Операционный сварочный шов: Операционка в сварке

Сварка операционного шва: как варить операционные швы?

Сварка операционного шва: как варить операционные швы?

Сварочный операционный шов применяется в крайних случаях, когда по-обычному заварить или ввариться в трубопровод не представляется возможным. Производится он через технологическое отверстие, которое заранее вырезается в трубе, а потом обратно заваривается куском металла.

Например, труба лежит на поверхности, таким образом, что снизу никак не подлезть. В таком случае, в месте сварки, сварщик делает «окно» сверху трубопровода, после чего заваривает трубу через окно снизу, а потом и её верхнюю часть.

Несмотря на всю кажущуюся простоту действий, операционный шов в сварке требует немалого опыта. Далеко не каждый сварщик умеет варить операционные швы, к тому же, делать это правильно. И если внутри трубы сварочный шов будет сильно выступать вверх, то это грозит печальными последствиями при эксплуатации трубопровода.

Сварка операционного шва — что вы ещё не знали?

Расскажу занимательную историю. У нас на работе был один сварщик, которого звали всегда варить операционные швы. Сварщиков было несколько, но звали именно его одного, по двум простым причинам — наличия огромного опыта и назойливость. Этот парень так хорошо варить «операционки», что проблем в дальнейшем никаких с ними не возникало.

Итак, операционка в сварке представляет собой окно внутри трубопровода, через которое можно было бы заварить металлоизделие. Форма окна или как его называют ещё «крышка» может быть различной, в виде треугольника, квадрата или прямоугольника.

Если во время сварки из трубы все время бежит вода, то надрез окна делают в определённую сторону, таким образом, чтобы можно было бы заткнуть трубу куском тряпки. Конечно же, чем меньше будет окно, тем лучше. Однако не всегда условия сварки позволяют сделать небольшое операционное отверстие в трубе.

Как варить операционный сварочный шов

В месте соединения трубы необходимо сделать окно сверху и по возможности зачистить будущий шов. Для сварки операционного шва рекомендуется использовать рутиловые электроды. Их преимущество в том, что они способны быстро вывести ржавчину из сварочной ванны. Полностью очистить трубу от ржавчины внутри, увы, не получится.

После инициализации сварочной дуги, электрод подносится к стыку, и осуществляется сварка. Варить операционный шов нужно под небольшим углом, как правило, вперёд от центра. Нужно стараться проварить металл как можно глубже, при этом следует вести электрод с небольшим отрывом.

Таким образом, понадобится наложить несколько швов внутри трубы, которые будут слегка находить друг на друга. В конце заваривается само окно (крышка). Для облегчения данной работы к крышке приваривается временная рукоятка из электрода, за которую её можно было бы удобно удерживать рукой во время приваривания.

Порядок приваривания крышки операционного шва следующий:

• Сначала нужно приставить крышку к трубе и прихватить сваркой в нескольких местах;
• Затем можно приступать к обвариванию крышки;
• Варить рекомендуется углом назад.

Таким образом, можно сделать операционный шов, там, где обычные приемы сварки не подходят или малоэффективны.

Поделиться в соцсетях

Сварка труб через «операцию» | svarnoy.info

Начинаю новую рубрику «Отопление». Сразу без лишних вступлений расскажу историю основанную на реальных событиях. Случилась беда с котлом мощностью 1 мВт, прогорел водоохлождаемый колосник из трубы 57 со стенкой 5.

Водоохлаждаемые колосники в твердотопливных котлах это еще то, дальше объясню почему.

Приехали, разгрузились, осмотрелись. Котельная состоит из трех котлов все ТТ (дальше по тексту твердотопливные). Все в параллели в одной системе один на пеллете и два на дровах, отапливают большой больничный комплекс площадью на «надценадцеть» 1000 квм.

Итоги осмотра: прогнутые колосники из труб вышеуказанного диаметра, в одном сквозное отверстие. Вывод: давления в котле нет, (задвижки на котле закрыты). Решение: вырезаем поврежденную трубу и ставим новую. Доступа к нижний части трубы нет, варимся через операционный шов. Приступаем.

Сразу оговорюсь, как руководитель всего сего действа допустил ряд грубых ошибок. Будет наука на будущее. Манометры на котле были в неисправном состоянии. Открывайте, ребята, краны, смотрите на факты.

Лезут два человека в топку сего агрегата с 230-й в диаметре болгаркой. Прорезали половину диаметра трубы — хлынула вода. Хорошо, что холодная. Через загрузочный люк 400х500 сложно оперативно выбраться наружу. Весь инструмент и освещение запитано от 220В.

Перед началом работ проверил задвижки, установлены «блинды» (металлический лист между фланцами). Теоретически все должно быть ОК, но что-то пошло не так. Проверяйте давление кранами прежде чем что-то разрезать.

Первый день прошел в ожидании новых задвижек. Еще пришлось много воды перемещать, которая выливалась из разрезанной трубы и разливалась по котельной.

Колосники, как потом оказалось, были забиты накипью. В конструкции котла они расположены под углом для естественной циркуляции теплоносителя в них. В местах загрузочных люков они прогнулись, причина — удары от падающих бревен, которыми «кормят» сей де-вайс. Проток уменьшался, температура повышалась, внутри трубы поверхностное кипение, накипи еще больше. Та труба, в которой полностью прогорела стенка, была герметично забита накипью и не являлась индикатором отсутствия давления в котле.

Заказали 10 кусков труб длиной по 1200 бесшовных со стенкой 5 мм. Остальные прочистили через вырезанную рубашку котла, это было еще то занятие. Изначально в трубу не могли просунуть даже арматуру диаметром 8 мм. На скорую руку смастерили хитрые приспособления. Остальные трубы были прочищены, меняли только 10 шт.

Как я уже говорил, доступа снизу нет, вырезали в трубе треугольник, варили внутри, устанавливали на свое место вырезанный кусочек и заваривали его. Как по мне, вырезать именно треугольник — самый лучший вариант, т. к. практически отсутствует горизонтальный участок шва по сравнению с прямоугольным окошком. Главная хитрость при сварке труб через вырезанное окно — это выводить шов внутри трубы на наружную часть. Есть видео в сети, где очень хорошо объясняют (на 4й минуте) что да как:

Ставим автору лайки и т.д.

Сделали 20 таких стыков, дали воду котлу — все стыки сухие.

10 раз подумайте прежде, чем связываться с конструкциями отопительных устройств с водоохлаждаемыми колосниками. Должен быть хорошо просчитан проток теплоносителя в трубе колосника, хорошо когда это короткая труба, а не так как в моем случае 1600 длиной и 57 мм диаметром. Полноценного сгорания дров, на трубах с водой не получится добиться. Кто что думает по этому поводу — пишем в комментариях.

 

Как правильно класть сварочный шов: разновидности, возможные ошибки

Сварка — самый популярный способ соединения металлических изделий. Но, часто применяемый, не значит простой. Науке, как правильно класть шов сваркой, нужно учиться так же, как и другим. Несложно приобрести теоретические знания и даже получить удостоверение об окончании профильного обучения. При первом опыте выясняется, что не всегда можно выполнить красивый сварочный шов.

Опытные мастера знают, как правильно наносить сварочный шов. Но, и они могут столкнуться с нештатной ситуацией, поскольку техника в сварном деле идет вперед и промышленность выпускает более современное оборудование. Следует постоянно повышать свою квалификацию и осваивать новые методы, как правильно делать шов сваркой.

Виды сварок

Разные виды сварок отличаются друг от друга способом воздействия на соединяемые материалы.

1. Дуговая. Самый часто применяемый вследствие его простоты способ. При дуговой сварке в качестве плавящего инструмента используют электрод. С помощью него возбуждается дуга и удерживается на всем протяжении процесса сварки. Электрод выбирают в зависимости от марки металла, а его диаметр — от ширины сварного шва.
2. Газовая. Источником тепла при газовой сварке выступает горелка. Из нее действием сильного давления выходит пламя, которое образовалось при горении смеси, состоящей из горючего газа типа ацетилена и кислорода.
3. Полуавтоматическая. Используется механический прибор — полуавтомат. Роль электрода выполняет проволока при автоматизированной ее подаче. Туда же поступает газ, задачей которого является защита расплавленного металл от агрессивного воздействия среды. Имеется возможность установки различных режимов, что делает возможной сварку многопроходных швов полуавтоматом.
4. Автоматическая. В отличие от полуавтоматики весь процесс проводится сварочным аппаратом. Необходима только настройка автомата для конкретной операции.
5. TIG сварка. Популярностью пользуется у профессионалов. Привлекает ее универсальность и возможность сваривать металл разной толщины.

Независимо от того, какой вид сварки применяется, правильный сварочный шов получится в результате соблюдения требований технологического процесса, проведения подготовительных работ, выполнении рекомендаций.

Разновидности сварных швов

Как правильно делать сварочный шов во многом зависит от его вида.

Геометрические параметры шва включают в себя его ширину, протяженность, глубину залегания, размер выпуклости. Красивые сварные швы могут получиться только при удачном подборе его параметров для каждого конкретного случая.

Стыковые швы получаются при обычном соединении поверхностей металла или их торцов. Много времени для такого процесса не требуется. Потребление металла также является минимальным. При соединении тавровым способом в результате получается конструкция, имеющая вид перевернутой буквы «Т».

Достоинством метода является то, что с его помощью возможно соединение элементов, имеющих значительную разницу в ширине. Использование установки «лодочкой» делает процесс сварки более удобным и уменьшает вероятность появления дефектов. Обычно такое соединение осуществляется за один проход.
Угловое соединение обычно выполняется под прямым углом, но возможны и небольшие отклонения от этой величины. Более прочным соединение получается при проварке с двух сторон. Метод внахлест подходит для тонких деталей. При накладывании одной детали на другую проваривание осуществляется с двух сторон.

Важным моментом, как правильно класть сварочный шов, является удачный выбор скоса кромок. Имеются различные варианты. Кроме того, возможно соединение без скоса кромок, например, при способе внахлест.

Подготовка

Значительным по своей важности моментом, как сделать красивый шов при сварке, является правильное проведение подготовительных работ. Поскольку процесс сопровождается появление огня, необходимо вдумчиво подготовить рабочее место сварщика, выполняющего работу. Обеспечить его защитной одеждой и маской. Около места проведения работ не должны находиться легковоспламеняющиеся предметы и материалы.

Свариваемое изделие необходимо очистить от загрязнений, пыли, остатков на его поверхности пятен краски, жира и масла. Кроме механического воздействия допустимо применение растворителей или спирта.

Если используется сварочное оборудование, то следует предварительно проверить его работоспособность. Затем выбрать режим и выставить необходимые параметры. При неисправности прибора его эксплуатация строго запрещена.

Возбуждение дуги

Одним из основных моментов, как правильно варить сваркой швы, является грамотное возбуждение дуги. Следует выбрать один из известных способов. Первый из них заключается в том, что, держа электрод в руке, его кончиком прикоснуться к металлу и отвести быстро назад на расстояние 2-4 миллиметра. Промедление грозит прилипанием электрода к металлу. Результатом станет появление дуги. Если этого не произошло, следует повторить попытку.

Другой способ заключается в том, что быстрым движением провести электродом по поверхности металла и сразу приподнять его на несколько миллиметров. Одним из секретов, как правильно накладывать сварочный шов, является поддержание во все время процесса сварки короткой дуги. Это обеспечит плавность сваривания и получения качественного шва с хорошим внешним видом. Однако, при чересчур короткой дуге возможно прерывание процесса, что вызовет появление дефекта в виде кратера. Для продолжения работы кратер необходимо заварить.

Бесконтактный способ возбуждения дуги возможен при использовании осциллятора. Он служит дополнением к главному сварочному аппарату. Для возбуждения дуги электрод следует приблизить к металлической поверхности на расстояние порядка 5-ти миллиметров. Затем следует нажать соответствующую кнопку на осцилляторе и дождаться появления сварочной дуги.

Положение электрода

Знание, как класть сварочный шов, начинается с умения выбрать нужное положение электрода. Иначе, может произойти ситуация, при которой произойдет шлакование шва, что не пойдет на пользу его качеству.
Существует три варианта положения электрода при сварке. Первые два предполагают его наклон в разные стороны в одинаковых пределах, а третий происходит под прямым углом.

Способ «углом вперед» подразумевает движение вперед от сварщика. Он подходит для сваривания нетолстых металлов в вертикальном и горизонтальном положениях. При «угле назад» движение осуществляется по направлению к сварщику. Удобно применять на коротких дистанциях для сваривания стыковых и угловых швов. В труднодоступных местах используется положение угла 90 градусов. Это несколько сложнее, но решает вопрос со сваркой потолочного шва.

Движения электродом

Идеальный сварочный шов, вернее приближение к нему, возможен при удачном выборе способа движения электрода при сварке. Самые обычные движения — по оси электрода и вдоль оси шва. Но простое перемещение по заданному направлению не принесет желанного результата. При этом будет получен узкий нитевидный шов. Его можно использовать в качестве первого шва при многопроходной сварке.

Для получения нужного эффекта движения должны носить колебательный характер. Это обеспечит получение шва нужной ширины, хороший прогрев не только корня шва, но и его кромок.

Траектории, по которым происходит колебательное поперечное движение:

• зигзаг;
• петля;
• ломанная линия;
• елочка или треугольники;
• полумесяц;
• серп.

Все движения выполняют поперек направления сварного шва.

Ломанную линию используют, когда предстоит сварка металлических листов встык в нижнем положении. Полумесяц выбирают для стыковых и угловых швов. Перед сваркой елочкой необходимо предварительно сделать наплавку небольшой поверхности, на которой она будет держаться. Простая техника ведения электрода елочкой состоит в том, что, передвинув его в горизонтальном направлении, поместить затем чуть выше в середину шва.

Движения полумесяцем могут применяться при ТИГ сварке. При этом ширина шва будет большой, но ее можно контролировать при самом процессе сварки. Поперечные движения полумесяцем гарантируют хорошую проварку кромок деталей.

Применение петли обеспечивает красивые соединения при сварке тонких металлов. Цепочка петель должна быть непрерывной. Применение петлеобразных движений оправдано, когда необходимо хорошо прогреть края шва. Особенно это важно, когда происходит сварка деталей из высоколегированной стали. Амплитуду возвратно-поступательных движений выбирают в зависимости от необходимой ширины шва.

Выбор схемы движения для решения задачи, как сделать красивый сварочный шов, зависит от его положения в пространстве. Швы бывают горизонтальными и вертикальными. Горизонтальный шов, расположенный наверху, называется потолочным. Он является самым трудным для выполнения, поскольку сварщик должен долго находиться в неудобной позе. Горизонтальный шов можно выполнять двумя способами — движениями налево или направо.

При сварке в вертикальном направлении направление движения шва — снизу вверх. Создание вертикального шва является более трудным, чем горизонтального, поскольку происходит интенсивное стекание вниз расплавленного металла. Если вести движение сверху вниз, то капли металла при застывании образуют твердую преграду для продолжения шва. Сварку вертикального шва следует вести при короткой дуге.

Включения

Посторонними включениями называют полости внутри шва, заполненные шлаком, флюсом, оксидом, инородным металлом.

При попадании в сварочный шов частиц шлака образуется дефект, называемый шлаковыми включениями. Сварочный шов шлакуется при недостаточно хорошей зачистке кромок и сварочной проволоки от загрязнений и оксидов. К другим причинам, почему шлакуется сварочный шов, относятся: сварка длинной дугой, маленькое значение тока, слишком большая скорость процесса сварки. Если осуществляется многопроходный шов, то шлаки могут попадать внутрь при отсутствии зачистки предыдущих слоев.

Шлаковые сечения уменьшают площадь поперечного сечения шва, что приводит к уменьшению прочности.
Флюсовые включения возникают в результате того, что гранулы флюса не успели раствориться в жидком металле и не всплыли на его поверхность. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходимо использовать флюс высокого качества и предотвратить непреднамеренное попадание его в сварочную ванну. Инородные тела могут попасть в сварочную ванну случайно.

Выбор инвертора

Правильный сварной шов получится при выборе оборудования, подходящего для конкретных условий сварки. Сварочный инвертор — надежный компактный аппарат, отличающийся простотой применения. Характеристики позволяют генерировать ток разной величины, что делает возможным сварку деталей различной толщины и разные марки металлов. Существует автоматическая система отключения при перепадах напряжения сети, перегреве и слишком продолжительном времени работы.

Одной из важных характеристик при выборе инвертора является его мощность. В инструкции по эксплуатации указывается срок беспрерывной работы конкретной модели. Дополнительные опции делают работу с ним более удобной.

Возможные ошибки

Советы профессионалов помогут узнать, как получить надежные и красивые сварочные швы и как правильно их варить. К основным ошибкам, не позволяющим получить качественный шов, относятся:

1. Слишком быстрое перемещение электрода. В результате шов получается неровным.
2. Чрезмерно маленькая скорость ведения электрода. Образуются прожоги, которые являются серьезным дефектом и в ответственных конструкциях недопустимы.
3. Неправильно выдержанный угол наклона электрода. Он должен находиться в пределах от 30 до 60 градусов. При выходе за эти значения нарушается ровность шва.
4. Сваривание металлов разных марок, имеющих сильно отличающиеся характеристики, в частности, температуру плавления. Когда один металл уже расплавился, а второй еще только слабо нагрелся, то сваривание произойти не может. Появляются трещины, подлежащие ликвидации.
5. Работа с влажными электродами. Перед началом сварки их необходимо просушить или даже прокалить. Влажность вызывает неравномерное горение дуги.
6. Неправильно выбранные режим сварки, тип электрода, величина тока.
7. Слишком большая или маленькая длина дуги.
8. Использование сварочного оборудования с просроченным сроком поверки.
9. Недостаточное прогревание кромок. Для этого необходимо подобрать поперечные колебательные движения, размах которых соответствует ширине шва.
10. Большой зазор между деталями может вызвать усадочную раковину.

Красивые сварочные швы не могут быть получены при наличии в них пор. Существует много причин их появления в сварочном шве:

• недостаточная зачистка кромок, оставление на них грязи, ржавчины, окалин;
• большое содержание влаги на кромках и электроде;
• наличие в зоне сварки сквозняков;
• некачественные электроды;
• большая разница в химическом составе основного и присадочного материалов.

Со временем приходит опыт, как правильно вести сварочный шов. В этом заключается мастерство сварщика, профессия которого является востребованной и престижной.

Интересное видео

Сварка толстостенных конструкций | Сварка и сварщик

Однослойный однопроходный шов выполняется за один проход. При сварке металла большой толщины шов выполняют слоями, каждый из которых накладывают за один проход (многослойный) или за несколько проходов (многослойный многопроходный).

Сварка за один проход предпочтительнее при ширине шва не более 14-16 мм, т.к. дает меньше остаточных деформаций. При толщине металла более 15 мм сварка каждого слоя «напроход» нежелательна. Первый слой успевает остыть, и в нем возникают трещины

МНОГОСЛОЙНЫЙ

чаще — для стыковых швов

I — VI — очередность нанесения слоев

МНОГОСЛОЙНЫЙ МНОГОПРОХОДНЫЙ ДВУСТОРОННИЙ

чаще — для угловых и тавровых

I — III — очередность нанесения слоев; 1 — 8 — очередность наложения швов

Для равномерного прогрева металла по всей длине швы накладывают:

• двойным слоем
• горком
• каскадом
• поперечной
• блоками
• горкой

При способе двойного слоя второй слой накладывают по неостывшему первому после удаления сварочного шлака в противоположном направлении на длине 200-400 мм

НАЛОЖЕНИЕ ШВОВ ПРИ ТОЛШИНЕ МЕТАЛЛА БОЛЕЕ 15 ММ

ПРИ КАСКАДНОМ МЕТОДЕ шов разбивают на участки по 200 мм. После сварки первого слоя первого участка, не останавливаясь, продолжают укладывать первый слой на соседнем участке.Тогда каждый последующий слой накладывается на не успевший остыть металл предыдущего слоя

СВАРКА «ГОРКОЙ» — разновидность каскадного метода. Ведется двумя сварщиками одновременно от середины к краям

Оба метода — это обратноступенчатая сварка не только по длине, но и по сечению шва, причем зона сварки всегда остается горячей

ПРИ СВАРКЕ БЛОКАМИ шов заполняют отдельными ступенями по всей высоте сечения шва. Применяют при соединении деталей из сталей, закаливающихся при сварке

Сравнение сварки алюминия и стали

Во многих случаях сварка алюминия требует соблюдения некоторых специальных процедур. Одним из ключевых факторов является выбор правильного присадочного металла для основного материала и требований к области применения.

Сварка алюминия представляет некоторые уникальные проблемы по сравнению со сваркой стали или других распространенных материалов, особенно с точки зрения химического состава и чувствительности к трещинам.

Во многих случаях сварка алюминия требует соблюдения некоторых специальных процедур.Важные факторы при сварке материала: выбор правильного присадочного металла; правильное хранение и тщательная очистка основного материала; и правильные методы сварки.

Вот некоторые общие проблемы при сварке алюминия и основные передовые методы их решения.

Характеристики алюминия

Надежная сварка — это все о химии, восстановлении углеводородов и правильной технике. Характеристики алюминия несколько отличаются от стали. Температура плавления алюминия намного ниже, чем у стали: 1221 градус по Фаренгейту у алюминия по сравнению с 2500 градусами у стали.Алюминий также имеет оксидный слой, который плавится примерно при 3700 градусах. Этот оксидный слой намного тверже алюминия и помогает материалу противостоять коррозии и истиранию. Однако он также действует как изолятор, который может создавать проблемы во время сварки.

Поскольку прочность алюминия имеет тенденцию к увеличению при понижении рабочей температуры — в отличие от стали, которая становится более хрупкой при понижении рабочих температур, — алюминий обычно используется в холодных температурах, таких как криогенная техника и транспортировка сжиженного природного газа.

В то время как железо является основным сплавом стали, алюминиевые материалы — это в основном алюминий с добавлением множества элементов.

Деформируемые сплавы, такие как алюминий серии 1xxx, представляют собой чистый алюминий без намеренно добавленных легирующих элементов. Основными легирующими элементами в других типах алюминия являются медь в серии 2ххх, марганец в серии 3ххх, кремний в серии 4ххх, магний в серии 5ххх, магний и кремний в серии 6ххх, цинк в серии 7ххх и другие элементы в серии 8ххх.

Проблемы сварки алюминия

Различные характеристики алюминия проявляются в процессе сварки. Теплопроводность и проблемы с пористостью — это два самых больших отличия сварки алюминия от стали.

Водород хорошо растворяется в жидком алюминии. Поскольку присадочный материал и основной металл алюминия становятся жидкими в процессе сварки, они поглощают водород и могут удерживать его в растворе. Когда расплавленный материал начинает затвердевать, он больше не может удерживать водород в гомогенной смеси.Водород образует пузырьки, которые застревают в металле, что приводит к пористости.

Смесь защитного газа гелий / аргон может использоваться для борьбы с проблемами пористости, если испробованы все другие варианты. Имейте в виду, что с гелиевой смесью необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть более высокий потенциал ионизации этого газа по сравнению с аргоном. Повышенное напряжение вызовет более высокое тепловложение и дополнительное проникновение, поэтому эта смесь используется для более толстых алюминиевых базовых материалов.

Тщательно очистите основной материал перед сваркой от масла, грязи, остатков и влаги.Это помогает обеспечить наилучшие результаты и снижает вероятность пористости.

В отличие от стали, присутствие водорода не вызывает трещин в сварных швах алюминия. Однако горячее растрескивание, которое может возникнуть при затвердевании сварного шва, представляет угрозу для алюминия. Решением этой проблемы является химия. Если возникает проблема с горячим растрескиванием, обратитесь к таблице выбора алюминиевого присадочного металла, чтобы найти присадочный металл, который лучше всего решает эту проблему.

Основной металл из алюминия 6061 представляет собой пример материала, который имеет максимальную склонность к растрескиванию при его нынешнем химическом составе, что очень затрудняет автогенную сварку или сварку с присадочным материалом аналогичного химического состава.Использование наплавочного металла с такими элементами, как магний (ER5XXX) или кремний (ER4XXX), может помочь вытолкнуть материал за пределы диапазона, подверженного растрескиванию.

Другая проблема алюминия заключается в том, что он в пять раз более теплопроводен, чем сталь. Холодные участки основного металла пытаются отвести тепло от сварочной ванны, что может вызвать непровар в сварном шве. Из-за этой разницы в теплопроводности алюминий требует гораздо более высоких тепловложений, чем сталь во время сварки.

Выбор присадочного металла

Очень важно использовать таблицу выбора при выборе присадочного металла для алюминия. Каждая комбинация обозначений алюминия имеет рекомендуемые варианты присадочного металла в зависимости от характеристик сварного шва, требуемых для конкретного применения.

Таблица выбора включает восемь характеристик, которые важны для различных сварочных работ: чувствительность к трещинам, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, эксплуатация при повышенных температурах, соответствие цвета после анодирования, термообработка после сварки и ударная вязкость.Анализируя потребности конечного компонента, можно определить, какие свойства наиболее важны для конкретного применения, и выбрать присадочный металл, который наилучшим образом соответствует требуемым характеристикам. Важно отметить, что повышенная рабочая температура алюминия составляет от 150 до 350 градусов по Фаренгейту. Это и другие определения характеристик можно найти в таблице выбора алюминия.

Другой вариант — использовать приложение для выбора присадочного металла, подобное этому.В приложении можно найти ту же информацию, что и в полной таблице выбора, но он показывает присадочный металл только для выбранных основных материалов.

Правильный выбор присадочного металла всегда является ключевым моментом. Например, если основным свариваемым материалом является алюминий 6061, хорошие варианты присадочного металла включают 4043, 4943 и 5356. Проволока для газовой дуговой сварки (GMAW) 4043/4943 или пруток для газовой вольфрамовой дуговой сварки могут уменьшить пористость и обеспечить лучшую свариваемость. и увеличенная текучесть лужи, в то время как продукт 5356 обеспечивает большую вязкость и прочность.

Передовой опыт

Наряду с выбором присадочного металла, который лучше всего подходит для применения, следование некоторым ключевым передовым методам также может помочь в достижении успеха при сварке алюминия.

• Не плести. Хотя для сварки стали обычно используется метод переплетения, его нельзя использовать с алюминием. Вместо этого используйте стрингер, который помогает обеспечить правильное проникновение и сплавление. Для алюминия GMAW убедитесь, что вы используете более высокое тепловложение и высокую скорость движения, чтобы оставаться перед лужей.


• Очистите металл. Тщательно очистите основной материал перед сваркой от масла, грязи, остатков и влаги. Это помогает обеспечить наилучшие результаты и снижает вероятность пористости. Ацетон или очиститель алюминия хорошо подходят для удаления углеводородов, которые могут находиться на поверхности материала. При подготовке сварных швов не продувайте их сжатым воздухом, так как это может привести к загрязнению из-за влаги и масел при использовании инструментов в мастерской.


• Удалить оксидный слой. После очистки используйте щетку из нержавеющей стали — новую или использовавшуюся только для алюминия — для удаления слоя оксида алюминия перед сваркой. Как упоминалось ранее, оксид алюминия имеет гораздо более высокую температуру плавления, чем алюминий. Он действует как изолятор, который может вызвать проблемы с зажиганием дуги, и для сварки через оксидный слой требуется очень высокий нагрев. Это может вызвать прожог материала основы и пористость, так как оксидный слой имеет тенденцию удерживать влагу.


• Храните правильно. Правила хранения основных материалов и присадочных металлов также играют роль в предотвращении пористости. По возможности храните листы алюминия внутри. Если они должны храниться на открытом воздухе, ставьте листы вертикально, а не друг на друга, чтобы предотвратить задержку воды, которая будет способствовать образованию более толстого слоя гидратированного оксида алюминия. Материалы и присадочные металлы, хранящиеся снаружи или в кондиционируемой части здания, перед сваркой, желательно накануне, принесите в цех, чтобы температура металла стабилизировалась и не допустила конденсации влаги в воздухе. алюминий.


• Проверьте расходные материалы. Некоторые проблемы со сваркой алюминия, особенно при использовании GMAW, могут быть связаны с расходными материалами. Чтобы снизить риск образования пористости, используйте новые или в хорошем состоянии газовые линии и шланги и убедитесь, что все соединения шлангов плотно затянуты, чтобы воздух не попадал в линию.

  Также важно использовать подходящие футеровки и приводные ролики. Пластиковые вкладыши и входные направляющие могут обеспечить преимущества по сравнению со стальными вкладышами при сварке алюминия, поскольку металлические или латунные входные направляющие и стальные вкладыши могут истирать более мягкую алюминиевую проволоку, когда она проходит через систему привода и гильзу.Это может привести к образованию стружки, которая забивает лайнер и вызывает проблемы с подачей. Точно так же приводные ролики с U-образной канавкой являются стандартными для алюминиевых приложений, потому что другие типы приводных роликов могут разбить или деформировать проволоку.



• Следите за температурой. Обратитесь к руководству по алюминиевому присадочному металлу или к нормативам, чтобы определить соответствующие диапазоны температур предварительного нагрева и промежуточного прохода. Предварительный нагрев может использоваться для уменьшения теплового воздействия на размер секции при сварке толстых основных металлов или материалов разной толщины, но при сварке алюминия предварительный нагрев должен быть минимальным.

  Термически обрабатываемые недрагоценные металлы и недрагоценные металлы серии 5xxx, содержащие более 3 процентов магния, не должны подвергаться предварительному нагреву или температурам между проходами выше 250 градусов по Фаренгейту в течение более 15 минут. Время, проведенное при повышенных температурах, может снизить прочность материала и способствовать растрескиванию.

Достижение успеха

Решение проблем сварки алюминия часто сводится к химии. Правильное соответствие основного материала и присадочного металла имеет большое значение для достижения успеха и минимизации проблем.Также важно следовать рекомендуемым передовым методам сварки алюминия. И помните, что методы и передовые методы сварки алюминия сильно отличаются от методов сварки стали.

.

Рельефная сварка 101

Рисунок 1
Типичный контактный шов между двумя плоскими листами (слева) сравнивают с выступающим швом (справа). Пунктирными линиями показан поток сварочного тока.

Формованные или механически обработанные выступы не вызывают таких же проблем, как штампованные выступы, так как нет риска преждевременного смятия выступа во время сварки. Форма и размер штампованных или механически обработанных выступов не ограничены, но форма купола с отношением диаметра к высоте 3: 1 является хорошей отправной точкой.Чеканные выступы являются обычным явлением на приварных гайках, в то время как обработанные выступы часто используются для создания окружных выступов для образования герметичного уплотнения.

Четвертый выступ — это угловой выступ, который обычно используется для закрытия отверстия в резервуаре. Сечения сварных швов типичных выступающих швов показаны на Рисунок 3 .

Прочность выступающего сварного шва может быть рассчитана простым приближением по площади углубления и с учетом свойств основного металла в отношении прочности на сдвиг / растяжение в зависимости от типа нагрузки во время испытания.Фактическая прочность сварного шва зависит от таких факторов, как режим разрушения; изменение свойств материала при сварке; и размер сварного шва, который может быть больше или меньше диаметра лунки в зависимости от параметров процесса.

Управление процессом

Когда деталь готова к сварке на станке, три основных фактора, которые можно настроить, — это сила, мощность и время.

Усилие должно быть установлено таким образом, чтобы было достаточно сделать небольшую выемку на конце выступа, прежде чем сварка будет произведена.Сила обычно поддерживается постоянной по всему сварному шву, но может быть увеличена в последней части шва для обеспечения ковочного действия. В зависимости от размера и типа свариваемых материалов время может варьироваться от нескольких миллисекунд до 1 секунды (50/60 циклов).

Соотношение мощности и времени показано на Рисунок 4 . При малой мощности и коротком времени (квадрант III) сварные швы будут слабыми. Высокая мощность и длительное время (квадрант I) приведет к чрезмерному нагреву и последующему расплавлению.Наиболее активная сварка и настройка процесса происходит во II и IV квадрантах.

В квадранте II подача высокой мощности за короткое время может привести к возникновению дуги, искр и залипания электродов. Такое искрение может быть связано с плохим отслеживанием сварочной головки и / или ограниченным движением свариваемых деталей. Деталь, контактирующая с движущимся электродом, должна быть полностью свободной, чтобы двигаться вместе с электродом во время схлопывания сварного шва. В автоматизированных производственных операциях обычно другой конец детали закрепляют в корпусе или приспособлении.Ограниченное движение приведет к уменьшению размера окна процесса.

В квадранте IV ситуация обратная; Сварочная головка хорошо контролируется, но источник питания может не обеспечивать достаточно быструю подачу энергии, что приводит к медленному разрушению выступа. Более продолжительное время сварки позволяет рассеивать тепло сварочного шва и предотвращает достижение желаемой максимальной температуры на границе раздела сварного шва, что приводит к слабым сварным швам.

Общая энергия (энергия = мощность x время) может быть одинаковой для точки процесса сварки в квадранте II и IV, но именно скорость подачи энергии имеет решающее значение для выступающей сварки.Размер технологического окна можно увеличить за счет правильного выбора материалов (электродов и деталей), конструкции детали, сварочного оборудования и параметров процесса. Более широкое окно процесса обеспечивает надежный процесс, нечувствительный к нормальным изменениям входящих деталей.

Прочие факторы

Срок службы электрода . При сварке выступами размер сварного шва не зависит от размера электрода. Следовательно, размер электрода (площадь контакта) может быть намного больше размера выступа, что приводит к снижению контактного давления и плотности тока на границе раздела электрод / деталь.Это снижение давления и плотности тока помогает увеличить срок службы электрода.

Рисунок 2
Здесь схематично показаны четыре типа выступающих сварных швов. Обработано и угловые выступы часто используются для кольцевых сварных швов, ведущих к герметичному соединению.

Тепловой баланс. Одной из проблем при сварке деталей, различающихся по размеру или свойствам материала, является тепловой баланс — способность производить эквивалентное размягчение и нагрев с обеих сторон границы сварного шва.Если свариваемые детали значительно отличаются по размеру (термической массе) или свойствам материала (температура плавления, проводимость), сварка с помощью традиционной контактной сварки может стать затруднительной. В таких ситуациях выступ на большей или более проводящей части помогает восстановить тепловой баланс.

Удаление покрытия . Ключевым атрибутом проекционной сварки является возможность избавиться от металлического покрытия на поверхности и обнажить основной металл с обеих сторон для прямого соединения. Материал покрытия часто мешает сварке; например, цинкование на поверхности оцинкованной стали не способствует сварке, потому что имеет низкую прочность сцепления и может фактически образовывать трещины в сварном шве из-за ослабления границ зерен.

При сварке выступами большая часть цинкового покрытия выплывает наружу в начале цикла сварки. Результаты при сварке луженых медных деталей аналогичны: лужение выдавливается и позволяет базовой меди с обеих сторон контактировать и образовывать прочную твердотельную связь медь-медь (см. , рис. 5, ). Покрытие должно иметь более низкую температуру плавления, чем основной сплав.

Многоточечная сварка. Рельефная сварка — хороший вариант, когда необходимо выполнить несколько точечных сварных швов в достаточно близком расстоянии в заранее определенных местах.Это простой процесс, и все сварные швы можно выполнить с помощью одного электрода.

.

Как успешно выполнить прихваточную сварку

Прихваточная сварка TIG Фото предоставлено Weldcraft

Что такое прихватка?

После того, как элементы, подлежащие сварке, были размещены в соответствии с требованиями, как правило, путем закрепления их на подходящих приспособлениях, прихваточные швы используются в качестве временного средства удержания компонентов в нужном месте, выравнивания и расстояния друг от друга до окончательной сварки можно завершить.

При ручной сварке небольшими партиями сварка прихваточным швом может использоваться для настройки деталей без использования приспособлений. Обычно прихваточные швы представляют собой короткие швы. В любой конструкции выполняется несколько прихваточных швов на некотором расстоянии друг от друга, чтобы скрепить края.

Преимущество этой процедуры предварительной сборки заключается в том, что если будет обнаружено, что выравнивание для окончательной сварки неправильное, детали можно легко разобрать, выровнять и снова прихватывать.

Обычно прихваточная сварка выполняется тем же способом, что и окончательная сварка. Например, сборки из алюминиевого сплава, которые должны быть соединены сваркой трением с перемешиванием, свариваются прихваточным швом одним и тем же способом с использованием небольшого инструмента, разработанного для этой цели. Или электронно-лучевые прихваточные швы, созданные с пониженной мощностью, используются для дополнения или замены крепежа и для сохранения правильной формы и размеров во время окончательной электронно-лучевой сварки.

Если окончательная сварка выполняется, когда элементы все еще зажаты в приспособлении, прихваточная сварка должна удерживать элементы на месте и выдерживать значительные нагрузки, недостаточно контрастирующие с зажимными устройствами, которые имеют тенденцию разделять компоненты.

Почему так важны прихваточные швы?

Временный характер прихваточных швов может создать ложное впечатление, что качество этих вспомогательных средств соединения не так важно, как качество окончательной сварки, и что эту операцию не нужно должным образом программировать, выполнять и проверять. Это неправда.

Прихваточная сварка — это настоящая сварка, даже если сварные швы наплавлены отдельными короткими валиками. Он выполняет следующие функции:

• Удерживает собранные компоненты на месте и устанавливает их взаимное расположение
• Обеспечивает их выравнивание
• Дополняет функцию приспособления или разрешает его удаление при необходимости
• Контролирует и противопоставляет движение и искажение во время сварка
• Устанавливает и поддерживает зазор стыка
• Временно обеспечивает механическую прочность сборки против собственного веса при подъеме, перемещении, манипулировании или переворачивании. части или узлы могут упасть и подвергнуть опасности людей или повредить имущество.

  Прихваточная сварка не должна мешать или ухудшать качество окончательной сварки. Он не должен приводить к появлению дефектов сварных швов, таких как дуговые искры, кратеры, трещины, твердые пятна и шлак, оставшийся на месте.

  Многие стали, используемые при производстве труб и сосудов, чувствительны к быстрому охлаждению или закалке, особенно после коротких прихваточных швов, из-за ограниченного тепловложения, необходимого для прихваточного шва. Примечание: Более высокое тепловложение снижает скорость охлаждения, что сводит к минимуму возникновение твердых и хрупких микроструктур.

  Твердые, хрупкие и чувствительные к трещинам микроструктуры могут образовываться в зоне термического влияния (HAZ), если металл подвергается быстрой закалке. В этом случае даже удаление всего прихваточного шва шлифованием может привести к появлению опасных невидимых трещин в основном металле.

  Хрупкий металл может треснуть при затвердевании металла шва или при напряжении. Трещины под швом не могут быть легко обнаружены при визуальном осмотре, и более тщательные неразрушающие испытания могут не проводиться, если они считаются несущественными для таких ограниченных сварных швов.Однако эти небольшие трещины могут привести к разрушению всей конструкции.

  Контроль качества сварки прихваточным швом

  Для обеспечения качества большинство норм требуют, чтобы сварка прихваточным швом выполнялась только в соответствии с квалифицированными процедурами сварки сварщиками, полностью сертифицированными для процесса, используемого для окончательной сварки.

  Требования применимы для любого используемого сварочного процесса.

  Процедуры контроля деформации

  Во всех процессах сварки плавлением последовательность и направление прихваточных швов важны для контроля деформации.Помимо сохранения зазора в стыках, прихваточные швы должны противостоять поперечной усадке, чтобы обеспечить достаточное количество проплавленных швов.

  Для длинного шва прихваточная сварка должна начинаться с середины и продолжаться по длине шва, чередуя в обоих направлениях, с правильным шагом назад или с пропуском, чтобы избежать накопления напряжений и деформации.

  Прихваточные швы также могут быть размещены на концах стыков, а затем добавлены в середине каждого результирующего расстояния между уже выполненными, пока вся длина не будет покрыта требуемым количеством с требуемым интервалом.

  Зачем прихваточный шов именно в такой последовательности? Поскольку, если прихваточные швы накладываются постепенно от одного конца к другому, усадка может закрыть зазор на противоположном конце и даже может привести к перекрытию одного конца листа с другим.

  Из-за большего теплового расширения аустенитных нержавеющих сталей расстояние между прихваточными швами на этих материалах должно быть намного меньше, чем на мягкой стали.

  Особые требования

  Прихваточная сварка — важный этап подготовки труб к сварке.Особое внимание следует уделять достижению адекватного выравнивания и постоянного раскрытия корня (зазора между швами), которые контролируют успех наиболее важного корневого прохода. Хотя эта работа может быть поручена монтажникам, за ней следует внимательно следить, чтобы убедиться, что рабочие имеют соответствующую квалификацию.

  Количество и размер прихваточных швов зависят от диаметра трубы и толщины стенки. Прихваточные швы с полным сплавлением должны быть того же качества, что и окончательный шов.

  Все прихваточные швы необходимо тщательно очистить перед окончательной сваркой.

  Оба конца каждого прихваточного шва, представляющие начало и конец (которые являются слабыми местами, часто имеющими неприемлемые дефекты), должны быть отшлифованы для устранения возможных дефектов и создания очень плавного наклона, при котором стороны сварного шва переходят в металл.

  Дополнительные меры предосторожности

  Если при пайке используется прихваточная сварка, область вокруг прихваты должна быть тщательно очищена от окислов, образующихся во время сварки.

  При полуавтоматической и автоматической сварке точки пересечения последнего сварочного электрода с прихваточными швами могут ухудшить регулировку напряжения дуги и подачу присадочной проволоки, поэтому ручная помощь особенно важна для поддержания качества.

  Прихваточная сварка — важный компонент успешного сварочного проекта, будь он простой или сложный. Поэтому очень важно правильно выполнять процесс и минимизировать риски, связанные с плохой прихваткой.

  .

  Welding Watch — Управление сварочными операциями: основы управления сваркой

  Управление сваркой — это концепция, которой должен владеть любой цех или предприятие, имеющее сварочные операции. Но что такое управление сваркой и что оно означает для вашего бизнеса, может быть не так ясно.

  Первое, что нужно понять, — это то, что означает «управление сваркой». Управление сваркой следует рассматривать как плановый подход к достижению наилучшего качества, стоимости, производительности и безопасности — не только при сварочных операциях, но также при изготовлении и связанных производственных операциях.

  Другой способ представить себе управление сваркой и связанный с ним системный подход — это представить тренера, реализующего план игры для достижения выигрышной комбинации, используя всю команду — в данном случае все доступные ресурсы компании. Тренер делает это, систематически объединяя разведывательный, тренерский штаб, игровую книгу и обучение игроков во всех аспектах игры, чтобы показать наилучшие результаты команды в игровой день. Компания поступает примерно так же, когда систематически объединяет усилия руководства, дизайнеров, инженеров-технологов, производственного персонала и обеспечения качества посредством документации и обучения, чтобы обеспечить наилучший результат в каждую смену каждого рабочего дня.

  Как реализуется концепция?

  В управлении сваркой и ее системном подходе это означает создание продукта или компонента в соответствии с требуемым стандартом качества, независимо от того, является ли это стандартом качества, созданным внутри компании или стандартом, установленным заказчиком. Тем не менее, компании нередко соблюдают — или считают, что соответствуют — требуемому стандарту качества без какой-либо системы управления сваркой. Проблема, которая действительно отделяет систему управления сваркой от способа, которым большинство компаний справляется со своими сварочными и производственными операциями, заключается в двойном вопросе стоимости и производительности.

  Другими словами, достижение заданного стандарта качества с наименьшими затратами и минимальной производительностью — это то, что отделяет систему управления сваркой от планов и подходов, которым придерживаются большинство компаний в своей деятельности. Система управления сваркой может достичь этих целей за счет сочетания уникальной документации, обучения, компоновки сварочного участка и элементов управления, а также функций обеспечения устойчивости.

  Однако вся эта система начинается с управления компанией и приверженности менеджеров созданию, внедрению и обслуживанию системы управления сварными швами.Это обязательство — одна из самых сложных частей системы управления сваркой для понимания и достижения.

  Роль менеджмента

  В прошлом менеджеры большинства компаний не видели, чтобы они играли непосредственную роль в успехе своих сварочных и производственных операций. Во многих случаях это приводило к тому, что руководство играло дисфункциональную роль, в которую они вмешивались только тогда, когда обнаруживалась конкретная проблема. Как только эта проблема решена, менеджеры обычно переходят к другим вопросам.

  Результатом такого подхода является то, что сварочные и производственные операции возвращаются к нормальной работе без какого-либо конкретного участия со стороны руководства, которое могло бы направить их и предотвратить проблемы в будущем.

  Часто такая ситуация является результатом убеждения руководства в том, что работа этих производственных операций слишком детализирована и специализирована, чтобы они могли предоставить какие-либо значимые данные.

  При правильно построенной системе управления сваркой это мышление меняется. С момента внедрения системы менеджеры могут знать не только то, что должно произойти, но и результаты, которые должны быть получены от следования системе.

  Чтобы получить такое представление, менеджеры должны принять участие следующим образом:

  1. Определить потребности компании, поскольку они связаны с требованиями к качеству, стоимости, пропускной способности и безопасности, и определить цели, которые позволят успешно удовлетворить эти потребности. Такое определение конкретных целей позволяет остальной части организации иметь количественную оценку, с которой можно будет измерить свои усилия. Кроме того, постановка целей в этих четырех областях, представляющих непосредственный интерес для руководства, позволяет менеджерам оценивать эффективность операций и при необходимости проводить корректирующие действия.

  2. Обеспечьте оборудование и другие ресурсы, необходимые для достижения этих целей, а также обучение операторов.

  3. Обеспечить, посредством характеристик устойчивости системы, активную роль и поддержку для обеспечения того, чтобы целостность системы поддерживалась год за годом. Одной из функций устойчивости этой системы является функция мониторинга, аудита и отчетности, которая документирует обратную связь от сварочного и производственного персонала — обратную связь, которая отслеживается и анализируется для корректирующих действий.Это отслеживание и проверка осуществляется через отделы управления и поддержки, поэтому проблемы, влияющие на качество, стоимость или планирование производства, решаются таким образом, чтобы предотвратить их появление в будущем. Таким образом, использование системы управления сваркой обеспечивает прямую роль, которую руководство может сыграть в повышении производительности их сварочных и производственных операций.

  Чтобы система управления сварными швами была эффективной, она должна иметь поддержку и прямое участие руководства компании.Поддержка не только должна существовать во время создания и внедрения системы, но должна поддерживаться до тех пор, пока система остается. Это может произойти только тогда, когда менеджмент играет прямую роль в постоянном успехе системы.

  Самая важная особенность этой постоянной непосредственной роли руководства — это отчетная обратная связь, которую получает руководство, которая определяет проблемы, обнаруженные в системе управления сваркой. Кроме того, эта обратная связь с отчетом должна определять действия ответственного отдела поддержки по решению проблемы и результаты этого решения.На этом этапе руководство может оценить эти действия и решить, необходимы ли дополнительные действия или вклад, и при необходимости назначить соответствующие ресурсы. Когда в системе управления сварными швами присутствует этот тип обратной связи с отчетностью, система не только будет оставаться активной и жизнеспособной, но также будет постоянно улучшаться, так что система будет постоянно давать лучшие результаты со временем.

  .