Профильная труба является одним из самых популярных видов металлопроката на сегодняшний день. Используя профильную трубу и сварку можно собрать множество полезных и легких конструкций из металла.
Единственная проблема, с которой приходится сталкиваться сварщикам в процессе работы, это температурные деформации при сварке. Толщина стен профильной трубы незначительная, что становится причиной возникновения деформаций и прожогов.
Нередко конструкцию из профильной трубы ведёт, а в самом металле образуются прожоги. Чтобы этого не случилось нужно понимать, как варить тонкие профильные трубы, толщина стен которых не более 2 мм. Какие правила существуют и как не допустить температурной деформации.
Что делать, если при сварке ведёт профильную трубу
Конструкции из профильной трубы чаще всего ведёт по швам, они уходят внутрь вследствие деформаций. Происходит это по причине неправильной технологии сваривания, либо из-за спешки и ошибок. Поэтому главное правило при сварке профильных труб — абсолютно никакой спешки.
Нагреваясь, металл ведёт в сторону, но если не спешить и давать время на остывание, как правило, он возвращается назад. Также при сварке тонкостенных профильных труб рекомендуется придерживаться следующего:
- Осуществлять сварку на малых токах (10-60 А);
- Не использовать толстые электроды. Максимальный диаметр электрода в данном случае должен быть не более 2 мм;
- Точечно прихватывать конструкцию и лишь затем, осуществлять сварку в один проход.
При сварке профильной трубы следует выдерживать короткую дугу. Сильный разрыв и удлинение сварочной дуги, непременно приведёт к образованию прожога. Также, нельзя сильно перегревать металл, нужно давать время на то, чтобы он остыл.
Какие электроды для сварки профильной трубы использовать
Варить профильную трубу рекомендуется электродами, которые предназначены для сварки низкоуглеродистых и углеродистых сталей. Самыми распространёнными марками электродных стержней являются УОНИ, МР-3, ОЗС и другие.
Перед свариванием металлоконструкций рекомендуется прокалить электроды в печи. Это позволит улучшить качество сварного соединения, а также облегчит работу сварщика по разжиганию электродных стержней и получению стабильной дуги.
Как бороться с температурной деформацией при сварке
Чтобы профильную трубу не вело при сварке, нужно заранее предугадать все нюансы:
- Сварные швы накладывать, таким образом, чтобы они компенсировали возникающее напряжение;
- Предварительно осуществлять изгиб конструкций в противоположную сторону от возникающих деформаций. Температурная усадка позволит выгнуть металл в обратную сторону;
- Охлаждать конструкцию естественным путем;
- Выбрать правильный режим сварки;
- Осуществлять тепловую правку после сваривания заготовок.
В общем, при сварке профильной трубы не нужно спешить. Сначала следует собрать всю конструкцию на прихватках, затем вывести геометрию, и лишь после этогом можно будет всё обварить по углам.
Чтобы вы не варили, толстый уголок или тонкую профильную трубу, во время сварки на металл воздействуют большие температуры. Вследствие этого металл может повести, простыми словами деформировать.
Особенно деформации подвержены тонкостенные изделия из металла и некоторые виды сталей. Меры по предотвращению деформаций при сварке могут быть разными, как и их эффективность в целом.
Как избежать деформаций при сварке
Сварка — это всегда высокая температура, которая заставляет металл плавиться. Однако тепло, которое используется для расплавления сварочной ванны, уходит далеко за её пределы. И если металл тонкий или его надежно не закрепить, то возможно появление деформаций.
Одним из самых эффективных способов, который позволяет избежать деформации при сварке, это сварка в так называемых «кондукторах». Кондукторы для сварки, это специальные приспособления, которые дают возможность жестко зафиксировать свариваемое изделие.
При этом важно учитывать ожидаемую деформацию металла в зоне нагрева. Если металл повело в одну сторону, достаточно начать варить с другой, чтобы его выгнуло обратно. Такой способ подхода даёт возможность заранее предугадать появление деформации, и использовать метод предварительного (обратного) изгиба.
Как варить широкие листы металла, чтобы не повело
Наиболее предпочтительный способ, в данном случае, это предварительный изгиб листов металла, в противоположную сторону деформации. Точно таким же способом предотвращают деформации при сварке тавровых, а также двутавровых соединений.
Немного иным способом, является техника обратноступенчатой сварки. В данном случае сварное соединение осуществляется в два слоя, и каждый из них выполняется в разных направлениях. Например, первый шов накладывается слева направо, а второй сварочный шов, наоборот.
Простыми словами, каждый последующий слой наплавленного металла должен вызывать противоположное напряжение от предыдущего слоя. Кроме всего перечисленного, существуют и иные приемы отвести излишнее тепло из зоны сварки.
Например, отвод тепла струёй воды или при помощи медных подкладок. При этом важно понимать, что воду для охлаждения металла во время сварки можно использовать не во всех случаях. При сварке некоторых изделий, быстрое охлаждение металла может только усугубить положение, и привести к большим проблемам, чем деформация.
Самым распространенными являются холодные трещины, которые появляются из-за резкого охлаждения сварного шва. Поэтому к данной рекомендации нужно относиться осторожно.
Не менее действенным способом избежать деформаций, является предварительный прогрев заготовок перед сваркой. В таком случае получится избежать резкого перепада температур. В любом случае, следует знать, что если сварка ведётся при пониженной температуре, то прогрев металла перед свариванием является обязательной процедурой.
Ну а если деталь и повело, конечно же, не слишком толстую, до 3 мм толщиной, то ее выравнивание выполняют при помощи молотка. Что же касается изделий большей толщины, то их ровняют посредством гидравлического пресса.
Методы борьбы с температурной деформацией при сварке
Рассмотрем рекомендации по борьбе с таким эффектом, как температурная деформация металла, возникающая при сварочных работах. В конце статьи будут рассмотрены современные способы решения этой задачи.
Это напряжение возникает вследствие того, что металл нагревается неравномерно и при остывании возникают внутренние напряжения в зоне температурного воздействия. Эти напряжения могут привести к деформации металлического изделия.
Какие существуют способы чтобы при изготовлении изделие из металла не повело при сварке?
1. Последовательность прохождения сварочных швов. Сварку изделий из металла следует производить таким образом, чтобы возникающие напряжения компенсировали друг друга. Это возможно при сварке симметричных швов, при правильном выборе направления наложения швов.
Так же целесообразно в некоторых случаях собрать изделие на прихватки и потом обваривать швы, находящиеся симметрично друг другу относительно нейтральной оси.
2. Предварительный изгиб деталей в противоположную сторону от возникающих при сварке напряжений. Температурная усадка компенсирует эти напряжения и конструкцию не поведет.
3. Выбор режима сварки.
Напряжения, которые возникают в результате сварки, зависят от температуры зоны нагрева металла. Чем выше температура, тем сильнее остаточные напряжения.
Различные режимы сварки происходят при разных температурах, имеют различный объем наплавляемого металла и разную скорость прохождения шва. Чем выше скорость, тем меньше нагревается зона сварки и меньше усадочные напряжения.
При DIY сварке (кислородно-ацетиленовая сварка) возникают самые большие напряжения, так как она происходит при температуре около 3100 С. Кроме этого данный вид сварки самый медленный, а объем наплавленного металла самый большой.
ММА (ручная дуговая сварка покрытыми электродами) происходит при температуре2400-2700 оС и быстрее чем кислородно-ацетиленовая, с меньшим объемом наплавленного металла.
MIG/MAG (полуавтоматическая сварка в защитных газах) происходит при 1500оС и с еще большей скоростью. Поэтому температурная усадка будет меньше чем при MMA сварке.
4.Предварительный нагрев изделия или зоны деформации.
Самые сильные напряжения в металле возникают при остывании изделия. Величина возможной деформации зависит от теплопроводности и коэффициента линейного расширения металла. Чем ниже теплопроводность, тем более неравномерна зона нагрева и больше деформация. Например, у нержавеющей стали теплопроводность меньше, а коэф. линейного расширения больше чем у черной стали и поэтому деформация больше.
Поэтому для уменьшения напряжений, особенно в легированных сталях, сварку производят в предварительно нагретом состоянии.
5. Сварка в кондукторе.
Изделие закрепляют в жесткой оснастке, таким образом, препятствуя деформации усадки. В металле возникают напряжения, вызывающие пластические деформации. Это позволяет уменьшить температурную усадку. После изъятия детали из кондуктора деформация останется, но она будет меньше на 30% чем при сварке незакрепленной детали. При сварочных работах в кондукторе увеличивается вероятность появления трещин. Это происходит когда пластичности металла недостаточно.
6. Рихтовка металлоизделия после сварки.
Выполняется с помощью домкратов и талей. Возможна правка изделий с помощью молотка или молота. При этом необходимо отслеживать появление трещин и разрывов в металле и сварочных швах.
7. Тепловая правка изделия после сварочных работ.
Способ заключается в нагреве газовыми горелками деформированных участков металлоизделия. Нагревают выпуклую (выгнутую) сторону детали, до такой степени, когда не произойдет пластическая деформация и внутренние напряжения не локализуются. Данный метод эффективно производить совместно с механической рихтовкой (см. п. №6).
Если позволяют размеры, то возможен так же отпуск изделия в печи. При нагреве до 400-500 °С снимается около 50% внутренних напряжений.
При данном способе существуют риски появления коробления изделия. Необходимо чтобы деталь обладала жесткостью и выдерживала температурное воздействие не изменяя своей геометрии.
В заключение несколько общих рекомендации.
Детали, обладающие большей металлоемкостью, ведет при сварке меньше. Например, конструкция из трубы со стенкой 8мм, будет деформироваться меньше чем со стенкой 4 мм.
Иногда целесообразно сварку заменить на альтернативные способы соединения. Это может быть клеевое соединение. Сейчас в продаже существует достаточно большое количество клеев по металлу как российского, так и иностранного производства. Если это допустимо, то можно использовать клепочное соединение.
В некоторых случаях рационально использовать MSG-пайку (пайка на полуавтомате в защитных газах) — которая происходит при температуре 1000 оС
Возможно применение точечной сварки или комбинированного — клеесварного соединения. Данный способ представляет собой точечную сварку и использование клея по металлу.
Все эти способы и методы позволяют успешно бороться с таким явлением, как температурная деформация металлоизделий после сварки.
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
Инновационные технологии при сварочных работах