Процесс сварки металлов: классификация и виды

Производство металлоконструкций различного назначения нередко требует применения сварки, которая позволяет воедино собрать составные части того или иного стального изделия. Продукция может изготавливаться из металлопроката любой формы (стержни, листы, профили, рулоны, трубы и т.п.). Каждая конструкция производится из того материала, использовать который предписано в соответствующих нормативных документах. Сварка представляет собой обширную сферу, поскольку есть несколько способов ее проведения, а созданные таким образом изделия отличаются по проектированию и предназначению. Сварка позволяет снижать металлоемкость, соединять компоненты металлоконструкции в различных плоскостях и под различными углами. Главное преимущество состоит в возможности создания изделий с применением металлов, обладающими разными технико-эксплуатационными свойствами и характеристиками. Интересным будет тот факт, что процентное содержание углерода в сплаве влияет не только на прочность, но и на качество свариваемости. Последний показатель крайне важен, если элементы соединяются с помощью сварки. Таким образом, для получения высококачественного изделия важно правильно подобрать тип металлопроката и сорт используемой стали.

Температурный режим при сварке

На технологию и качество готового шва наиболее ощутимое влияние оказывает температура среды. Оптимальной считается показатель в +21 градус по Цельсию:

• При соединении 2-х заготовок из разных сортов стали нагрев проводят по температуре сплава, обладающего более высокой прочностью. К тому же, более толстые детали необходимо нагревать сильнее.
• Если вблизи края соединяемых частей заготовка имеет температуру ниже -18 градусов по Цельсию, то сварка запрещена. Для начала необходимо прогреть металл на расстоянии толщины детали от стыка кромок.

Вопрос о том, как правильно приварить элементы конструкций, является довольно серьезным. Качество готового продукта зависит не только от типа выбранного металлического профиля, температуры, толщины и марки сталепроката, но и от выбранного вида сварочных работ.

Разновидности электросварки

Различают несколько разновидностей и способов сварки:

• Ручная;
• Механизированная;
• Автоматическая.

Ручная дуговая сварка – довольно качественная технология, но сильно зависящая от квалификации сварщика, к тому же, она имеет небольшую производительность. Это приводит к тому, что в производственных помещения все чаще используют автоматическую (проводится в слое защитных флюсов либо в среде, наполненной инертными газами) или механизированную (с помощью порошковых проволок) сварку. Автоматический подтип востребован для нижних положений, а механизированный – для угловых, вертикальных и потолочных.

Раньше была распространена электрошлаковая технология, однако сейчас она не актуальна. Эксперты доказали потерю прочности швов, выполненных по этому методу, при низких температурах. Подобный факт говорит о снижении несущей способности продукции и выходе их из строя раньше срока.

Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что и в цехах, и на открытых участках для сборки металлоконструкций можно применять любой тип сварки. Интересен тот факт, что большинство иностранных производств, оснащенных по последнему слову техники, предпочитают ручную дуговую электросварку. Например, ряд японских концернов применяет ее при производстве 55-65% продукции.

Разновидности соединений, полученных путем электросварки

Как уже было сказано выше, при помощи сварных соединений можно получать различные виды конструкций. В свою очередь их классифицируют по ряду таких признаков, таких как:

• Технология выполнения работ;
• Тип шва;
• Толщина составных частей;
• Марка стального сплава;
• Геометрия расположения заготовок относительно друг друга;
• Условия, в которых проводились работы.

Если рассматривать местоположение примыкания двух свариваемых заготовок, то выделяют 4 разновидности стыковых соединений:

• Угловое – один элемент расположен под углом ко второму;
• Внахлест – один компонент перекрывает другой своими краями;
• Встык – детали располагаются в одной плоскости и примыкают друг к другу;
• Тавровое – один из элементов примыкает своим торцом к другому.

Среди вышеназванных вариантов наиболее часто применяемыми считаются угловые и стыковые. Рассмотрим подробнее каждый из них:

• Стыковое соединение выполняется путем прямого полного проваривания шва по всей толщине. Также может применяться технология с использованием выводных планок. Когда работы ведутся не в цеху, а непосредственно на объекте, допускается проведение односторонней электросварки с последующим заполнением образовавшегося пространства, или так называемой подваркой корня сварного шва.

От предыдущего способа методика с выводными подкладками существенно отличается по нескольким пунктам:

• Мастер должен учесть режим процесса с установкой нужной величины тока.
• Пространство между кромками при механизированной электросварке не должно превышать 16 мм, а при ручной – 7 мм.

Выводные планки ставятся по краям свариваемых отрезков металлопроката. Чтобы при сваривании не образовался прожог, необходимо определить толщину подкладки. Довольно часто приходится стыковать заготовки различной толщины. В такой ситуации строжкой или фрезеровкой вычисляется степень наклона края толстой детали, который для стоек, опор и других сжатых частей составляет 1 к 5, а для консолей, подвесок и иных растянутых частей равен 1 к 8. По сравнению со стыковыми, угловые соединения испытывают более высокие нагрузки, особенно это нагрузки на растяжение по толщине отрезка металлопроката. Исходя из этого, сваривание должно проводится в соответствии со следующими требованиями:

• Электросварка неполным швом с разделкой кромок 2-х компонентов используется, если металлоконструкция будет подвержена постоянным статическим нагрузкам.
• Предпочтительнее применять не V-образную, а K-образную разделку краев.
• Для нагружаемых металлических конструкций недопустимо применение одностороннего углового стыка. Вместо него для снижения концентрации деформаций используют двусторонний шов.
• Односторонний шов применяется при невозможности нанесения двустороннего. Одновременно с этим следует уменьшить количество наплавляемого металла и не разделывать кромки, то есть не требуется полностью проплавлять шов.
• При возможности лучше отказаться от углового соединения в пользу таврового стыка.

Качество сварного шва зависит от режима сварки. Например, при работе с током небольшой величины могут получиться зоны с недоваром. Это приводит к появлению внутри сплавляемого металла трещин и снижению показателя прочности стыка. Однако и сильный ток ведет к получению низкокачественного шва, поскольку он неравномерно распределяет металл в области соединения. Кроме того, при малой толщине свариваемых частей может образоваться прожог. Скорость ручной электросварки обязательно нужно контролировать, поскольку любое отклонение от оптимального значения приводит к изготовлению некачественного изделия. Если она маленькая, то заполняющий зазор металл растечется и образует выпуклости. Недостаточно быстрая работа может привести к прожогам. Большая же не позволит целиком проварить стык и заполнить зазор. Поэтому опытные мастера считают оптимальным значение в 20м/ч. После того, как все части были сварены, для повышения устойчивости к коррозии проводится окраска металлических изделий об этом подробнее можно прочитать здесь.