Зварювання металоконструкцій: технологія та особливості

Одним з найбільш часто застосовуваних у виробництві масових і дрібносерійних виробів способів з'єднання деталей є зварювання. З її допомогою можна зібрати практично будь-яке сполучення елементів – таврове, кутове, торцеве і нахльосточне. З плином часу технологічні прийоми, за допомогою яких здійснюється зварювання металоконструкцій, поліпшуються, стаючи більш ефективними.

Класичні способи зварювання

Стандартні способи зварювання металевих елементів увазі під собою використання двох основних джерел енергії: газового полум'я або електричної дуги. Газове і дугове зварювання може бути автоматичної, напівавтоматичної і повністю ручний. Останній варіант передбачає формування зварювального шва тільки власними руками майстра. Крім цього, ручна дугова (РД) зварювання металоконструкцій включає в себе і ручне управління процесами подачі електрода, або присадного дроту, і самим процесом зварювання деталей.
Ручний режим найбільш ефективний тільки в побутових умовах. При його використанні застосовують в основному технології зварювання під флюсом, пайки газозварювальним апаратом або класичний спосіб електродугового зварювання. В основі першого варіанту – автоматичного зварювання – лежить процес накладання на ділянку шва без прямої участі людини. Всією роботою займається спеціальний механізм, який попередньо налаштовується. Природно, що у даного агрегату спектр функцій вельми обмежено, однак це значно знижує вартість готових виробів, завдяки чому у великосерійному виробництві вона стає дуже популярною.
Збірка металоконструкцій, зварювання в автоматичному режимі дозволяє застосовувати контактну технологію, що включає нагрівання і опресовування елементів, електрошокову зварювання та інші «ручні» способи. Єдина різниця – всім заправляє не майстер, а спеціально створений і запрограмований робот. Напівавтоматичний режим передбачає накладення зварювального шва майстром, однак електроди або дріт в зону роботи подаються автоматично, що значно збільшує продуктивність робіт на ділянці. В такому режимі використовується практично будь-яка технологія зварювання металоконструкцій, застосовує неплавкі електроди, газові флюси та автоматизовану подачу в зону нагріву присадного дроту. У побуті і дрібносерійному виробництві напівавтоматична зварка металоконструкцій є найбільш вигідним і ефективним варіантом технічного процесу.

Технологічні новинки

У сучасній зварювання для з'єднання металевих деталей застосовують не тільки полум'я перегрітого газу та електричну дугу, але і тепловий ефект тертя, лазерну енергію, ультразвук і навіть силу пучків електронів. Простіше кажучи, сама технологія зварювання постійно вдосконалюється. Досить регулярно винаходяться нові способи реалізації даного технічного процесу. До числа таких новинок можна віднести наступні види зварювання – плазмову, термитную і електронно-променеву. За допомогою термитной технології здійснюється зварювання відповідальних металоконструкцій, складові яких по шву розплавляються під час горіння спеціальної суміші, що вводиться в місце з'єднання. Терміт також використовується для усунення дефектів і тріщин у вже готових металоконструкціях шляхом «напливу» металу.
Плазмове зварювання здійснюється в умовах пропускання через два електрода іонізованого газу. Останній виступає в якості електричної дуги, але при цьому ефективність її значно вище. Перегрітий газ використовують не тільки для зварювання металу, але і для його різання, завдяки чому навколо плазмового генератора можна створити автоматичну і багатофункціональну зварювальну систему. За допомогою електронно-променевих технологій виробляють зварювання глибоких швів до 20 сантиметрів, при цьому ширина такого шва не буде перевищувати одного сантиметра. Єдиним мінусом такого генератора є те, що працювати з ним можна тільки в повному вакуумі. Відповідно, подібну технологію використовують тільки у вузькоспеціалізованих областях. Для складання невеликих за розміром металоконструкцій найефективніше використовувати газову або ручне електродугове зварювання. Напівавтоматичний апарат окупається при здійсненні робіт з дрібносерійним об'єктами. Сучасні технології зварювання, відповідно, застосовуються тільки в серійному виробництві.

Зварювання металоконструкцій: особливості

Технологія зварювання застосовується не тільки при роботі з металом, але й з різними полімерами. Весь процес являє собою нагрівання і деформації поверхонь, які потім з'єднуються в одне ціле. Всі зварювальні роботи складаються з двох основних етапів: складання і з'єднання. Найбільш трудомістким і складним є перший етап. Надійність та міцність конструкції багато в чому залежить від дотримання всіх вимог. Більше половини всього часу припадає саме на складання складових.

Забезпечення правильного складання металоконструкцій

Висока якість, міцність і надійність кінцевого результату забезпечується дотриманням певних вимог.

При виборі деталей необхідно суворо дотримуватися закладених у проекті розмірів.

Зазори повинні бути певного розміру – при їх збільшенні міцність готового виробу значно знизиться.

Кути вимірюються і контролюються за допомогою спеціальних інструментів. Важливо, щоб вони повністю відповідали зазначеним у проекті, інакше з'явиться ризик обвалення всієї конструкції.

Переваги зварювання

Крім того, що зварювання металоконструкцій значно економить час проведення всіх робіт, а шов виходить якісним, процес володіє і іншими характеристиками:

Маса готової спайки не змінюється, оскільки використовуються тільки дві основні деталі, що дозволяє заощадити матеріал.

Відсутність обмежень по товщині металу.

Можливість контролю і коригування форм металоконструкцій.

Доступність зварювального обладнання.

Можливість застосовувати зварювання для ремонту і реконструкції.

Висока герметичність і міцність стиків.

Додаткові моменти

Для того щоб отримана конструкція була якісною і надійною, необхідно дотримуватися всі технологічні вимоги. Правильно підібрані матеріали, комплектуючі та обладнання дозволяють отримати шви високої якості. В іншому випадку готова конструкція не тільки втрачає товарний вигляд, але і свої експлуатаційні характеристики.

Дефекти зварних швів

Для отримання точних розмірів та спрощення роботи при створенні металоконструкції застосовують кондуктор. Незважаючи на це, РД зварювання металоконструкцій кранів може обернутися під час процесу певними дефектами – напливами, тріщинами, прижогами, пористістю, пережогами, підрізами та іншими.

Причини появи дефектів

Напливи формуються на металоконструкціях в результаті натікання розплавленого металу. Найчастіше такий дефект характерний для проведення робіт по створенню горизонтальних швів. Видаляють їх молотком, після чого перевіряють виріб на наявність непроваров. Причинами появи пропалення може бути неякісна обробка кромок конструкцій, збільшення зазору, низька швидкість проведення робіт і мала потужність полум'я. Усувають його шляхом вирубки і заварки шва. Найнебезпечнішим видом дефекту вважається непровари, оскільки він негативно позначається на надійності і міцності зварювального шва. Такі ділянки усуваються повністю, металоконструкції зачищаються і заново заварюються.