Зачем и как разделывать кромки под сварку

Прочность и герметичность сварных швов зависит от многих факторов — квалификации сварщика, правильно подобранного режима работы аппарата, техники формирования шва. Особенное влияние на качество сварки оказывает подготовка свариваемых деталей. Эта операция состоит из трёх этапов — подгонка и стыковка, очистка поверхности от загрязнений и разделка кромок. На больших производствах и крупных объектах эту работу выполняют слесари. Но зачастую готовить детали к свариванию приходится самому сварщику. Из этого материала вы узнаете, для чего выполняют разделку кромок, как это делается в тех или иных условиях.

Когда и зачем нужна разделка кромок?

Кромка (иногда называют фаской) — это выборка металла по краю заготовки, предназначенная для увеличения площади соединения и объёма будущего сварного шва. После разделки и стыковки между деталями образуется углубление особой формы, в котором сварщик осуществляет формирование шва. Применение этой технологии значительно увеличивает прочность сварки, а также способствует провару металла на всю глубину. Как правило, при наличии кромок сварка выполняется в два прохода. Сначала формируется корневой шов в углублении, а после удаления шлака — основной или лицевой шов.

Разделка кромок — это технологическая операция, которая заключается в удалении части металла с торцов деталей по линии будущего сварного шва. Выполняется только в определённых условиях и по общепринятым стандартам. Формирование кромок где и как попало не допускается, поскольку это не только не улучшит качество сварки, но также может и ухудшить шов. К тому же, любая сварка деталей с кромками подразумевает повышенный расход электродов или присадочного материала. Время сваривания тоже увеличивается примерно вдвое.

Поэтому разделку кромок целесообразно применять только при сваривании толстых металлов. Если толщина заготовки 5 мм или более — обязательно выполняется эта подготовительная операция. В некоторых случаях кромки снимаются и на более тонких заготовках (3,5-4,5 мм), например, при сваривании полуавтоматом в среде защитных газов.

Особенно важно не пренебрегать разделкой кромки при сварке ответственных конструкций, которые в процессе эксплуатации будут подвергаться высоким нагрузкам. Провар на всю толщину металла также важен при прокладке трубопроводов, так как это является важным фактором герметичности магистрали.

Не применяется разделка кромок в следующих случаях:

• толщина металла менее 3,5 мм;
• операцию невозможно выполнить из-за ограниченного доступа;
• отсутствие кромки более удобно компенсировать увеличением зазора или другими способами;
• выполняется сварка ненагруженных конструкций (мебели, предметов декора, арматурных каркасов).

Альтернативой кромкам является развальцовка торцов деталей. Этот метод применяется при сварке тонкостенных заготовок, для которых и так существует повышенный риск прожога. Развальцовка позволяет одновременно увеличить прочность шва и избежать образования сквозных отверстий. Выполняется вручную или при помощи специального станка.

Способы разделки кромок

Вид разделки кромок зависит от особенностей свариваемых деталей и доступа до их торцов. Основным инструментом для этой операции служит угловая шлифовальная машинка с зачистным кругом. Такая оснастка используется также для зачистки лицевых швов и выравнивания поверхностей. Применять для разделки кромок диски для резки металлов не только нецелесообразно, но и опасно. В процессе работы толщина круга неконтролируемо уменьшается, что приводит к значительному снижению его прочности. В будущем такой диск может разорваться во время резки металла, став причиной серьёзных травм и повреждений.

На маленьких деталях из толстого металла разделку кромок удобнее выполнить на заточном станке (точиле). Как и в случае с болгаркой, при помощи наждака можно сделать кромку с удовлетворительной точностью и аккуратностью. Однако задать конкретный угол и другие параметры кромок этими способами невозможно, поскольку это ручная работа. Особенно сложно сделать ровные кромки на стыках большой протяжённости.

Более точный метод изготовления кромок в сварке доступен при использовании фрезеров с соответствующими фрезами. В том числе, при помощи этого инструмента можно выполнить аккуратную кромку на длинных нелинейных (извилистых) стыках. Недостатком способа является невозможность его применения в стеснённых условиях. В стационарных условиях для разделки кромок часто используются фрезерные станки.

Для снятия грубых фасок в полевых условиях целесообразно применять газопламенный резак или бензорез. Эти инструменты позволяют выполнить операцию быстро и достаточно качественно, если толщина заготовок превышает 7-8 мм. Если для изделия принципиален внешний вид, то после прохода газопламенным резаком наплывы и другие дефекты убираются при помощи обычной шлифмашинки.

Условные обозначения

Разделочные кромки для свариваемых деталей обязательно обозначаются на чертежах и в другой проектной документации. Для указания основных параметров фасок применяются стандартизированные условные обозначения. Если за разделку кромок отвечает сварщик, то он должен знать эти обозначения и понимать, как их реализовать на практике.

К основным обозначениям, касающихся кромок под сварку, являются следующие параметры:

• Угол скоса (β) — измеряется между нижним краем торца металла и противоположным краем кромки. Минимальный угол может составлять 10 градусов, максимальный — 45 градусов. Второй вариант целесообразно применять только при односторонней разделке кромок, поскольку при двусторонней разделке для заполнения углубления потребуется неоправданно много времени и присадочного материала (электродов, прутка, проволоки).
• Длина скоса (L) — измеряется в миллиметрах по ширине фаски между двумя её противоположными краями. Чем больше угол снятой кромки, тем больше её длина при одной и той же толщине металла.
• Высота и ширина (h и в) — измеряется в миллиметрах по краям кромки. Высота напрямую зависит от толщины металла и размера притупления (см. ниже). Ширина кромки зависит от угла скоса — чем он больше, тем шире фаска.
• Угол разделки кромок (а) — измеряется в градусах и применяется при формировании фасок на обеих торцах двух заготовок. Обозначает сумму углов скосов на соединяемых деталях.
• Зазор (b) — измеряется в миллиметрах и обозначает расстояние между свариваемыми деталями после окончательной стыковки.
• Размер притупления (С) — измеряется в миллиметрах и обозначает высоту торца, который намеренно стачивается после разделки кромок или оставляется в процессе их формирования.
• Катет шва (К) — применяется для обозначения угловых и тавровых соединений. Обозначает расстояние от края сварного шва до ближайшей поверхности второй детали.

Общая конфигурация кромок на чертежах обозначается также графически, что облегчает понимание задумки и расчётов инженеров.

Виды разделочных кромок

Виды кромок для сварки принято классифицировать в зависимости от типа свариваемых деталей, а также применяемого для этой операции оборудования. Все конфигурации строго регламентированы в следующих стандартах:

• ГОСТ 16037-80 — распространяется на сварку стальных трубопроводов с применением как электрической дуговой, так и газовой сварки;
• ГОСТ 5264-80 — распространяется на соединение всех видов, которые выполняются ручной дуговой сваркой (с плавящимся электродом);
• ГОСТ 14771-76 — распространяется на швы, которые формируются в среде защитных газов;
• ГОСТ 11533-75 — распространяется на все виды швов, которые формируются при помощи полуавтоматической сварки проволокой.

Основные разновидности кромок под сварку:

1. V-образные — самый простой и распространённый вид кромки. Применяется при сваривании металлов толщиной от 4 до 25 мм. Представляет собой два скоса на торцах обеих заготовок с общим углом скоса от 20 до 60 градусов. Универсальный вариант для стыковых, угловых и тавровых соединений. Также применяется при сварке толстостенных труб.
2. Y-образные — аналог V-образной кромки, но идущий изначально с притуплением, которое по высоте может быть от 30 до 50% от общей толщины металла. Этот вид уступает по прочности классической разделке, но зато позволяет сваривать без прожогов металлы толщиной от 5 до 10 мм.
3. U-образные — наиболее сложный вариант односторонней кромки, которая выполняется на торцах обеих деталей при помощи специальной фрезы. Преимуществом данного стандарта является экономия присадочного материала без потери качества и прочности сварного шва. Недостаток только один — сложность изготовления.
4. X-образные — разновидность двусторонней кромки. Применяется при сваривании металлов толщиной от 12 до 60 мм. Углы скоса могут быть от 20 до 60 градусов. Данный вариант невозможно применить, если нет доступа к противоположной стороне свариваемых деталей. Если доступ есть, то это один из лучших способов сварки очень толстых металлов. Из-за своей формы требует выполнения нескольких проходов с зачисткой с обеих сторон заготовок.
5. К-образные — разновидность двусторонней кромки, которая представляет собой половину X-образного варианта. Применяется в случаях, когда выполнить скосы на одной из деталей невозможно из-за труднодоступности. В силу того, что максимальная глубина провара обеспечивается только на деталях с кромкой, для сварки ответственных конструкций такая конфигурация применяется очень редко.

Разновидностей кромок для сварки на самом деле намного больше. Только для стыкового соединения существует 15 стандартов. Ещё десяток конфигураций предусмотрено для углового и таврового соединений. Ознакомиться с ними можно в перечисленных выше ГОСТах.

Допустимое смещение сторон

В определённых условиях точная стыковка деталей невозможна. В таких случаях допускается применение смещения торцов на 0,5-4 мм в зависимости от толщины металла. Примером использования такой технологии является ремонтная сварка труб водопровода или отопления. При сварке несоосных труб у сварщика появляется возможность сформировать круговой шов, частично избегая неудобств, связанных с ограниченной видимостью и теснотой.

Типовые ошибки при разделке кромок перед сваркой

В завершение стоит перечислить наиболее распространённые ошибки при сварке деталей, предполагающих формирование кромок:

1. Слишком малый угол скоса — приводит к тому, что расплавленный присадочный материал плохо затекает внутрь кромки и, как результат, к неполному провару стыка, образованию пор и пустот.
2. Чрезмерно большой угол скоса — практически не влияет на качество сварного шва, однако, значительно увеличивает время работы и расход присадочного материала.
3. Некачественная зачистка деталей перед сваркой — попадание ржавчины, краски и других неметаллических загрязнений в сварочную ванну приводит к образованию пор и пустот.
4. Несоответствующие стандартам параметры кромок — в ряде случаев ускоряет рабочий процесс, но отрицательно сказывается на итоговом качестве сварного шва.
5. Стыковка деталей с кромками без зазора — при сварке толстых металлов становится причиной непровара и, как следствие, снижения прочности соединения.

Независимо от размеров кромок обязательно нужно уделять внимание обработке краёв заготовок на расстояние не менее 20 мм от торцов. Основные "враги" сварочной дуги — коррозия, старое ЛКП, консервирующие составы. Заготовки принято зачищать на указанное расстояние до "голого" металла. Это дополнительно позволит избежать формирования некачественных швов и брака на производстве.

Возврат к списку