Технологии сварки металлоконструкций

Комплексные решения для строительства и промышленности 
Технология сварки металлоконструкций
Заказать проект
Оформите заявку на сайте. Наш менеджер свяжется с вами для уточнения деталей. 

При возведении зданий и сооружений широко используются металлические конструкции. Их собирают при помощи сварки. Такой способ монтажа металлокаркаса относительно прост и дешев. Также применение сварки позволяет снизить металлоемкость за счет уменьшения требований к параметрам заготовок.

Виды сварки

  1. Газовая. Источником энергии служит смесь кислорода с горючим газом, в роли которого чаще выступает ацетилен. Из-за медленного нагревания металла снижается скорость обработки деталей. Также метод не позволяет применять автоматизацию процессов. По этим причинам им редко пользуются для выполнения масштабных работ.
  2. Электродуговая. Выполняется при помощи низковольтного источника тока большой силы. В результате одновременной подачи напряжения на электрод и заготовку образуется дуга, расплавляющая края деталей. Для предотвращения окисления сварка металлоконструкций может выполняться в среде углекислого газа, аргона или гелия. Этот способ остается самым распространенным.
  3. Термитная. Относительно новая разработка, основанная на покрытии деталей специальным составом, который расплавляет края заготовок. Метод удобен для ремонта трещин в готовой металлической конструкции.
  4. Плазменная. Напоминает классическую сварку. В отличие от нее в промежуток между двумя электродами поступает ионизированный газ. Плазменная струя мощнее электрической дуги, поэтому подходит для плавки металла любой толщины.
  5. Электронная технология сварки. Позволяет заваривать швы глубиной более 20 см. При этом луч погружается не более чем на 1 см. Для выполнения работ требуется создание вакуума. По этой причине на производстве метод используется редко.

Способы сварки металлоконструкций

  1. Ручной. Все операции выполняются самостоятельно, без использования вспомогательных механизмов. Это увеличивает срок обработки каждой детали, поэтому метод чаще применяется в быту. Возможно использование газового аппарата или газовой пайки, а также флюса. На качество соединений, выполненных в таком режиме, большое влияние оказывает мастерство сварщика.
  2. Полуавтоматический. Руками накладывается только шов, а вот электроды или необходимые присадки подаются автоматически. Такой подход повышает скорость работ, что позволяет использовать его на производстве. Таким способом чаще применяют для вертикальных, угловых и потолочных швов. Для режима могут использоваться сварочная проволока, газовый флюс или неплавкие электроды.
  3. Автоматический. Человеческое участие во время самого процесса сварки не требуется. Специальный механизм программируется на выполнении конкретного типа операции. Далее настройки и все манипуляции по сварке металлоконструкций производятся автоматически. Такой режим позволяет пользоваться сварочным роботом контактной или электрошлаковой сварки. Последний вариант постепенно выходит из употребления. Новейшие исследования подтвердили, что полученные таким способом швы становятся менее прочными при низких температурах. Способ используют для сварки нижних положений.

Температурный режим

Надежность монтажа металлоконструкций во многом зависит от внешней температуры. Работы нельзя выполнять, если заготовка холоднее –18 градусов. Показания измеряют в месте стыка деталей. Если температура неудовлетворительна, то металл подогревают. Делают это не со всей деталью, а только на 7,6 см по всем сторонам. В других случаях достаточно прогрева на размер толщины заготовки от ее края.

При соединении сталей разных марок выбирается температура самой прочной. Также нагрев зависит и от размера стенки заготовки, которую нужно обработать. Деталь из стали марки А514 с толщиной 3,8 см достаточно нагреть до +205 ⁰С. Более крупные варианты требуется греть уже до 230 градусов.

Разновидности соединений

  1. Тавровое. Край заготовки прислонен концом к торцу другой.
  2. Внахлест. Детали располагаются так, чтобы их края перекрывались.
  3. Встык. Детали расположены в одной плоскости, их края соприкасаются.
  4. Угловое.

На практике чаще всего встречаются два последних типа соединений. С их помощью фиксируют балки, стойки и фермы. При стыковом монтаже шов варится по всей толщине детали. Также возможно применение технологии сварки со специальными подкладками, устанавливаемые возле кромок заготовок. При полуавтоматическом режиме оставляют расстояние между деталями 1,6 см, при ручном — 0,7 см. Если нужно соединить заготовки с разными размерами, то выполняют проточку в большей детали.

Нагрузка на угловые соединения выше, чем на стыковые. Это накладывает ряд требований на сварку металлоконструкций с такими вариантами:

  1. Нагружаемые каркасы не могут иметь односторонний стык. Требуется шов с двух сторон, который сокращает концентрацию напряжений в верхней доле.
  2. В случае невозможности выполнения шва с обеих сторон стараются сократить объем наплавляемого металла. В этом случае кромки не разделываются.
  3. При статической нагрузке конструкции накладывается неполный шов с разделкой кромок обеих заготовок.
  4. Рекомендуется заменять угловые стыки на тавровые соединения, где это возможно.

Сварные узлы

Это основные соединения, от надежности которых зависит качество монтажа металлоконструкций. Поэтому благоприятные параметры для сварки стараются задать на стадии проектирования. Для этого выбирается нижнее расположение швов, оптимальное стыковочное соединение и рекомендуется исключить ручную работу. Последнее условие не всегда выполнимо, потому что с наклонными и вертикальными швами нельзя работать в автоматическом режиме.

У каждого сварного узла есть свои требования. В балках швы размещают сначала на полках, а затем на стенках. Расстояние между швами выбирается по профилю с самой большой толщиной в узле. Части фермы сваривают от середины к опоре. Первыми работают со стыковыми, далее переходят к угловым швам. Двигаются от большего сечения швов к меньшему. Длина каждого шва — 30-40 мм. Если соединения располагаются близко, то их выполняют только после остывания участка основного металла. Это необходимо для снижения пластических деформаций и перегрева металла. Продольный шов заходит на торец закрепляемого элемента на 20 мм.

Прочность конструкции определяется наличием следующих моментов:

  • местной прочности — ребер жесткости и различных накладок;
  • непрочности — отверстий, непроваров и незапроектированных зазоров в швах.

Если в металлическом каркасе присутствуют оба параметра, то его считают непрочным. По физическим законам наибольшее напряжение появляется в месте с самым хорошо проваренным швом. В результате он принимает на себя большую нагрузку и становится самым опасным местом. Поэтому при монтаже металлокаркаса важно оценить качество всех соединений: дефект в одном может привести к негодности всю конструкцию.

Определение качества сварных швов

  1. Визуальный осмотр. Швы очищаются и проверяются невооруженным глазом или при помощи лупы.
  2. Просвечивание рентгеновскими лучами. Применяется на части стыков, что отмечено в СНИП II 23-81. Если обнаруживаются дефекты, то число проверяемых соединений удваивают.
  3. Ультразвук. Места контроля обрабатывают маслом, чтобы уловить звуковые колебания от металла. Метод позволяет определить пустоты в шве.

Проблемные участки помечаются мелом для их последующего исправления.

Возможные дефекты

  1. Наплывы. Появляются в случае протекания металла на плохо прогретые торцы заготовки. Часто встречаются на горизонтальных швах. Удаляются при помощи молотка, затем соединения проверяются на целостность.
  2. Прожог. Деталь проплавлена насквозь, на обратной стороне есть потеки металла. Причинами дефекта могут стать низкая скорость или плохая обработка кромок, слишком большая мощность пламени и увеличенный зазор. Исправляются вырубкой и последующим заполнением.
  3. Непровар. Очень опасная ситуация, которую обязательно надо устранить при монтаже металлоконструкций. Причиной могут стать наличие грязи, окалины или ржавчины, а также неправильно подобранная сила пламени. Все испорченные участки вырубаются и заново завариваются.
  4. Трещины. Образуются из-за неверного расположения швов или неправильного режима. Ошибки в расположении стыков дестабилизируют всю конструкцию, создавая излишние напряжения, что приводит к разрушению. Трещины полностью вычищают и переваривают. Чтобы трещина не распространялась, на ее концах делают отверстия.
  5. Пористость. Появляется, если газы не успели выйти из металла до его остывания. Это снижает надежность шва. Причиной могут стать плохая обработка кромок, наличие любых загрязнений в месте обработки и неверный выбор силы пламени. Такие швы полностью устраняются и перекрываются.
  6. Пережог. Из-за появления окисленных зерен качество таких швов низкое. Появившаяся пленка препятствует надежному сцеплению. Дефект не подлежит исправлению, потому что такой металл очень хрупок.

При соблюдении требований проекта и технологии работы с типом металла сварные соединения отличаются высокой прочностью. При этом полученные конструкции гораздо легче, чем литые или изготовленные с помощью заклепочного монтажа. Способ соединения позволяет экономить до 20 % материала по сравнению с другими способами. Также сварка позволяет работать с любыми материалами, контролируя или корректируя формы законченных конструкций в случае необходимости.


Заказать проект
Оформите заявку на сайте. Наш менеджер свяжется с вами для уточнения деталей.