Очистка металла перед сваркой

Подготовка металла под сварку

Содержание:

  1. Правка
  2. Разметка
  3. Резка
  4. Зачистка
  5. Подготовка кромок
  6. Гибка
  7. Фиксация
  8. Сборка изделий
  9. Подготовка оборудования
  10. Интересное видео

Подготовка деталей к сварке — первый необходимый этап сварочного процесса. Можно применять дорогое оборудование, соблюдать все правила технологии, но, если на металлических поверхностях останутся лишние частицы, ржавчина, пятно масла, то это приведет к образованию дефектов. Подготовка сварного соединения включает в себя также разделку кромок, разметку поверхностей и их надежную фиксацию.

Необходимо помнить, что проще выполнить подготовку к сварке, чем потом решать трудоемкую задачу по ее переделке, которая к тому же не всегда является успешной.

Правка

При хранении и транспортировке части будущего сварного соединения могут потерять свою форму. К искажениям относятся:

  • вмятины;
  • выпучивания;
  • коробление;
  • волнистость;
  • искривления.

Исправляют металл в холодном виде и при нагревании. Исправления нагретого металла проходят легче. Выполнять правку можно машинным способом и вручную. Машинный способ применяют в промышленности. Ручную правку удобно проводить, используя наковальню. Подходит и стальная или чугунная плиты большой толщины.

Для осуществления процесса правки необходимо подготовить слесарный инструмент. Возвращать исходную форму, прежде всего, можно при помощи молотка. Однако, подойдет не любой, а изготовленный из мягкого материала. В некоторых случаях можно использовать даже резиновый. Форма бойка предпочтительно круглая — квадратная оставит на металле следы. Поверхность бойка должна быть отполированной. Кроме молотка можно использовать деревянную или металлическую гладилку.

Выпуклость и волнообразность исправляют, ударяя по краям и постепенно двигаясь к центру. По мере приближения к центральной части ударяют чаще, но силу ударов уменьшают. Для корректировки тонких изделий целесообразно применять бруски-гладилки. Правка закаленного металла осуществляется рихтованным молотком.

Разметка

Подготовка металла под сварку включает в себя приведение в соответствие размеров деталей с указанными в чертежах. Прежде, чем приступать к резке, необходимо их разметить. Для разметки применяется острый предмет, мел, ручка, тонкий фломастер, карандаш. Из инструментов также понадобятся линейка, рулетка, угольник, штангенциркуль. При крупном производстве используются шаблоны.

Кроме контура деталей на металлической детали отмечают места сгибов.

Резка

Это является одним из самых важных этапов подготовки к металлу к сварке. Отрезанный в сторону уменьшения металлический элемент можно сразу отнести к браку. Хорошо еще, если существует возможность использовать его для других целей. Не слишком удачно, если требуется корректировка в несколько миллиметров, поскольку выполнить такой процесс достаточно трудно.

Инструменты для разрезания:

  • ножницы по металлу;
  • гильотина;
  • болгарка.

Для толстых деталей можно использовать сварку. Для этого надо расплавить деталь, а потом удалять металл, чтобы получался не шов, а сквозное отверстие. Если двигаться по намеченной линии, получится разрез, хотя и не слишком аккуратный. Термическая резка применима для деталей различной конфигурации. Находят широкое применение дуговая сварка, кислородный резак.

В промышленном производстве применяют отрезные станки.

Зачистка

Подготовка металла к сварке включает его зачистку. Невыполнение этого этапа приведет к образованию дефектов. Даже небольшие частички грязи могут вызвать растрескивание детали, появление в структуре сварного шва пор, возникновению в металле очагов напряжения.

Очищение металлических поверхностей — это самый легкий подготовительный процесс, но очень важный. Особо сложных инструментов при этом не потребуется. Применяются щетки из металла, болгарки. На производстве к этому процессу подходят более серьезно и используют дробеструйные и пескоструйные аппараты.

Не следует забывать о необходимости удаления ржавчины, а также оксидной пленки, образование которой получается при контакте металла с кислородом воздуха. Для удаления следов краски и масляных пятен деталь небольшого размера можно погрузить в емкость с растворителем. Металлическую поверхность перед сваркой необходимо просушить.

Подготовка кромок

Для улучшения условий сварочного процесса производится обработка кромок изделия. Особенно это важно при сваривании толстых изделий. Подготовка кромок под сварку может производиться термическим и химическим способами. Результатом обработки является приобретение формы, способствующей лучшему соединению деталей. Разделка увеличивает ширину шва.

В промышленности используются фрезерные станки, специальные кромкострогальные, пневматические зубила, пламенная резка. Более простые варианты — шлифовка и вырубка. Для механической разделки применяют ножницы по металлу, болгарку, зубило, напильник. Главными параметрами являются скос, угол разделки, ширина зазора, величина притупления. Скос образуется при снятии под углом или закруглением части металла.

Если сварка производится под углом, то разделку кромок можно проводить только при толщине деталей больше 3 см. Важную роль наличие скоса играет, когда свариваются детали разной толщины. Иногда приходится прибегать к притуплению кромок. Это целесообразно, если они имеют на конце острую форму. Иначе это может вызвать образование прожогов, деформацию шва, создание дополнительного напряжения, уменьшение прочности соединения.

Разделки бывают только с одной стороны или двухсторонними. Различные типы скосов используют для разных соединений:

  1. Односторонний скос одной или обеих кромок имеет вид буквы «V». Применяется в большом диапазоне толщин. Является наиболее популярным. При разделке обеих кромок угол составляет 60 градусов, а только одной — 50.
  2. Двухсторонний скос обеих кромок напоминает букву «X». Применяется для изделий, имеющих толщину 10-60 мм. Угол — 60 градусов.
  3. Скос в виде буквы «U» выполняется с одной стороны. Такую криволинейную форму используют для металлов с толщиной 20-60 мм. Для начинающих способ является сложным.
  4. Скос в виде буквы «К» применяют редко. В этом случае для одной из кромок делают двухсторонний скос, а для второй — односторонний.

Обозначение на чертежах скоса «β», а угла раскрытия «α». Скос не должен иметь перепадов. Для контроля разделки могут применяться шаблоны.

Отдельный вариант — подготовка кромок под сварку труб. При этом процессе необходимо осуществлять контроль перпендикулярности торца трубы к ее оси. Требования изложены в нормативном документе РД 153-34.1-003-01. Общий угол раскрытия, образованный двумя круговыми кромками обеих труб — 60-70 градусов. Притупление делают на размере 2-2,5 мм.

Подготовка труб к сварке предполагает градацию согласно толщине стенок свариваемых труб. При небольшой величине применяются скосы, имеющие V-образную или X-образную форму. При более значительной толщине делают U-образный скос.

Подготовка труб под сварку предполагает также выбраковку. Сваривание недопустимо, если разница внутренних диаметров приготовленных для сваривания труб составляет более 3 мм. Если торцы имеют механические дефекты, то их подрезают.

Гибка

Подготовительно-сварочные работы включают при необходимости гибку металлов. Если детали имеют форму листов или полос, то находят применение листогибочные машины. Детали с профилем сгибают с помощью специальных прессов.

Если необходимо сделать сгибание небольшого диаметра, а также при большой толщине, то рекомендуется предварительный нагрев. Это сделает металл более податливым и усилий потребуется меньше.

Фиксация

Подготовка деталей под сварку включает их надежную фиксацию друг с другом. Это обеспечит правильное положение при сварке и убережет от их сдвига. Методом, гарантирующим надежную фиксацию, служит выполнение прихваток. Под этим понимаются небольшие швы, выполненные поперек соединения деталей.

Размер их сечения имеет ограничение — оно не должно превышать половины ширины шва. Длина каждой прихватки не более 2 см. Сборка трубопроводов предполагает выполнение более длинных прихваток. Расстояние между ними составляет от 10 до 80 см в зависимости от длины шва. Величина шага зависит также от толщины материалов. Для коротких швов применятся точечное соединение на их краях. Высота прихваток не должна быть слишком большой.

Маленькие швы предотвращают смещение деталей в соединениях, сохраняют постоянство величины зазора между ними и придают конструкции дополнительную жесткость. Особенно это важно для крупных соединений. Прихватки выполняются за один проход.

Прихватки делятся на временные, которые после выполнения сварочного шва удаляют, и те, которые остаются. Выполняют их на оборотной стороне соединения. Перед началом процесса необходимо сделать такую же очистку поверхностей, как и для выполнения основного шва.

Сборка изделий

Подготовка поверхности металла под сварку заканчивается их сборкой. Точность взаимного расположения будет влиять на качество соединения. Перед началом сборки проверяют все детали на соответствие их размеров требованиям чертежей. Для сборки могут использоваться шаблоны, а при серийном производстве используются кондукторы, которые облегчают процесс сборки.

Сборка под сварку проводится на специальных стендах. Допускается применение подпорок и струбцин. По мере формирования шва их убирают.

Подготовка оборудования

Помимо приведения в порядок металлических поверхностей необходимо позаботиться об оборудовании для сварки. Подготовка к работе сварочного полуавтомата или других аппаратов заключается в проверке их работоспособности и установке выбранных режимов.

Интересное видео

Очистка поверхности металлов перед сваркой

А.А. Кайдалов, д-р техн. наук, Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины

На нашем сайте вы можете купить инструменты и принадлежности для работы с трубами по выгодным ценам. Поставки оборудования возможны во все регионы России. Получить консультацию по ассортименту и оформить заказ можно по телефону (8452) 66-22-78.

Очистка поверхности конструкционных материалов необходима для осуществления различных технологических процессов их соединения (сварка, пайка, склеивание), обработки (нанесение покрытий, упрочнение или легирование поверхно стных слоев, создание рельефа поверхности методами расплавления, термическая обработка и др.), ремонта (переплав поверхностных слоев, наплавка, пайка), термической резки, термической строжки или термического сверления.

Существует три основных класса способов очистки: химический, механический и термический (табл. 1). При выборе способа очистки поверхности необходимо учитывать физические и химические свойства загрязнения, материал очищаемого изделия, его габарит и конфигурацию; экологические условия, связанные с наличием очистных сооружений, возможные выбросы в атмосферу и безопасность труда.

Способы химической очистки имеют наибольшее применение в металлургии и как финишные процессы перед сваркой. Способы механической очистки поверхностей конструкционных материалов являются одними из самых распространенных и дешевых. Их можно совмещать с другими операциями механической обработки заготовок или деталей. Способы термической очистки наиболее совершенны, универсальны, высокопроизводительны, их легко совмещать с последующими технологическими процессами.

Требования к очистке поверхности металлов и сплавов перед сваркой

Для обеспечения высокого качества сварного шва очистке от средств консервации, загрязнений, ржавчины и оксидных пленок, а также от слоев металла с нарушенными свойствами, подвергают стыкуемые поверхности, внешние и внутренние (в случае сквозного проплавления) поверхности деталей на расстоянии в обе стороны от будущего шва шириной:

  • не менее 5 мм — для стыковых соедине ний, выполняемых дуговой, электроннолучевой и лазерной сваркой, контактной сваркой оплавлением, сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей до 5 мм включительно;
  • не менее номинальной толщины стенки детали — для стыковых соединений, выполняемых дуговой, электронно-лучевой и лазерной сваркой, контактной сваркой оплавлением, сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей от 5 до 20 мм;
  • не менее 20 мм — для стыковых соединений, выполняемых дуговой и электронно-лучевой сваркой, контактной сваркой оплавлением, сваркой встык нагретым элементом при номинальной толщине свариваемых деталей свыше 20 мм, а также для стыковых и угловых соединений, выполненных газовой сваркой, независимо от толщины стенки свариваемых деталей и при ремонте дефектных участков в сварных соединениях;
  • не менее 5 мм (независимо от толщины свариваемых деталей) — для угловых, тавровых и нахлесточных сварных соединений и участков для вварки труб в трубные доски, выполняемых дуговой, электронно-лучевой и лазерной сваркой;
  • не менее 50 мм (независимо от толщины свариваемых деталей) для сварных соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой.
Читайте также  Как варить металл сварочным аппаратом?

Очищенные поверхности листового проката не должны иметь следов ржавчины, окалины, масла и прочих загрязнений. Не допускаются расслоения, закаты, трещины, а для двухслойной стали — и отслоения коррозионностойкого слоя. Чистоту поверхности проверяют прежде всего визуально для выявления дефектов металла. При толщине листового проката более 36 мм зону, прилегающую к очищенным поверхностям, дополнительно следует проконтролировать ультразвуком на ширине не менее 50 мм для выявления трещин, расслоений и т. д. Не допускаются дефекты площадью более 1000 мм⊂2 при чувствительности контроля Д5Э. На 1 м длины контролируемой поверхности проката допускается не более трех зафиксированных дефектов при минимальном расстоянии между ними 100 мм.

На поверхностях разделки кромок не должно быть следов резки и разметки, нанесенной на наружной поверхности деталей. Для получения высокого качества сварного шва со стыкуемых поверхностей, полученных термической резкой, как правило, необходимо снять слой металла толщиной 2–3 мм. Предварительную очистку выполняют химическими и/или механическими способами, а окончательную — в зависимости от свариваемого металла и степени начальной и требуемой финишной шероховатости очищаемой поверхности — различными физико-химическими способами (травление, электрополировка, воздействие тлеющим разрядом и др.), а также шабрением. Непосредственно перед сваркой внешнюю поверхность свариваемых деталей в области стыка и стыкуемые поверхности (насколько возможно через зазор в стыке) очищают маломощным источником сварочного нагрева, не заплавляя при этом стык.

Шероховатость очищенных поверхностей соприкасающихся кромок деталей, подготовленных под дуговую, плазменную и светолучевую сварку, должна быть не более Ra=12,5 мкм (Rz=80 мкм), под электроннолучевую и лазерную сварку — Rz ≤ 30 мкм. Для определения шероховатости и волнистости поверхности применяют профилографы-профилометры, аттестованные образцы шероховатости (сравнения) и другие средства измерения.

Для определения чистоты поверхности применяют прямые и косвенные способы. Прямые способы позволяют определять загрязнения непосредственно на поверхности контролируемых деталей. Среди них большое распространение получил микроскопический способ, основанный на смачиваемости, и способ, основанный на разности потенциалов. Высокую чувствительность обеспечивает способ, основанный на применении радиоактивных изотопов. Косвенные способы основаны на удалении с поверхности загрязнений растворителями или травлением загрязненного слоя в травильных смесях. Их применяют, главным образом, в лабораторных условиях. Из косвенных способов на производстве используют лишь способ измерения удельного сопротивления моющих растворов.

Очистка поверхностей металлов и сплавов перед нанесением покрытий

Нанесенное покрытие может быстро разрушиться, если на поверхности металла или сплава есть загрязняющие вещества: ржавчина, окалина, масло и жир, пыль и грязь, вода, растворимые соли, краска.

Для подготовки поверхностей перед нанесением антикоррозионных покрытий применяют различные виды очистки: ручную механическую; абразивно-струйную, в том числе дробеструйную и гидроабразивную; гидродинамическую струей высокого и сверхвысокого давления, а также обезжиривание специальными моющими средствами (например, «ТМ-Унилан», «ТМ-Унилан К2», «Пентамаш ОФ1»). Выбор вида очистки имеет большое значение, поскольку от качества подготовки поверхности зависит срок службы антикоррозионного покрытия.

Между долговечностью покрытий и степенью очистки поверхности существует четкая зависимость. Для механических способов подготовки поверхности ориентировочные коэффициенты сроков службы покрытий в зависимости от подготовки поверхности могут быть представлены следующим образом:

  • неподготовленная поверхность — 1,0;
  • ручная механическая очистка — 1,5–2,0;
  • абразивно-струйная очистка — 3,5–4,0.

Абразивно-струйные способы очистки обеспечивают шероховатость и степень очистки поверхности в соответствии со стандартами ISO 12944 и ГОСТ 9.402–80. Шероховатость очищенных поверхностей перед нанесением покрытий должна быть в пределах Ra = 12,5. 15 мкм.

Очистка поверхности металла перед резкой

От подготовки металла к термической резке в значительной мере зависит качество поверхности резов и точность размеров вырезаемых деталей. Очистка поверхности разрезаемого металла обязательна, так как при наличии загрязнений не только ухудшается качество поверхности резов, но и, например, затрудняется выполнение кислородной резки, поскольку плотные слои прокатной окалины или ржавчины останавливают процесс резки. Поверхность разрезаемого металла очищают, как правило, механическими или термическими методами до степени Sa2.

При резке взрывом, водяной и водоабразивной струей, ультразвуковой резке предварительная очистка поверхности разрезаемого материала не обязательна.

В судостроении для резки с высокой точностью размеров заготовок длиной 16–20 м с последующей сваркой применяют машины термической резки с пролетом до 25 м. Эти машины используют не только для подготовки кромок перед сваркой, но и для разметки участков последующей установки ребер жесткости.

Судостроительные предприятия применяют заготовки с нанесенным грунтом или с защитными покрытиями на основе цинка. Если не удалить покрытие, то цинковые включения уменьшат скорость сварки и в некоторых случаях могут вызвать нежелательную пористость, требующую последующего ремонта.

С целью одновременного удаления покрытий в зоне будущей сварки в состав резательной машины вводят дробеструйный аппарат или шлифовальное устройство. При очистке поверхности узконаправленной струей дроби можно достигнуть удаления 85% защитного покрытия при скорости очистки 4 м/мин (табл. 2). Для современного производства — это небольшая скорость. Лучше подходит шлифовка, которая к тому же обеспечивает лучшее качество очистки поверхности.

Подготовка поверхностей сталей после термической резки к сварке

После терми ческой резки кромок необходима очистка поверхностей реза до металлического блеска перед последующей сваркой. При этом обязателен контроль слоя снятого металла. Для получения нужного качества кромок необходимо снять слой металла толщиной 2–3 мм.

Кислородная резка не позволяет производить разделку кромок на металле толщиной менее 5–6 мм. При плазменной и кислородной резке листов с небольшой толщиной и большой протяженностью в результате термического воздействия имеет место коробление. Поэтому более прогрессивным способом разделки кромок является, например, раскрой с помощью ножниц с последующей очисткой и выравниванием кромки кромкообрабатывающим инструментом. Холодный способ разделки кромок позволит сформировать чистые (без оксидов) кромки, выдержать все геометрические параметры кромок: углы, величину притупления на всей длине стыка согласно нормативам.

Для подготовки кромок в листовых конструкциях можно применять, например, переносной кромкообрабатывающий инструмент.

Как правило, кромкорезы не могут обрабатывать изделия сразу после кислородной резки. Сначала изделия необходимо торцевать, затем снять окалину, удалить вырывы, наплывы и брызги.

Предотвращение налипания брызг расплава на поверхность

Ряд технологических процессов, связанных с плавлением материалов (сварка, наплавка, термическое сверление, резка), сопровождается разбрызгиванием части расплава. Немалая доля брызг налипает на поверхность обрабатываемого материала, что после окончания технологического процесса вызывает необходимость дополнительной очистки поверхности от налипших брызг. Для предотвращения налипания брызг расплава на защищаемую поверхность обрабатываемого материала перед началом технологического процесса наносят специальные химические средства. Такие средства, как правило, имеют основой растительное или вакуумное масло и их производят в виде аэрозолей (Antispatter, UFO-1; Antiperl 1000 P/B, Antiperl 1000 CO2, Antiperl EMU №1), жидкостей (Protec®, Metallotion Protec CE15L, Protec CE16M, Protec WLS04) или паст (Dusofix, Antiperl 3000).

Стандарты в области очистки поверхностей конструкционных материалов

Международные стандарты

Источник: Информационно-технический журнал «Сварщик», 3 (67) 2009

Подготовка металлических деталей к сварке состоит из нескольких этапов. Особенности каждого этапа

При проведении сварочных работ нередкой проблемой является то, что металлические заготовки бывают неровные, имеют искривления или волнистости. В таких случаях металл необходимо править – проводить работы, в результате которых достигается подходящая геометрическая форма заготовки.

Правка металлического полотна

Существует два способа выполнения правки: ручной – с использованием кувалды или молотка на наковальне и машинный – с использованием специальных машинных приспособлений.

Ручная правка предполагает использование молотка с круглым бойком. Тонкие листовые заготовки и детали из цветных металлов необходимо выравнивать, используя молотки, имеющие вставки из мягких металлов. Существуют металлические и деревянные гладилки, которые используются при правке тонкого листового металла.

Машинную обработку обычно проводят с помощью правильных валиков и прессов. При использовании правильных валиков заготовка проходит между цилиндрическими валиками, которые вращаются в различном направлении, таким образом происходит выравнивание детали. При использовании пресса заготовка располагается на две опоры, после чего на выпуклую часть детали давят ползуном пресса. В результате такого воздействия неровная заготовка выправляется.

Зачистка металла для сварки

Очистка поверхностей свариваемых деталей проводится с целью удаления загрязнения, окалины, ржавчины, шлака и заусенец во избежание возможных дефектов.

Проводить очищение можно вручную и при помощи механического воздействия. Зачистка проводится: с помощью газовых горелок, проволочными щётками, растворами щелочей и кислот, абразивным способом.

При необходимости сделать поверхность металла шероховатой применяется гидроабразивная обработка.

На крупных технических предприятиях очистка производится проточной последовательной обработкой. Вначале металл обрабатывают раствором соляной кислоты, затем промывают проточной водой и нейтрализуют раствором кальцинированной соды.

Способы разметки заготовок

Для получения деталей с нужными параметрами необходимо правильно обрезать профиль, а перед этим его необходимо разметить.

Существует три способа разметки: ручная, оптическая, мерная резка.

Для ручной разметки используются самые простые инструменты, такие, как линейка и штангенциркуль. При производстве небольших однотипных партий могут использоваться заготовленные шаблоны. Существенными минусами данного способа являются: низкая скорость и высокая трудоёмкость.

В оптическом способе разметка наносится специальными разметно-маркировочными машинами. В этих машинах встроен пневматический крен, который наносит разметку, согласно заданным параметрам. Данный метод отличается высокой скоростью работы.

Мерная резка отличается от других способов тем, что не предусматривает разметку профиля. Согласно заданной программе, в которой указаны нужные параметры детали, аппарат сразу режет заготовку.

Резка металла

Для придания заготовке нужного размера используют механическую и термическую резку.

Механическая резка осуществляется при помощи ручных или механических инструментов. Часто используются ленточная пила, болгарка, стационарная циркулярная пила.

Термическая резка представляет собой процесс плавления металла, согласно нанесённым отметкам. Для проведения таких работ используются плазматрон, кислородный резак, или применяется дуговая сварка. Данный тип резки является универсальным, так как позволяет резать заготовки не только прямыми линиями, но и криволинейно.

Предварительная обработка кромок

Подготовка кромок необходима для достижения высокой прочности сварочного шва. Обработка кромок включает в себя подбор угла разделки, установление ширины зазора и длины откоса.

Если зазор подобран правильно, то провар металла будет полноценный, а само соединение прочным.

Если две детали имеют разную толщину, то плавный переход между ними может обеспечить наличие скоса.

Если толщина металлического листа менее 3 мм, то нет необходимости обрабатывать кромки.

Подготовку кромок можно проводить двумя способами: холодным и термическим. При термической обработке используются ручные или автоматические горелки. Холодный способ считается более качественным. При данном способе используются станки и ручные инструменты.

Особенности сборки изделий под сварку

Завершающим этапом подготовки является правильная сборка деталей. Необходимо зафиксировать детали должным образом, чтобы после проведения работы они остались в нужном положении.

Часто используют точечную приварку деталей, так как простой фиксации бывает недостаточно. Такая приварка гарантирует сохранность формы конструкции и её надёжность. Также это позволяет удобно расположить заготовку для проведения горизонтального шва.

Правила сборки изделий под сварку:

  • необходим свободный доступ к месту сварки деталей, даже при использовании специальных изделий для фиксации;
  • детали должны быть зафиксированы очень прочно и с высокой точностью во избежание деформации при проведении работ;
  • необходимо соблюдать установленную последовательность сборки конструкции;
  • нужно, чтобы конструкция не изменяла своё положение в пространстве.

Подготовка труб к сварке

Необходимо особенное внимание при подготовке труб к сварке. Например, трубы из углеродистой и низколегированной сталей подлежат ручной обработке и только холодным способом.

В обязательном порядке проводится проверка толщины стенок, во всех местах соединения она должна быть одинаковой. Величина разносторонности не может превышать 10% от толщины стенок. При этом торцы должны быть перпендикулярными.

При проведении сварочных работ возможно использование инвертора. Если используется сварочный полуавтомат, то необходимо правильно установить силу тока, уровень расхода защитного газа, выбрать скорость подачи сварочной проволоки.

Читайте также  Как пилить болгаркой металл?

Очистка поверхности металла перед сваркой

Очистка поверхности металлов необходима для осуществления различных технологических процессов их соединения, например сварка, пайка, склеивание. Также очистка используется для поверхностной обработки материала (легирование поверхности, нанесение покрытий, упрочнение и др.), наплавки, термической резки, строжки и т. д.

Фото. Очистка металлической детали шлифовальной машиной

Все способы очистки металла под сварку условно можно разделить на основных класса: механический, химический и термический.

Выбор правильного метода очистки зависит от химических и механических характеристик загрязнения, особенностей очищаемого материала, габаритов изделия и его конфигурации; экологические условия и связанные с этим возможные выбросы в атмосферу, безопасность труда и наличие очистных сооружений.

Механические методы очистки под сварку являются наиболее распространенными и относительно недорогие. Существуют возможности их объединения с другими механическими операциями предназначенными для обработки заготовок.

Химические способы очистки нашли свое применение как заключительные этапы обработки перед сваркой. Часто применяются в металлургии.

Термическая очистка считается наиболее универсальным и высокопроизводительным методом, который легко объединять с последующими технологическими процессами.

Способы механической очистки

Ручная очистка механическим инструментом

Применяется для начальной подготовки деталей под сварку при помощи проволочных щеток, зубил, рубильных молотков. Также для очистки внутренних поверхностей труб под сварку скребками и поршнями.

Абразивно-струйная очистка

Используется для очистки деталей толщиной не менее 3 мм. В противном случае возможны деформации деталей.

Абразивно-порошковая очистка

Для удаления окалины с поверхности проката.

Дробеметная очистка

При подготовке поверхности для покрытия лаком и краской.

Термокинетическая очистка

Используется для удаления полимерных, гуммированных, металлизированных покрытий, затвердевших и не затвердевших нефтепродуктов, масляных и битумных загрязнений. Для очистки от многослойного лакокрасочного покрытия и покрытий на эпоксидной основе.

Гидроабразивная очистка

Для очистки поверхности сварных швов, окалины, коррозии, покрытий и отложений. Используется при строительстве турбин, нефтехранилищ, мостов, тоннелей, зданий, транспортных средства и при очистке листов титановых сплавов.

Магнитно-абразивная очистка

Для очистки перед сваркой деталей и изделий предназначенных для космического аппаратостроения и химического машиностроения.

Магнитно-импульсная очистка

Для очистки изделий любой конфигурации при налипании и намерзании сыпучих материалов.

Ударно-волновая очистка

Для очистки внутренних поверхностей трубопроводов и котлов

Электрогидро-импульсная очистка

Для очистки теплообменных аппаратов, систем отопления, котлов, канализации и водоснабжения. Для очистки артезианских скважин и многих других видов трубного оборудования.

Ультразвуковая очистка

Для очистки инструментов (сверла, резцы, надфили, напильники и т. д.), деталей точной механики, часовых механизмов, ювелирных изделий, электроники, кремниевых пластин и т. д.

Очистка струей частиц льда

Для очистки от антиоксидантов, коррозии, полимеров, масла, битума, сажи и копоти, нефти, химикатов и краски. Как правило очищают бурильные трубы, атомные электростанции, фасады зданий, памятники, трубопроводы и т. д.

Способы химической очистки

Мойка

Средствами на водяной основе с добавлением щелочи, поверхностно активных веществ или на основе органических растворителей — применяется для обезжиривания, удаления лаков и старых красок.

Электрохимической травление, электролитическая и элеткролитно-плазменная очистка

Используется для обезжиривания поверхностей, удаления оксидов и окалины. Используется преимущественно в прокатном производстве.

Солевые ванны

Очистка поверхности металла от окалины, графита, песка перед проведением пайки или нанесением.

Способы термической очистки

Газопламенная очистка

Газопламенная очистка металла используется для удаления окалины.

Электродуговая очистка в вакууме

Для очистки и пассивации листового металла в поточной линии волочильных и прокатных станов.

Электроэрозионная очистка

Для очистки и одновременной сварки тонкостенных изделий из алюминия, меди и никеля магнитно-импульсным методом

Очистка в тлеющем газовом разряде

Для очистки перед вакуумной пайкой и диффузионной сваркой металла от оксидов.

Ионно-лучевая очистка

Для заключительной очистки поверхностей металла, полимеров, диэлектриков, полупроводников перед нанесением покрытий.

Очистка лазерным лучем

Для очистки пресс-форм, рельсов и материалов в нанотехнологиях. Для очистки от радиации поверхностей оборудования.

Очистка струей пара

Очистка от масел, жиров, водорастворимых загрязнений гладких и неровных поверхностей (в том числе сварных швов).

Очистка струей сухого льда

Для очистки от масла, воска, грязи на поверхности металла, пластмасс и тканей.

Требования к очистке поверхности металлов и сплавов перед сваркой

Очистка под сварку необходима в первую очередь для получения сварочного шва высоко качества и предотвращения появления дефектов. Удаляют с поверхности металлов средства консервации, загрязнения, ржавчину и оксидные пленки. Очищают внешнюю сторону соединения. Внутреннюю сторону обрабатывают в случае использования технологии со сквозным проплавлением.

Существуют такие требования ширины радиуса очистки поверхности деталей (в обе стороны от будущего шва):

  • не менее 5 мм — для сварки стыковых соединений с использованием дуговой, лазерной, электронно-лучевой, контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей до 5 мм;
  • не менее номинальной толщины детали — для сварки стыковых соединений с использованием дуговой, лазерной, электронно-лучевой, контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей от 5 до 20 мм;
  • не менее 50 мм для выполнения сварных соединений при помощи электрошлаковой сварки;
  • не менее 5 мм — для угловых, тавровых, нахлесточных видов соединений и вварки труб в трубные доски, выполняемые дуговой, лазерной, электронно-лучевой сваркой.

На очищенных поверхностях металла не должно быть ржавчины, окалины, масла и других загрязнений. Не допустимо наличие трещин, расслоений и закатов. Стали двухслойного типа не должны иметь расслоения коррозионного слоя.

Прежде всего проверку поверхности металла осуществляют визуально, а при толщине металла более 36 мм следует проверить зону прилегающую к очищенным поверхностям ультразвуковым методом. Ультразвуковой контроль осуществляется на ширине не менее 50 мм для обнаружения таких дефектов как трещины, расслоения и др. Недопустимыми считают дефекты площадью более 1 кв. м. при чувствительности ультразвукового контроля Д5Э. Допускается не более 3 дефектов на 1 м длины контролируемой поверхности с расстоянием между ними не менее 100 мм.

Поверхность разделки кромок должна быть очищена от следов резки и разметки. Детали которые будут свариваться после термической резки необходимо обработать на толщину 2-3 мм. Предварительно очистку выполняют механическими и/или химическими методами, а заключительную — зависимо от свариваемого металла, степени начальной и требуемой шероховатости — различными физико-химическими способами (травление, воздействие тлеющим разрядом, электрополировка и др.) и шабрением. Непосредственно перед выполнением сварочных работ наружность свариваемых деталей в области стыка (по мере возможности через зазор в стыке) очищают маломочным источником сварочного нагрева, не заплавляя стык.

Требования по шероховатости очищенных поверхностей соприкасающихся кромок деталей, под дуговую и плазменную сварку, должны быть не более Ra=12,5 мкм (Rz=80 мкм), под электронно-лучевую и лазерную сварку — Rz≤30 мкм.

Чтобы правильно оценить степень шероховатости поверхности применяют сравнение с аттестованными образцами, профилографы-профилометры и другие средства измерения.

Проверка чистоты осуществляется прямыми и косвенными методами. Первые помогают определить загрязнения на поверхности. Большое распространение получили микроскопический способ, основанный на смачиваемости, и способ, основанный на разности потенциалов. Высокую чувствительность имеет способ с применением радиоактивных изотопов. Косвенные методы применяют преимущественно в лабораторных условиях и основаны на удалении с поверхности загрязненного слоя в специальных травильных смесях. На производстве, среди косвенных методов, применяют лишь измерение сопротивления моющих растворов.

Очистка поверхности металлов перед нанесением покрытий

Очистка металла перед нанесением покрытий необходима для более прочного соединения наносимого материала с поверхностью деталей. Покрытие имеет склонность к разрушению если предварительно не очистить металл от ржавчины, окалины, жира, масла, пыли, грязи, краски и т. д.

Перед нанесением антикоррозионных покрытий металл подготавливают такими методами: ручной механический, абразивно-струйный, гидроабразивный, гидродинамический струей высокого давления, а также обезжиривание моющими средствами. От выбранного метода очистки зависит срок службы покрытия.

Ориентировочные коэффициенты срока службы покрытия в зависимости от используемого метода очистки:

  • неподготовленная поверхность — 1;
  • ручная очистка механическим инструментом — 1,5-2,0;
  • абразивно-струйная очистка — 3,5-4,0.

Очистка поверхности метала перед термической резкой

Перед резкой металла его нужно также очищать. От чистоты поверхности металла могут зависеть качество поверхности резов и точность размеров. Очистку необходимо выполнять в обязательном порядке. Например, при газопламенной резке плотные прокатные слои окалины и ржавчины останавливают резку. Поверхность под этот вид работ очищают механическими или термическими методами.

При резке взрывом металл очищают водяной или водоабразивной струей.

Перед ультразвуковой резкой предварительная очистка не обязательна.

Подготовка металла к сварке после термической резки

Как было сказано выше, после термической резки деталей необходимо снять слой 2-3 мм, прежде чем использовать заготовки под сварку. Контроль глубины снятого слоя при этом обязателен. Очищают кромки до металлического блеска.

С помощью газовой резки нельзя выполнять разделку кромок на металле толщиной менее 5-6 мм. Газовая и плазменная резка листов небольшой толщины и большей протяжности вызывает коробление детали. Поэтому для таких случаев разделку кромок можно выполнять с помощью раскроя ножницами с последующей обработкой.

Подготовка кромок листовых конструкций может осуществляться с помощью переносного кромкообрабатывающего инструмента.

Предотвращение наливания брызг от сварки на поверхности

Некоторые технологические процессы, в частности, такие как ручная дуговая сварка покрытыми электродами и механизированная сварка в среде защитных газов, сопровождаются интенсивным разбрызгиванием металла. Часть брызг налипает на поверхности металла, что требует дополнительной очистки после сварки. Чтобы предотвратить налипание брызг на поверхности металла на нее наносят специальные химические средства. Такие средства производят в вид аэрозолей и паст на основе растительного или вакуумного масла.

Как подготовить металл к сварке

Сварка – последний этап монтажа металлоконструкций. Процесс подготовки металла под сварку включает в себя несколько технологических операций. Сначала заготовки выкраивают из проката, придают им окончательную форму, изгибают под нужным углом. Для получения прочных соединений, однородных по структуре, во время подготовки деталей с поверхности удаляют окислы. Температура плавления оксидов обычно выше, чем у сплава. Если не снять верхнюю пленку, сложно будет сформировать ванну расплава.

Немаловажный этап подготовки – укладка заготовок будущей конструкции. Их надежно фиксируют, только затем приступают к сварке. В небольшом обзоре рассказывается об особенностях каждого из этапов подготовки деталей к работе.

Правка и очистка

Деформации, полученные при транспортировке проката, устраняют вручную с помощью молотка или кувалды. Если не получается, применяют ручной пресс: заготовку укладывают между толстыми пластинами, с усилием сжимают, стягивая пластины между собой. Важно придать поверхности первоначальную форму, иначе возникнут внутренние напряжения, сварное соединение не получится прочным.

Небольшие искривления тонких заготовок устраняют на мягкой подложке, для исправления сложных дефектов применяются:

  • листоправильные станки;
  • всевозможные прессы, создающие высокое давление.

Очистка – еще один этап подготовки заготовок, подразумевает удаление грязи, пыли с поверхности металла, скопившейся за время транспортировки или хранения на складе. Для удаления стойких загрязнений бывает нужна вода. Старую краску с б/у металла счищают пескоструйными аппаратами или шлифовальным инструментом, шкуркой.

Разметка

Следующий этап подготовки деталей для сварки проводится вручную или с помощью специальных устройств. Самые простые приспособления – керн, металлическая линейка и штангенциркуль. Поверхность металла предварительно грунтуют, чтобы хорошо были видны риски. При поточном производстве делают шаблоны, их накладывают, обводят.

Читайте также  Можно ли сварить нержавейку с черным металлом?

Различают понятия «наметка» и разметка. Первая – создание предварительного контура, вторая подразумевает кернение по всему периметру, маркировку. Наметка нужна при использовании шаблонов. Его сначала обводят чертилкой, а затем контур проходят керном. При ручной разметке сразу проводят кернение.

Размечать заготовки вручную сложно и долго. Подготовка и сборка заготовок с использованием оптической или мерной резки предпочтительнее. Для разметки металла созданы разметно-маркировочные автоматы, они работают на основе оптики по заданной программе. Керн движется быстро, размеченный листовой прокат выезжает из автомата со скоростью до 10 метров в минуту.

Резка

Это обязательная процедура подготовки деталей, если сварка делается по чертежам. Для работы с металлом применяют различное оборудование:

  • ручное (резак, ножницы по металлу), используется для простых геометрических форм из листового или ленточного проката;
  • электроинструмент (пила, болгарка, дрель или шуруповерт с фрезой-насадкой);
  • термическое (кислородный или газовый резак, дуговую сварку, плазмотрон), можно делать прямые и кривые резы.

Термическая резка состоит в расплавлении металла по заданному контуру. При поточном производстве используют полуавтоматы и автоматы.

При резке металла делают припуски для зачистки и разделки кромок. Раскрой ножницами – самый кропотливый и малопродуктивный. Сварщики чаще применяют термическую резку.

Зачистка

Технология зачистки металла перед сваркой подразумевает снятие:

  • ржавчины, чтобы избежать включений в диффузном слое;
  • следов смазки, масла, органика снижает качество сварки;
  • заусенцы, частички металла, они могут стать причиной брака;
  • загрязнения, ухудшают структуру шва;
  • оксидный слой, он препятствует образованию ванны расплава.

Для зачистки используют металлические щетки, наждачную бумагу, напильник, любые абразивные инструменты. Даже незначительные включения в ванне расплава приводят к браку. Для снятия оксидов, обезжиривания цветных металлов применяют химические вещества: всевозможные растворители, спирт, кислоту. Для работы с алюминием, цветными и высоколегированными сплавами, берут новую щетку, чтобы в ней не было микрочастичек углеродистой стали. На отливках перед сваркой удаляют литейную корку, на штампованных заготовках – слой окалины.

Подготовка кромок

Толстостенные заготовки без предварительной подготовки тщательно не проварить, жидкий металл будет растекаться по поверхности, не проникая в стык. Соединение получится хрупким, при небольшой нагрузке сломается. Немаловажный момент подготовки – скругление острых краев. Необходимо сглаживать высоту металла 2 –3 мм в зависимости от толщины детали.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок. Холодные технологии предпочтительнее, кромка получается ровнее. Тип и угол разделки зависит от применяемых расходников, вида сварочного оборудования. Размеры кромок указаны в соответствующих ГОСТах.

Цель подготовки кромок к сварке – обеспечить доступ к корню шва. У тонкостенных заготовок толщиной до 3 мм только выравнивают торцы. С зазором до 2 мм проваривают 4 мм детали, если они толще, швы делают с двух сторон. На кромках толстостенных деталей снимают фаску или делают скос. Для односторонней сварки стыки делают в виде буквы V или U, при двухсторонней – в форме Х или К. Величина угла сопряжения от 45 до 60°. Если сваривают детали разной толщины, срезают только толстостенную заготовку. Важно правильно выбрать угол скоса, от него зависит:

  • глубина проварки металла;
  • величина шовного валика;
  • расход электродов или наплавочной проволоки.

Подрезка кромок производится вручную, механически или с использованием горелок.

Гибка

Существуют ограничения, связанные с хрупкостью металлов. Радиус сгиба должен превышать толщину профиля иди детали в 25 раз, иначе возможны растрескивания, надломы. С толстостенными заготовками холодным методом не справиться, применяются методы горячей деформации в условиях производства или кузни. Обработка кромок перед горячим деформированием не делается, детали доводят после гибки.

Добиться точного угла сгиба вручную сложно. Это – механизированный этап подготовки металла. Листовой прокат пропускают через гибочные вальцы, гибочные автоматы. Холодная гибка применяется после предварительной подготовки изделий под сварку: снятия кромок, разметки, рассверливания отверстий, если они есть в чертежах или нужны для сборки конструкции.

Толстые полосы последовательно пропускают через 3-валковые или 4-валковые станки. Для придания формы профилю применяют правильно-гибочные прессы.

Сборка деталей под сварку

Подготовленные заготовки нужно зафиксировать в определенном положении. Это касается плоских и объемных конструкций. Заготовки надежно скрепляют, чтобы избежать деформации при сварке.

Величина зазора зависит от линейного расширения сплава. При сборке деталей под сварку придерживаются нескольких правил:

  • к рабочей зоне должен быть максимально свободный доступ;
  • сопряжения укрепляют специальными приспособлениями так, чтобы исключить сдвиг;
  • все повороты, изменения положения конструкции в пространстве сводятся к минимуму;
  • сборка под сварку сложных конструкций осуществляется поэтапно;
  • жесткую фиксацию обеспечивают прихватки на расстоянии 30–80 см друг от друга или беглый шов;
  • полужесткую или временную – струбцина, магнитные уголки, клинья, планочные гребенки, другие приспособления;
  • объемные связи закрепляют болтовыми соединениями.

Прихватка – небольшой шов длиной от 50 до 100 мм, производится расходными материалами, приготовленными для работы. Если используется защитная атмосфера, прихватки тоже делаются в облаке газа. Детали при подготовке желательно соединять с противоположной основному шву стороны. Если прихватки сделаны снаружи, перед сваркой их хорошо зачищают, снимают окалину и верхний оксидный слой. Удобно использовать специальное устройство для точечной сварки, в месте контакта образуется однородный слой.

При подготовке заготовок сложной геометрической формы вместо прихваток делается беглый шов, не превышающий по глубине половины основного. Он зачищается при обработке корня основного шва.

Сборка предусматривает непроизводительные расходы, потерю времени, сил. Однако от надежности положения заготовок зависит прочность металлоконструкции.

Подготовка труб под сварку

Подготовка фрагментов проводится так, чтобы исключить осевое смещение. Для подготовки нержавеющих и толстостенных труб нужны заводские условия. Марка стали влияет на глубину разделки торцов, угол снимаемой фаски

Трубы из углеродистой и низколегированной стали обрабатывают вручную холодным способом. Последовательность операций такая же, как при работе с плоскими деталями. Для резки используют несколько вариантов:

  • делают раскрой ножницами по металлу;
  • используют циркулярную пилу, насадку-фрезу или болгарку;
  • применяют газовый резак.

Процесс подготовки металла к сварке заключается в обработке торцов, сглаживании кромок, снятии фасок, если стенка толще 3 мм.

Для любого вида сварки металл предварительно зачищают по всей окружности. Только для специальных электродов по ржавчине допускается варить металл без зачистки.

Технология ручной дуговой сварки Ч.1 Подготовка металла под сварку

Технология ручной дуговой сварки включает в себя подготовку металла под сварку, выбор режимов сварки, технику ручной дуговой сварки (правильное выполнение сварных швов) и другие моменты. Начнём с подготовки металла под сварку.

Подготовка металла под ручную дуговую сварку проходит в несколько этапов: правку, разметку, резку, разделка кромок под сварку, гибку при необходимости, очистку кромок и участков металла, в непосредственной близости от них, а также сборку свариваемых деталей.

Правка металлов

Правку выполняют с целью устранения деформаций, присутствующих в прокатных материалах. Правка листового и сортового проката выполняется без подогрева на прессах или листоплавильных вальцах. Если степень деформации проката большая, правку производят в горячем состоянии.

Разметка металла под резку

При разметке на металл наносятся размеры детали. Выполнять разметку можно вручную, по шаблонам, оптическим способом или автоматическим, с помощью разметочно-маркировочных машин.

Разметка вручную, по шаблонам — процесс трудоёмкий и целесообразен в случаях единичного производства, или производства небольшой серии. Шаблоны для ручной разметки, обычно, изготавливают алюминиевые. При разметке используют линейку, угольник, чертилку и другие инструменты.

При оптическом способе разметки чертеж детали проецируют непосредственно на поверхность металла. Разметочно-маркировочные машины оснащены пневмокерном и размечают со скоростью до 10м/мин с погрешностью до 1мм. Управляются они при помощи программ.

Кроме того, существуют приспособления для мерной резки, а также машины для тепловой резки с фотокопировальным или программным управлением. Такие современные машины позволяют производить резку металлов, вообще, без разметки.

Резка металла

Резка металла подразделяется на механическую и термическую резку. Механическая резка происходит при механическом воздействии и выполняется на ножницах, отрезных станках, гильотинах, прессах и др.

Термическая резка производится за счёт термического воздействия (расплавления) металла. Может выполняться вручную, или специальными машинами, работающими по программе. При использовании таких машин, необходимость в предварительной разметке металла пропадает.

Термическая резка менее производительна, чем ручная. Но она гораздо более универсальна, т.к. позволяет получить детали практически любой конфигурации и любой толщины.

Подготовка сварных кромок

Подготовка сварных кромок происходит как термическим, так и механическим способами. Одностороннюю или двустороннюю разделку кромок можно выполнять одновременно, двумя или более резаками, расположенными под соответствующими углами.

Механическим способом кромки подготавливают на станках (обычно, фрезерных), путём выполнения фасок нужной формы. Также механическая обработка может выполняться, с целью обеспечить точность сборки свариваемых деталей. Термическая резка может выполняться вручную, либо при помощи программных машин.

Гибка металла

Гибка металла выполняется на специальных гибмашинах, прессах, или листогибочных вальцах. С помощью гибки, можно получить детали с цилиндрической или конической формой. Для получения заготовок сложной формы из листов, толщиной до 10мм, применяют холодную штамповку.

Очистка металла под сварку

Очистка металла под сварку производится с целью устранить различные загрязнения, остатки средств консервации, смазывающе-охлаждающие технические средства, ржавчину, заусенца, окалину или шлак. Очистка может производиться механическими или химическими способами. Очистка повышает свариваемость металлов, способствует увеньшению дефектов в сварных швах и, тем самым, положительно влияет на качество сварки.

Механические методы очистки свариваемого металла

К механическим методам очистки можно отнести пескоструйную, дробеструйную и дробемётную обработки. А также зачистка при помощи металлических щёток, шлифовальных кругов, зачистка лентой, или специальными фрезами.

Химические методы очистки деталей под сварку

Химический способ очистки заключается в обезжиривании и травлении свариваемых деталей. Химические способы делятся на ванные и струйные. Ванный способ — когда детали погружают в ванны с различными растворами и выдерживают их там определённое время.

Струйный способ очистки состоит в том, что свариваемые детали обрабатывают струями различных растворов. Химические способы очистки дают хороший эффект, но применяются, главным образом, при сварке цветных металлов и сплавов. При сварке чёрных металлов чаще применяют механические методы очистки. Кроме очистки, очищенные кромки грунтуют, или пассивируют, чтобы защитить их от коррозии.

Сборка деталей под сварку

Сборка деталей производится с целью обеспечения необходимого взаимного пространственного расположения деталей, а также, для обеспечения требуемых зазоров под сварку.

Для увеличения производительности сборочных работ и для обеспечения точности сборки, используют различные приспособления (механические, пневматические или гидравлические прижимные механизмы, кондукторы, стенды и др.).

Сварные металлоконструкции часто собирают с помощью сварочных прихваток. Прихватки — короткие сварные швы, длиной 10-50мм. Прихватки позволяют зафиксировать свариваемые детали в нужном положении. При этом, сечение прихваточного шва составляет, примерно 1/3 от сечения основного шва. Прихватки выполняют на расстоянии 0,1-1м друг от друга.

Рекомендуем, также, перейти на следующую статью из цикла «Технология ручной дуговой сварки», под названием «Технология ручной дуговой сварки Ч.2 Выбор режимов ручной дуговой сварки».

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: