Сварка металлоконструкций

Соединение металлических деталей посредством сварочных технологий является самым распространённым способом сборки металлоконструкций любой категории сложности. Существующие методы организации и проведения сварочных работ обеспечивают получение практически любых стыков, включая такие известные виды соединений, как угловое, тавровое, торцевое или сопряжение типа «внахлест».

Способы сварки

При сборке металлоконструкций, как правило, применяются самые надёжные и проверенные временем методы, реализуемые посредством электрической дуги или тонкой струи раскалённого газа (дуговая и газовая сварка). Любой из этих подходов может быть осуществлён одним из следующих способов:

— вручную;

— в автоматическом режиме;

— в режиме так называемого «полуавтомата».

Согласно первому из этих способов все сварочных операции выполняются вручную, включая процесс формирования сварочного шва, контроль его качества и подготовку электрода. Ручной режим может быть реализован как с использованием обычной электрической дуги, так и с привлечением специального газосварочного оборудования. Однако при оценке достоинств и недостатков этого метода следует исходить из того, что ручная сварка чаще всего востребована лишь в бытовых условиях. В условиях промышленного производства ручная сварка применяется крайне редко (лишь в исключительных случаях).

В масштабах промышленных предприятий в большинстве случаев используется автоматический режим, реализуемый посредством специального механизма, настраиваемого в соответствии с конкретной сварочной операцией. Функциональные возможности этого механизма ограничены узкими рамками одной и той же повторяющейся процедуры, описанной в инструкции по его применению.

Важно!: Внедрение в производственный процесс автоматической сварки, при которой оператор заменяется роботом простейшего типа, существенно снижает себестоимость сборки металлоконструкций.

Полуавтоматический способ также имеет свою специфику, состоящую в комбинированном подходе к организации сварочного процесса. В этом случае подготовка шва осуществляется вручную, но при этом расходный материал (проволока) подаётся в зону сварки в автоматическом режиме. Такая технология позволяет повысить производительность работ за счёт совмещения методов автоматики и ручных технологий. Благодаря своей относительной простоте полуавтоматический режим может применяться не только на производстве, но и в домашних условиях.

Из всего вышесказанного следует, что каждая из рассмотренных технологий применима лишь в определённом секторе сварочных работ. Так, для простейшей бытовой сборки металлоконструкций вполне сгодится описанный ранее ручной метод. В случае же проведения более сложных работ, связанных с сооружением ферм, ангаров или подобных им строений, вы можете воспользоваться полуавтоматическим или полностью автоматическим режимами сварки.

Сварка металлоконструкций. Основные требования

Порядок сварки металлоконструкций регламентируется соответствующими нормативными актами (СНИП ІІ 23-81 или ГОСТ 27772-88, например), в которых обязательно оговариваются следующие моменты:

  1. Возможность применения тех или иных видов стальных заготовок, их геометрические размеры и форма, а также категория прочности и свариваемости каждого из металлов.
  2. Схемы сварки, позволяющие формировать качественные швы, а также определяющие надёжность свариваемых конструкций и сложность выполняемых при этом процедур.
  3. Классификация сварных операций по категориям сложности, которая более подробно изложена в приложениях к нормативным документам (в РД 15.132-96 Минтопэнерго РФ, например).
  4. Порядок контроля сварочных работ, обязательно оговариваемый в соответствующих разделах ГОСТа.

Указанные выше моменты, как правило, касаются профессионалов, однако в определённых условиях ими следует руководствоваться и при бытовой сварке.

Особенности сварки металлоконструкций

Порядок проведения сварочных работ предполагает определённую последовательность действий, включая подготовку монтируемых заготовок (нарезку до требуемого размера и придание им нужной формы) с последующей сваркой в единое целое. В соответствии с общепринятым порядком весь сварочный процесс условно разбивается на два этапа:

— подготовка исходных заготовок;

— их окончательное соединение (непосредственно сварка).

Первому этапу должно уделяться особое внимание, поскольку грамотная подготовка заготовок заметно облегчает все последующие монтажные операции. При правильной организации рабочих процедур на подготовку исходных деталей должно приходиться не менее половины всего расходуемого на монтаж времени.

С целью ускорения подготовительного процесса советуем вам ознакомиться со следующими рекомендациями специалистов:

  1. При подготовке исходных деталей необходимо строго контролировать размеры, указанные в проектной документации на свариваемую металлоконструкцию. Малейшее отклонение от заданных размеров может привести к определённым трудностям при их сборке.
  2. После подготовки деталей их следует расположить на рабочем месте в соответствии с проектной схемой будущей конструкции.
  3. Непосредственно перед сваркой нужно обратить внимание на зазоры в сопряжениях, величина которых имеет существенное значение. Превышение заданной величины зазора может сказаться на прочности сборного изделия. В случае занижения этого параметра возможно нарушение в работе так называемых «подвижных» сопряжений.
  4. Имеющиеся угловые соединения в процессе сварки должны контролироваться с помощью специальных инструментов (угольников или угломеров). От правильности выставления углов зависит надёжность сборной металлоконструкции, включая её способность выдерживать расчётные нагрузки.
  5. Перед началом сварочного процесса также следует побеспокоиться о том, чтобы в зоне стыковки оставались свободные пространства, необходимые для рабочего смещения элементов.

Все эти рекомендации должны приниматься во внимание не только при ручной сборке, но и соответствующим образом учитываться в режимах «автомат» и «полуавтомат».

Обратите внимание: В первом случае сделать это намного проще, поскольку все перечисленные действия могут быть скорректированы непосредственно по ходу их выполнения вручную.

Преимущества сборки металлоконструкций методом сварки

Помимо своей универсальности рассматриваемый нами метод сборки обладает рядом других бесспорных достоинств, проявляющихся в следующем:

— при сварке металлоконструкции задействованы только исходные заготовки (без каких-либо дополнительных элементов, как при болтовой сборке, например). При этом масса готового соединения практически не меняется, что позволяет говорить об экономии рабочего материала;

— качество швов не зависит от толщины соединяемых заготовок и обеспечивается выбором соответствующего сварочного оборудования;

— по ходу сварки можно отслеживать качество образующихся соединений и постоянно корректировать процесс по мере необходимости;

— используемое сварочное оборудование имеет вполне доступную стоимость, что позволяет использовать его не только на производстве, но и в быту;

— при этом способе подготовки соединений всегда имеется возможность организации поточных производств с автоматической или полуавтоматической сваркой.

Современные сварочные технологии

Известно, что технология сварочных процессов в наши дни постоянно совершенствуется, что выражается в приходе на смену традиционным способам сварки абсолютно новых методов. К наиболее примечательным из них следует отнести такие инновационные подходы к сварочному процессу, как применение термического эффекта, лазерных технологий, а также использование в процессе сварки мощного электронного пучка и ультразвука.

Каждому из указанных подходов соответствует определённая технология, получившая своё название от способа сварки. В соответствии с этим инновационные технологии делятся на следующие виды:

— термитная;

— плазменная;

— электронно-лучевая.

Каждый из этих подходов отличается рядом особенностей, которые мы предлагаем рассмотреть более подробно.

Первая из этих технологий предполагает обработку швов специальной термической смесью, вводимой в зону соединения во время сварки. К преимуществам этого метода следует отнести возможность работы с конструкциями, в которых обнаружены даже значительные по величине трещины. Для их устранения в этом случае применяется так называемый метод «наплыва» металла.

При плазменной сварке используется эффект ионизации газов, пропускаемых между сварочными электродами. Эти газы и являются источником мощной электрической дуги, которая по своему плавящему эффекту намного превосходит обычную электрическую. Посредством нагретого до сверхвысоких температур газа удаётся не только расплавить металл любой толщины, но и при необходимости разрезать его. Путём создания своеобразного плазменного генератора удаётся получить многофункциональную сварочную систему автоматического типа.

Электронно-лучевая технология обеспечивает получение достаточно глубоких сварочных соединений (до 20 см.) при условии соблюдения соотношения между глубиной и шириной шва порядка 20:1. Но для её реализации важно наличие вакуума в зоне сварки, что возможно лишь при наличии специального высокотехнологичного оборудования. По этой причине применение этого вида сварки в обычных условиях практически нереально, что является причиной её использования лишь в узкоспециализированных областях.