зварювання металоконструкцій

Тема зварювання металоконструкцій – це велика сфера, тому що різноманітність металевих конструкцій величезне і за призначенням, і за специфіки проведення технологічних процесів, і з проектування. Але є в цій сфері один критерій, який притаманний усім видам металевих конструкцій, що збираються методом зварювання. Це сама зварювання. Саме з її допомогою з’являється можливість використовувати в металевих конструкціях раціональні види перетину металевих профілів, з’єднання елементів під різними кутами і в різних площинах, зниження такого показника, як металоємність.

До того ж з’являється можливість використовувати для спорудження конструкцій металів з різними технічними характеристиками. До речі, прокат, який використовується для складання металоконструкцій, повинен відповідати зведенню норм і правил під назвою «Сталеві конструкції». Основний матеріал, який в них використовується, це сталь, що поставляється у вигляді листів, профілів різної форми, труб, стрижнів, рулонів, гнутих профілів і так далі.

Але, як відомо, сталь буває різна. А для різних металоконструкцій, де враховуються навантаження різного призначення (на розрив, на згин, на тиск), і сталеві профілі застосовуються різні. Наприклад, по ГОСТ 19281-89 для сталей підвищеної міцності, є дев’ять класів показників, які визначають надійність сталевих виробів. І таких ГОСТів кілька. Тому ще на стадії проектування металевих конструкцій визначається і вибирається той чи інший вид сталевих виробів, які стануть основною металоконструкції.

Якщо металоконструкція з’єднується зварюванням, то необхідно враховувати показники якості зварюваності металу. На це впливає вміст вуглецю в стали. Цей же елемент впливає на міцність металу. Загалом, правильно підібрати сталевий прокат для конструкції – це важлива складова якості кінцевого результату.

Види зварювання для складання металоконструкцій

Як правильно зварити конструкцію з металу? Питання насправді серйозний. І відповідь на нього залежить не тільки від обраних сталевих профілів, їх товщини і марки стали. Велике значення має і вид обраної зварювання.

Якщо говорити про ручного зварювання, то вона застосовується, і це якісний вид зварювання металів, який все-таки залежить від кваліфікації зварника. Єдиний її недолік – низька продуктивність. Тому все частіше ручну зварку в цехах замінюють механізованої (порошковими дротами) і автоматичною в захисних інертними газами або в шарі захисних флюсів. Зазвичай механізований вид застосовують для зварювання кутових, стельових і вертикальних швів. Автоматичний для нижніх положень.

Увага! Застосовувана раніше електрошлакове зварювання сьогодні практично не використовується. Дослідження показали, що шви, виконані даним видом зварювання, при низьких температурах втрачають свої характеристики. А це знижує несучу здатність самих металевих конструкцій.

З усього вищесказаного можна зробити висновок, що для складання металоконструкцій можна використовувати будь-який вид зварювання як в цехових приміщеннях, так і на монтажних відкритих ділянках. Найцікавіше, що багато закордонних компаній, оснащені сучасними видами зварювальних видів обладнання, перевагу віддають ручного дугового електрозварювання. Наприклад, в Японії багато великих компаній, що займаються зведенням відповідальних металоконструкцій, використовують до 65% ручного зварювання.

Температурний режим зварювального процесу

Температура навколишнього середовища сильно впливає на технологію проведення зварювальних робіт і на якість самого зварювального шва.

  • Не можна проводити зварювання металоконструкцій, якщо температура металевої заготовки нижче 18С. Температуру зазвичай контролюють поблизу стику двох деталей. Для проведення зварювання саму заготовку необхідно підігріти. Гріти весь метал немає необхідності, досить на відстані товщини заготовки від краю з’єднуються крайок. Або на відстані не менше 76 мм у всіх напрямках.
  • Якщо з’єднуються дві заготовки з різних марок сталей, то підігрів проводиться по температурі понад високоміцної сталі. Звичайно, показник нагріву буде залежати і від товщини заготовки. Наприклад, марку А514 при товщині деталі не більше 38 мм треба нагрівати до + 205с. Більш товсті заготовки цієї марки треба вже нагрівати до + 230С.
  • Оптимальний нагрів для всіх видів сталей – + 21С.

Види зварних з’єднань металоконструкцій

Класифікація зварних з’єднань розділяється за кількома ознаками.

  • Розташування примикання двох заготовок.
  • Тип зварного шва.
  • Технологія зварювального операції.
  • Умови, при яких проводиться зварювальний процес.
  • Товщина заготовок.
  • Марка стали заготовок.

Що стосується першого пункту, тобто, геометрії розташування заготовок, то тут чотири види стикових з’єднань.

  1. Встик, коли дві заготовки примикають один до одного в одній площині.
  2. Внахлест, коли дві деталі перекривають своїми краями один одного.
  3. Кутове з’єднання. Це коли дві металеві заготовки з’єднуються під будь-яким кутом.
  4. З’єднання Таврове. Це коли одна з деталей примикає до іншого своєю торцевою площиною.

Найчастіше в металоконструкціях застосовуються з’єднання встик і кутові. Як правильно проводити ці з’єднання двох заготовок.

Що стосується стикового з’єднання, то його виконують прямим повним проваром зварного шва на всю товщину заготовок. Або використовують для зварювання технологію з застосуванням вивідних планок. Якщо зварювання проводиться не в цеху, то з’єднання можна проводити з односторонньою зварюванням і з подальшої підваркою кореня зварного шва. Тобто, заповнення зазору між кромками проводиться по одній з кромок, поступово заповнюючи весь зазор.

Технологія з похідними підкладками сильно відрізняється від попередньої. По-перше, підкладки встановлюються з боку кромок зварювальних деталей. По-друге, зазор між крайками повинен бути в межах 7 мм – це при ручному зварюванні. При механізованої – 16 мм. По-третє, доведеться вибирати товщину підкладки так, щоб при проведенні зварювання на них не утворився пропал. При цьому враховується сам режим зварювального процесу з виставленням необхідної величини струму.

Нерідко в металевих конструкцій в стикових з’єднаннях стикуються дві заготовки різної товщини. При цьому способом фрезерування або строжкой вибирається кут нахилу кромки товстого металу, який дорівнює ухилу 1: 8 для розтягнутих елементів металоконструкції (наприклад, підвіски і консолі), і 1: 5 для стиснутих елементів (опори і стійки).

Кутові зварювальні з’єднання піддаються великим навантаженням, ніж стикові. Особливо необхідно відзначити навантаження на розтягування по товщині заготовки. Тому існують певні вимоги до цього виду зварного з’єднання.

  • Не можна використовувати односторонній кутовий стик для навантажених металевих конструкцій. Оптимальний варіант – двосторонній шов, за допомогою якого зменшується концентрація деформацій в самій верхній частині валика.
  • Якщо з якихось причин двосторонній шов завдати не вдається, то застосовують односторонній. При цьому оброблення кромок не застосовують, а кількість наплавляємого металу повинно бути якомога менше. Тобто, в цьому випадку повна проплавку шва не застосовується.
  • Якщо металоконструкція піддається статичних навантажень, то застосовується зварювання неповним швом з обробленням кромок двох заготовок.
  • Краще використовувати К-образну оброблення крайок, а не -образну.
  • Якщо є можливість, то краще уникати кутового з’єднання металевих деталей. Перевагу потрібно віддавати тавровому стику.

Режим зварювання також є важливим фактором, який визначає якість зварного шва. Якщо говорити про струмі, то його підвищена величина може створити нерівномірний розподіл металу в зоні стику. Можуть навіть утворитися пропали, якщо струм великої, а товщина зварювальних заготовок маленька. Невеликий струм теж є причиною низької якості шва. Можуть утворитися ділянки з недоваріть, який веде до зниження міцності з’єднання і утворення тріщин всередині сплавляється металу.

Швидкість зварювання також може вплинути на якість. Наприклад, якщо швидкість більша, то це гарантія непроваркі стику. Заповнення зазору може бути неповним. Якщо швидкість маленька, то можуть утворитися пропали, що заповнюється зазор метал утворює опуклості і розтікання. Тому контролювати швидкість ручного зварювання треба обов’язково. Її середнє значення 20 м / ч.

Зварні вузли в металоконструкціях

Зварні вузли є основними стиковими з’єднаннями, на яких і тримається вся металева конструкція. Тому ще на стадії проектування інженери намагаються створити сприятливі умови для проведення зварювання в стикових вузлах. А саме:

  • Щоб в зварних вузлах проводилося або стикувальний з’єднання, або кутова.
  • Щоб положення зварювання було нижнім.
  • Використовувати не ручну зварку, а механізовану або автоматичну, як заставу гарантованої якості.

Існує багато видів зварних вузлів, до яких пред’являються різні вимоги. Наприклад, балковий вузол. У ньому дуже важливо звертати увагу на розташування між собою зварювальних швів, це до питання, як правильно варити стики металоконструкцій. Відстань між ними не повинно бути менше десятиразової товщини самого товстого металевого профілю, який входить до складу цього вузла.

І ще один момент, який впливає на міцність металевої конструкції. Є два терміни: місцева міцність і неміцність. До першої відносяться саме зварювальні ділянки, до яких приварені косинки, ребра жорсткості, накладки і так далі. До другої відносяться всілякі вирізи на елементах металоконструкцій, отвори, непровари швів, зазори і щілини в стиках. Якщо обидві ділянки присутні в конструкції, то сама по собі вона вже вважається нестійкою.

Вся справа в тому, що фізичні закони в зварювальних з’єднаннях діють так:

  • Де більше жорсткість і міцність з’єднання, тут з’являється велика концентрація сил, що діють на всю конструкцію в цілому.
  • І, навпаки, де менше жорсткості, там менше діючих сил.

Тобто, якщо в металоконструкції присутній місцева неміцність, то самий добре проварені стик є місцем великій небезпеці. Як не парадоксально, але це саме так. Ось чому необхідно уникати появи місцевої слабкості.

Ссылка на основную публикацию