Разделка швеллера для сварки

Сварка двух швеллеров между собой

За счет П-образного профиля швеллеры обладают высокими прочностными характеристиками при небольшом расходе металла. Поэтому их широко применяют для сборки несущих конструкций различного назначения. Технология сваривания выбирается независимо от способа изготовления (швеллеры сварные, горячекатаные, гнутые). Прочность создаваемой конструкции зависит от того, насколько надежно выполнена сварка швеллера с другими элементами.

Методы сварки

Способ сварки выбирают в зависимости от назначения создаваемой конструкции. При этом учитывают, что в зоне шва прочность уменьшается до 10%.

Электродуговая сварка

Эта техника сваривания применяется чаще других, так как позволяет проводить монтаж в труднодоступных и неудобных местах. Соединять небольшие перемычки можно обычными электродами, но для сборки узловых элементов применяют марку УОНИ. Однако из-за их специфики для работы нужен опыт. Поэтому новичкам предварительно полезно попрактиковаться на ненужных обрезках.

Приступая к работе, поверхности, примыкающие к стыку, очищают от грязи и ржавчины. Электроды подсушивают, так как качество шва зависит от влажности покрытия. Работа проводится постоянным током обратной полярности короткой дугой. Выполнение электродуговой сварки запрещено при температуре ниже -40°C.

Газовая сварка

Этот способ практически не применяется для сваривания швеллеров, так как сопровождается нагревом большой площади возле стыка. В результате увеличивается зона с пониженной прочностью на свариваемых балках. Помимо этого в металле возникают внутренние напряжения, приводящие к деформации конструкции. Газовую горелку применяют для устранения дефектов, нарезки заготовок и подготовки кромок.

Варианты сварки швеллеров

В зависимости от требований и условий монтажа соединение швеллеров выполняется встык, внутрь, накладками, со смещением.

Сварка встык

Этот вариант применяют для создания швов, к которым не предъявляются повышенные требования по прочности. Сварку швеллеров встык выполняют с обеих сторон. Если накладывается односторонний шов его корень нужно подварить. При толщине полок 6 — 12 мм кромки разделывают под углом 30°. На более толстом металле угол делают тупым с V или X-образным профилем.

Для сварки швеллеров между собой их устанавливают горизонтально с зазором не больше 3 мм. Для точного совмещения применяют центратор, затем фиксируют прихватками с шагом 4 см. Сварку швеллера встык ведут от середины к краям. Однако такое соединение ненадежно. Поэтому когда наращивание балки закончено, ее необходимо усилить накладками.

Сварка при помощи накладок

Метод обеспечивает прочность соединения немногим уступающий монолиту. Перед сваркой двух швеллеров их допускается располагать с зазором до 8 мм. Накладку размещают на стороне шва. Ее длина должна быть в 5 раз больше ширины профиля, а толщина не меньше чем у стенок. Накладку проваривают с двух сторон, не прилегающих к боковым полкам. Оставшиеся зазоры заполняют антикоррозийным материалом. При установке накладок с обеих сторон, наружная делается длиннее внутренней.

Соединение внутрь

Для создания усиленных балок швеллеры попарно сваривают в коробочки, соединяя боковые полки между собой. Технология аналогична стыковому методу, но выполняется с минимальным зазором или без него. Швеллеры устанавливают горизонтально и скрепляют струбцинами. Соединение начинают с середины, продвигаясь к концам. Шов нельзя зачищать болгаркой, так как это снижает его прочность.

Сборка коробочки возможна только в нижнем положении, когда швеллеры размещены горизонтально. Если это условие невыполнимо соединение выполняют стыковым швом усиленным накладками.

Смещенное соединение

Метод применяется для соединения швеллеров между собой, если они разного размера. Работа выполняется бригадой сварщиков. Сначала соединяют стыки с толстым металлом. Сварку встык проводят по стандартной схеме. Угловые соединения выполняются одновременно двумя сварщиками, ведущими швы от краев к середине. Продольные стыки не доваривают до края балки на ширину профиля из низкоуглеродистой стали, на легированных размер увеличивается вдвое.

Требования, предъявляемые к сварке швеллеров

Для создания прочной конструкции сварные соединения должны выполняться в соответствии со следующими требованиями:

  • сначала сваривают полки, затем более тонкие элементы;
  • недопустимо сваривание внутренних углов профиля, поскольку это снижает прочность балки;
  • между торцами должен быть зазор 2 — 3 мм, чтобы не пришлось счищать «горку» со шва, что приводит к снижению его надежности;
  • легкие конструкции, не подверженные значительным нагрузкам в процессе эксплуатации, можно собирать двухсторонней сваркой встык;
  • недопустимо появление на стыках горизонтальных и вертикальных изломов.

Независимо от метода соединения последовательность работ должна соответствовать ГОСТ. Если там указано, что разделка кромок проводится после очистки, это нужно неукоснительно выполнять. Кроме этого в документе указаны требования к материалу швеллеров, которые необходимы при расчете конструкции.

Источник

Статья. Разделка металлических кромок под сварку.

Швеллер – один из главных элементов из которых состоит металлоконструкция. Для формирования нужной структуры каркаса требуется сварка швеллеров. Сварной узел имеет хорошую надежность, но любые нарушения в технологии сварки могут привести к ослаблению всей конструкции. В связи с этим сварка является самым сложным и контролируемым этапом при производстве металлоконструкций.

Читайте также:  Напрягаемая арматура гост 7348 81

Способы сварки швеллеров между собой по ГОСТу

Швеллер – один из главных элементов из которых состоит металлоконструкция. Для формирования нужной структуры каркаса требуется сварка швеллеров. Сварной узел имеет хорошую надежность, но любые нарушения в технологии сварки могут привести к ослаблению всей конструкции. В связи с этим сварка является самым сложным и контролируемым этапом при производстве металлоконструкций.

Возможные дефекты

Во время сварки двутавровой балки из-за несоблюдения технологии возникает кристаллизация стали от высокой температуры. Из-за расхождения по фазам в металле возникают внутренние напряжения. Снижается прочность и жесткость, увеличивается риск корродирования.

При сварке стальных листов возможны и другие дефекты:

  • нарушение формы шва отклонение от формы наружных поверхностей или геометрии стыка;
  • прожоги, когда расплав вытекает из ванны, образуются дырки в шве;
  • подрезы – канавки вдоль границы соединения;
  • трещины, образующие в местах разрыва шва;
  • шлаковые или вольфрамовые включения в диффузионном слое, при высокой скорости сварки образуются тугоплавкие оксиды.

Виды стыковки швеллеров

Выбор соединения прямо пропорционально зависит от размеров конструкции и действующих на нее сил.

Различают следующие варианты взаимного расположения швеллеров:

  • полки швеллеров обращены внутрь;
  • полки швеллеров обращены наружу (образует двутавр);
  • смешанное расположение полок;
  • полки швеллера перпендикулярны плоскости каркаса;
  • диагональное размещение (размещение «стоя» или «лежа).

Выбор определенного варианта связан с:

  • условиями наложения шва;
  • протяженности места сваривания и количества задействованных рабочих для его наложения;
  • вида сил и мест их воздействия;
  • типа и габаритных размеров швеллера;
  • требуемой расчетной устойчивостью и полной нагрузки на сооружение.

Сваривание стыков балки автоматами под флюсом.

Скажем несколько слов об автоматической сварке стыков. Если сваривание балки осуществляется под флюсом с применением сварочных автоматов, то могут применяться разные приемы, также как и последовательность может отличаться.

Сварка может осуществляться наклоненным электродом, что позволяет делать одновременно два шва. С другой стороны у этого способа есть и недостатки. При наклоненном электроде увеличивается риск подрезать полки или стенки балки.

Кроме того, швы могут выполнять в положении, называемом специалистами, «лодочка». Это создает лучшие условия для образования шва, проплавления и пр. Однако, среди минусов такого способа – необходимость проворачивать изделие после выполнения каждого сварного соединения. Данный недостаток решается использованием специальных позиционеров-кантователей.

Процесс сваривания стыков балки требует тщательной подготовки, проведения и проверки расчетов моментов инерции, изгибающего момента и пр

Важно соблюдать технологию сваривания балок, неправильность которой может повлиять на будущую металлоконструкцию в целом

Применяемые виды сварки

Электродуговая сварка

Огромный выбор типов электродов по их номинальным характеристикам и особенности работы ими обеспечивают неоспоримое преимущество перед остальными видами сварки и делают его предпочтительным для данной задачи. Самый лучший шов мы получим в случае применения электродов УОНИ. При работе данными электродами следует учесть их особенности и рекомендации:

  1. По возможности соединения должны быть выполнены внахлест.
  2. Для использования данного электрода нужен предварительный опыт работы с ним.
  3. Перед применением электрод подлежит прокалке в спец. печи на протяжении часа. Температура прокалки 250 С.
  4. Места соединений изделий должны быть очищены от загрязнений, ржавчины и подготовлены согласно ГОСТу 5264-80.
  5. Сварщик должен работать короткой дугой средней мощности, постоянным током и обратной полярностью.
  6. Металлоконструкция сваренная данным электродом не должна использоваться при температуре ниже – 40 С.

Газовая сварка

Данным типом при сварки швеллеров зачастую не пользуются из-за огромной области и температуры нагрева. Данные факторы являться источником образования внутренних напряжений в структуре металла и общих деформаций негативно влияющих на всю металлоконструкцию. Тем не менее газовую сварку часто используют для устранения изъянов готовых конструкций или порезки заготовок с последующим снятием кромок.

Особенности изготовления

Швеллеры, как опорный элемент многих конструкций, очень востребованы. Их не только производят из разных сортов стали, включая нержавеющую, но и применяют разные технологии изготовления.


Швеллер марки 16п

Технология может быть горячекатаной или холоднокатаной. Имеются различия в геометрии полок. У одних изделий грани полок внутри параллельны между собой, у других — выполнены наклонно.

Независимо от конструкции полок, сортамент стальных швеллеров отличается высокой жёсткостью и небольшим весом. Эти качества дают возможность широко использовать их в строительстве и других отраслях промышленности для создания прочных конструкций, выдерживающих большие нагрузки.

Процесс изготовления металлоизделий происходит поэтапно. Внешний вид и характеристики готовых изделий зависят от технологических особенностей конкретного производства. От способа профилирования зависит последовательность работ:

  • при непрерывном способе отформованный отрезок необходимой длины обрезается самим станком;
  • при поштучном профилировании сначала производится нарезка заготовок и последующая обработка в агрегате.

В любом случае на выходе должно получиться качественное изделие, соответствующее ГОСТ 11475. Равнополочный гнутый профиль должен изготавливаться в соответствии с ГОСТ 8278-83, неравнополочный — по ГОСТ 8281-80.

Типы сварки

Сварка швеллеров встык

Данное соединение применяют для не ответственных конструкций. Сварка выполняется с лицевой, тыльной стороны и с условием хорошей толщины провара. Монтажный шов сперва выполняют на тонкой, а после на более толстой части швеллера. Допускается выполнение данного шва с одной стороны изделия с обязательной подваркой корня шва.

Последовательность наложения швов

Потребность в снятие кромок определяется исходя из толщины полок швеллера:

  1. 6 мм и менее-скос кромок не требуется.
  2. 6-12 мм – скос делают под углом 30 .
  3. 12 мм и более-скос кромок выполняется под тупым углом на внутренней стороне заготовки. Шов выполняют V и Х-образным.
  1. Швеллер размещается стенками горизонтально.
  2. Снимают кромки в зависимости то толщины металла.
  3. Производится стыковка двух балок с зазором не больше 3 мм.
  4. Производится временная прихватка заготовок между собой точками с шагом в 40 мм.
  5. Анализируется правильность созданной конструкции.
  6. Окончательная обварка поверхности стыка проводится непрерывно от середины стенки в сторону полок.

Для улучшения сварных характеристик и предотвращения появления трещин в местах сварки советуется выполнить усиление проката подкладками сразу после установки изделия. При приварке П-образного проката только в стык, без накладок, сваренное соединение будет слабее чем сам швеллер.

Сварка швеллеров с накладками

Зазор при стыке двух свариваемых деталей устанавливают не больше 8 мм. Накладка размещается со стороны сварного шва. Толщина усиления зависит от режима сварки и размеров проката.

Накладки усиления обязательно обойти электродом по всей плоскости. При невозможности кругового обвара все зазоры заполнить веществом, препятствующим коррозии.

  1. Швеллера привариваются торцами друг к другу согласно технологических норм ГОСТа.
  2. Шов внутри швеллера зачищается к плоскости.
  3. Во внутреннюю часть швеллера приваривается усиление – лист стали имеющий длину равную 5-ти кратной ширине швеллера. Ширина листа ровна ширине швеллеров, толщина листа берется равноценной толщине материала швеллера. Полоса заваривается лишь по продольным сторонам.
  4. Вторая полоса крепится в качестве ребра и заваривается по обеим сторонам от полосы. Ребро должно быть хорошо проварено по контуру с двух сторон и вплотную к полосе.

Прочностные характеристики срощеного данным методом изделия уступят монолиту на малость.

Соединение швеллеров внутрь

Для создания усиленной пустотелой балки можно соединить два изделия полками внутрь. Выполнение такого соединения одинаково со сваркой двух швеллеров встык. Данное соединение применяют при требовании конструкций средней мощности.

  1. Заготовки установить полками горизонтально напротив друг друга.
  2. Скрепить струбцинами.
  3. Шов выполнить либо по ГОСТу с разделением кромок, либо оставить зазор.(величину зазора выбирают в зависимости от толщины швеллера, но не менее 3 мм).
  4. Шов необходимо производить по методу прихвата либо от середины к краям.

Зачистка швов болгаркой в данном соединении категорически запрещена и может привести к ослаблению всей конструкции.

Собрать данную конфигурацию в непригодных для данной работы условиях при сборке конструкции реально лишь при проведении сварочных работ в горизонтальной плоскости и нижнем положении. В иных случаях боле разумным и простым будет использование стыковых швов с усилением их листами-подкладками.

Смещенное соединение

Такая сварная конструкция производится несколькими сварщиками и применяется для объединения швеллеров с различными геометрическими размерами. Сварку начинают с мест, имеющих более толстый металл. Соединение встык производят, руководствуясь стандартными нормами, а угловые соединения требуется производить синхронно двумя сварными (от края к середине). Продольные швы нельзя накладывать до конца балки. Это расстояние зависит от соединяемых материалов и площади полки проката. Для углеродистых сталей данное расстояние приравнивается к ширине полки, а для легированных металлов приравнивается к двукратной ее ширине.

При сборе металлоконструкций различной степени сложности и конфигурации используются выше перечисленные нами методы и типы сваривания швеллеров. Любая металлоконструкция может быть разбита на отдельные небольшие самостоятельные узловые соединения, в которых будут применимы вышеописанные методы.

Самым прочным способом соединением среди всех видов считается соединение равнополочного проката с параллельными полками.

Любая сварка швеллеров или двутавров требует соблюдения заранее определенного ряда действий и точного порядка проведения монтажных работ. Сборку любой металлоконструкции всегда нужно начинать с середины и продвигаться к краям, одновременно сварку начинают со швеллеров имеющих более толстый профиль металла. При компоновке не рекомендуется размещать сварные швы близко друг к другу, данные места лучше укреплять применяя подкладные листы из металла и вспомогательные усилительные конструкции. Любой сварной шов сам по себе уменьшает прочность всей металлоконструкции на 5-7 процентов, хотя материал сварного шва обладает более лучшими прочностными характеристиками, чем материал основной детали. Сварочный режим и быстрота наложения сварного шва напрямую зависит от выбранного вами вида соединения, но наилучший при работе ручной электросваркой считается 20 м/ч.

Чтобы создать отличное прочное соединение необходимо перед сваркой хорошо зачистить места будущих соединений, и обработать кромки согласно рекомендациям ГОСТа. Полосы укрепления после приварки встык нужно размещать только снаружи швеллеров. Сварка во внутренних углах швеллера приведет к ослаблению всей конструкции, поэтому проводить работы во внутренних углах узла не желательно.

Маркирование и габариты балок

Согласно ГОСТ двутавр широкополочный 8239-89, размер изделия определяется высотой его стенки. Как это понять? Например, если взять профиль номер 14, то его высота (расстояние между полкой) будет составлять 140 мм, значит, балка под номером 55 будет иметь высоту 550 мм. Но это далеко не все параметры, которые прописаны в ГОСТ и характеризуют материал. Каждый номер балки имеет свои размеры, площадь сечения, массу и величины для осей. Балки можно отличить по таким параметрам:

  • расположение полок. Изделия бывают параллельными или имеют уклон внутренних граней;
  • принцип изготовления. Балки делаются сварными из листов стали, и горячекатаными. Горячекатаные представляют собой монолитную конструкцию из металла;
  • точность производства. Маркой «Б» обозначаются двутавры, выполнены с повышенной точностью, а марка «В» указывает на обычную точность.

Для начала рассмотрим параметры горячекатаного двутавра, его размеры и сечение указаны в таблице согласно ГОСТ 8239-72:

  1. Вес 1 м балки и площадь ее поперечного сечения вычислялись по номинальным размерам, при плотности стали в 7850 кг/м3.
  2. Значения в таблице, предоставленной выше, определяются так: «І» обозначает момент инерции, «W» говорит о моменте сопротивления, «S» о статическом моменте полусечения. Что касается значения «і», то оно говорит о радиусе инерции.

В ГОСТ также указываются предельные отклонения массы и габаритов. Их можно увидеть на данном фото:

Обозначения расшифровываются так:

  • b1 – ширина части, которая укорочена;
  • b2 – ширина части, которая удлинена;
  • ∆ – уровень перекоса;
  • f – уровень прогиба у стенки двутавра.

Нормальными принято считать металлические двутавры, которые имеют уклон граней внутри от 6 до 12%. По своему назначению их можно разделить на два вида: обычные и специальные. Сортамент двутавров указан в ГОСТ 19425-74. Он подходит в качестве балок подвесных путей, а также может быть использован для армирования шахтного ствола. В первом случае это серия «М», во втором серия «С».


ГОСТ 26020-83 указывает на изготовление двутавров с расположением граней внутри параллельного типа. В зависимости от особенностей, можно отметить такие виды изделий:

  1. Балочные, высота которых достигает 1 м, а ширина полок составляет 32 см. Обозначаются буквой «Б».
  2. Широкополочные изделия, высотой до 1 м, а шириной полок до 30 см. Обозначаются буквой «Ш».
  3. Колонные профили, ширина полки которой близка к его высоте. Обозначаются буквой «К».

Обратите внимание! Стандартный металлопрофиль имеет длину 4–12 м. В наличии есть изделия длиной 13 м

Но размер может быть обговорен согласно требованиям заказчика.

Если говорить о размерах и параметрах широкополочных двутавров, то можно обратить внимание на это фото. Двутавр широкополочный ГОСТ 26020-83 таблица

Методы обработки кромок под разделку

Различают два способа разделки металлических кромок:

К механическому способу формирования сварочных металлических кромок относятся: фрезерование, строгание, шлифование, долбление, токарная обработка.

Достоинством механической разделки является высокое качество кромок, в том числе сложной формы и с требуемой шероховатостью для любых металлов. Недостатки: низкая производительность и сложность обработки крупногабаритных деталей.

Термический способ отличается более высокой производительностью и мобильностью при обработке крупных заготовок. Арсенал метода включает кислородную, плазменно-дуговую и воздушно-дуговую резку. Недостатки метода состоят в необходимости финишной зачистки поверхности реза механическим способом, ограниченность применения по типу металла (не применяют, например, при разделке нержавеющих сталей).

Оборудование для механической разделки кромок

По признакам мобильности применяемое оборудование разделяется на:

  • стационарные станки;
  • передвижные машины;
  • переносной инструмент.

Наиболее распространенные станки для обработки сварочных кромок:

  1. Кромкострогальные станки. Применяют только для разделки кромок прямолинейных заготовок. Позволяют получить форму кромки любой геометрии, в том числе криволинейной формы.
  2. Кромкофрезерные станки. Их преимуществом, в отличие от строгальных станков, является возможность обработки криволинейных заготовок. При обработке перемещается либо фреза, либо обрабатываемая деталь. Требуемый угол скоса достигается соответствующим наклоном фрезы. Для обработки криволинейных поверхностей используют устройства отслеживания кромки заготовки, а также станки с ЧПУ.
  3. Кромкоскалывающие станки. Применяют для предварительной обработки кромок крупных деталей. Имеют большую производительность, чем кромкофрезерные станки, вследствие высокой скорости реза металла фрезами из быстрорежущей стали, но требуют доводки до требуемого качества поверхности кромок чистовым фрезерованием или абразивной обработкой.

К передвижному оборудованию относятся кромкофрезерные машины, которые по принципу действия сходны с соответствующими станками, отличаясь от них необходимостью ручного перемещения машины относительно обрабатываемой заготовки. Их преимуществом является возможность обработки длинных деталей.

Переносное оборудование для разделки кромок представлено следующим ручным инструментом:

  1. Стандартные и специальные углошлифовальные электрические машинки (УШМ) для резки металлических кромок или их зачистки абразивными кругами после фрезерных или строгальных операций. Наиболее актуально применение метода для деталей из алюминиевых и нержавеющих металлов, для сварки которых шероховатость поверхности кромок имеет большое значение. Вместо абразивных кругов УШМ может оснащаться сменными фрезерными головками с твердосплавными пластинами различной формы. Такой инструмент удобен при разделке стандартных скосов кромок и обработке криволинейных деталей с вырезами и отверстиями.
  2. Ручные кромкорезы и фаскорезы долбежного типа. Это сравнительно новое оборудоваие, завезённое в Россию из Германии. Кромкорез обладает высокой производительностью, и он очень удобен для применения в монтажных условиях. Недостатки: возможность разделки только прямых скосов и большая масса.

Обозначения на чертежах

Согласно нормативной документации геометрию подготовленных к сварке кромок, обозначают на чертежах латинскими символами:

  1. S и S1 – толщины стенок труб, профилей, листов, мм.
  2. b – расстояние, выставляемое между кромками свариваемых изделий и фиксируемое прихваткой, мм.
  3. угол скоса кромок в градусах. Обозначает часть металла, снимаемого с торцов свариваемых кромок для обеспечения доступа сварочного инструмента к корневой зоне соединения.
  4. c – притупление кромок свариваемых деталей в мм. Это необрабатываемая часть торца кромки, предназначенная для предотвращения появления прожогов в корне шва.
  5. B – ширина нахлёстки, мм.
  6. f – фаска фланца, мм.
  7. угол разделки кромок (=2).

Источник

Читайте также:  Секущая задвижка на фонтанной арматуре
Поделиться с друзьями
Металл