безусловно, знаете, что любые сварочные соединения ослабляют первоначальную конструкцию. Сварочные швы при этом будут иметь большую прочность, чем главный металл, однако на границе сплавки металл на 10-20% потеряет собственную прочность.
С целью сварки швеллеров принято использовать электроды УОНИ, которые позволяют создать самый качественный шов. Однако с подобными электродами нужно уметь работать. Если раньше вы не знаете, как приварить швеллер с помощью электрода, и никогда не использовали этих электродов, то стоит предварительно потренироваться на заготовках, что похожи на будущую конструкцию.
Электроды являются стержнями из металла, что имеют специальное покрытие, от которых зависит качество шва, его стойкость, прочность и сопротивляемость ржавчине, а также служат инструментом для электродуговой сварки. По ним протекает ток. Качественный шов без электродов выполнить невозможно. Сегодня известно несколько видов механизированной сварки швеллеров, однако по-прежнему популярностью пользуется методика ручной дуговой сварки.
Электроды УОНИ применяются для сварки наиболее ответственных узлов. Конструкции, что варятся этим электродом, изготовлены из углеродистых и низколегированных сталей. Эти электроды рекомендуются к использованию в условиях работы сварной конструкции при температуре до минус 40 градусов мороза. Ток должен быть постоянным, полярность – обратной.
Львиную долю конструкции принято изготавливать именно этим способом сварки. Перед сваркой швеллера при помощи электродов УОНИ нужно полностью избавить металл от загрязнений и ржавчины. Сварку проводят на полярной стороне короткой дугой. Возьмите на заметку, что во время практических тренировок вы можете потратить близко пяти килограммов электродов за одну неделю перед тем, как усилить швеллер.
Для соединения двух швеллеров путем сварки полками внутрь необходимо разделать кромки или проводить сварку с зазором. Между деталями принято оставлять зазор в 3 миллиметра. Если вы этого не сделаете, наплавка на металл пойдет горкой, а последующая зачистка болгаркой заподлицо спровоцирует то, что шов ослабнет.
Чтобы правильно сделать шов, сварите для начала более толстые элементы, потом можно браться за более тонкие. Следует запомнить, что все накладки обваривать необходимо по контуру. Если не сделать этого, то между данными деталями получатся зазоры, в которые может попасть влага, что провоцирует развитие щелевой коррозии. А коррозия, что накопилась за года, способна разорвать конструкцию.
Если вы не знаете, как правильно сварить швеллер без помощника, то можете для этого применять струбцины. Варить можно прихватками. Выполните с одного конца швеллера шов, а потом второй. Поступите с другого конца аналогично. Потом по очереди можно две стороны прихватками через один метр. Если шов заварить полностью, то другой разойдется. Варить необходимо с разных сторон и различных концов.
Использование двутавров
Двутавр называют наиболее рациональным профилем для элементов, которые работают на изгиб в плоскости самой большей жесткости, потому что по сравнению с прочими профилями он имеет большой момент сопротивления. Двутавровые профили находят применение в конструкциях, которые работают на сжатие в качестве составного или самостоятельного сечения. Именно поэтому перед тем, как соединить двутавр, нужно узнать об особенностях этого процесса.
Понятие двутавров
Металлургические заводы зависимо от геометрических параметров выпускают несколько разновидностей двутавров, которые соответствуют определенной области применения. Обыкновенные двутавровые балки имеют уклон внутренней грани полок и обозначаются соответственным их высоте номером.
В ассортимент входят профили от номера 10 до номера 60. У большинства двутавров по условиям технологии прокатки стенки намного толще, чем это требуется условиями их устойчивости. Небольшая ширина полок провоцирует то, что жесткость балки значительно отличается от главных осей. Если вы хотите знать, как сварить два двутавра, то помните, что нужно обеспечить устойчивость балки и предусмотреть её промежуточное закрепление.
Широкополочные двутавровые балки имеют грани полок, что размещены параллельно друг другу. Прокатываются подобные двутавры трех типов: широкополочные, нормальные и колонные. Высота балочных профилей достигает 1000 миллиметров. Колонные профили отношение ширины к высоте полок имеют больше, чем балочные, что повышает устойчивость элемента в плоскости самой малой жесткости и не нуждаются в дополнительном закреплении.
Тавровые профили металлургическими предприятиями не прокатываются, их получают посредством продольного роспуска широкополочного двутавра. Их можно использовать в качестве самостоятельного элемента поясов ферм. Для тельферов и подвесных кранов используют специальные двутавры с повышенной толщиной для предотвращения отгиба полок.
Сварка двутавров
Двутавровые балки состоят из 3 удлиненных листовых элементов, к которым относятся стенка и два пояса. Специально для высоких балок рассчитаны ребра жесткости, повышающие устойчивость сжатых элементов. В таких балках основные швы представляют собой стыковые швы поясов и стенки, а также угловые швы, соединяющие пояс и стенку.
Во время создания сварной двутавровой балки сначала узнайте, как рассчитать двутавр. Принято сварить стыки поясов и стенки, потому что эти швы выступают самыми ответственными. При сборке пояса и стенки необходимо, чтобы продольные оси листов, что состыкуются, ложились по прямой линии. Следите, чтобы смещение стыков за пределы допускаемых норм не выходило.
При этом выдерживайте зазор в соответствии с чертежом. Собранные стыки необходимо сварить вручную с помощью высококачественных электродов, полуавтоматом или автоматом под флюсом. После того, как вы сварили пояса и стенку, они отправляются на сборку балки.
Двутавровую балку собирают из трех главных элементов, швы которых принято сваривать автоматом. Обязательно устанавливаются поперечные ребра жесткости. Нанесите две риски посередине пояса, их расстояние должно ровняться толщине вертикальной стенки. В метре друг от друга установите и прикрепите сборочные уголки. Также вы можете использовать хомут для уничтожения зазора между поясом и стенкой.
Однако самым главным моментом является процедура сварки стыков балок. Если вы не помните, как правильно сварить двутавр, то стоит незаваренными оставить поясные швы на длине в 1,5 метров с каждой стороны от стыка. Монтажные стыки необходимо создавать в определенной последовательности. Сначала сварите стык вертикальной стенки, затем - стык пояса, потому что он получится несколько растянутым.
После таких манипуляций заварите стык пояса, который работает на сжатие. После сварки стыков балки необходимо доварить поясные швы на незаваренных участках. Стыки двутавровых балок выполните высококачественными электродами. Сварку между собой балок принято выполнять подобным образом, но с ответственностью нужно относиться к каждому сварочному процессу.
Таким образом, если для вас решающим критерием служит скорость и простота, а не качество, тогда вы можете соединить два швеллера встык. Но использование электродов УОНИ по стандарту ГОСТ позволяет получить красивый и надежный шов. При соединении двутавров сваривайте швы главных элементов автоматом.
Швеллерные приварные опоры используются для трубопроводов различного назначения. Заказать которые вы можете здесь http://optrub.ru/opory-shvelernye-privarnye.htm
strport.ru
