Текст книги "Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка"

Металлические гаражи давно и хорошо известны автомобилистам благодаря невысокой стоимости и простому и удобному монтажу. Каркас нужного размера сваривают по месту из профильной трубы сечением не меньше 30 × 30 мм или уголка с ребром 40 мм. Нижнюю раму, на которой собраны стойки каркаса, можно выполнить из той же трубы или использовать швеллер и заводить стойки внутрь его полок. Затем каркас обшивается листовым металлом толщиной 2–3 мм. Листы обшивки можно крепить саморезами (в таком случае стоит использовать оцинкованный метиз, чтобы избежать коррозии) или приваривать к каркасу. Все листы конструкции желательно соединять между собой внахлест, что повышает водонепроницаемость помещения.

Двускатную крышу укладывают на поперечные сварные балки-фермы, которых должно быть не менее трех (два фронтона и одна – посредине). В верхней точке фермы между собой скрепляют конек из того же уголка или трубы, которые использовались для создания стен (рис. 112, в). Для устройства односкатной крыши по длине гаража крепят поперечные несущие балки, которые затем обшивают стальными листами или профлистом (рис. 112, а – б).

Все металлические конструкции грунтуют с обеих сторон и окрашивают масляной краской два раза.

Для металлического гаража не обязателен мощный фундамент. Ленты шириной 30 см и глубиной 30–40 см вполне достаточно. Чтобы ускорить работы, полы и фундаменты выполняют одновременно. Для этого по периметру будущего гаража выкапывают траншею, а снаружи выставляют опалубку, чтобы залитый бетон выступал над уровнем грунта минимум на 10 см. Укладывают бетон сразу по всей площади. Размеры бетонной площадки вместе с фундаментами принимают такие, чтобы снаружи гаража выступало 10 см бетона.

Впрочем, даже такую ленту делать не обязательно. Вполне достаточно просто заасфальтировать площадку нужного размера или уложить бетонную плиту толщиной от 100 мм. Можно залить площадку бетоном такой же толщины, предварительно уложив для прочности металлическую сетку. Но в любом случае площадка должна быть приподнята над уровнем окружающей местности, чтобы дождевая вода не заливала пол гаража.

Металлические конструкции гаража крепят к бетону с помощью анкеров. Проще всего анкера изготовить из арматуры ∅12–14 мм и длиной 15–20 см. Их забивают в просверленные перфоратором отверстия, точно соответствующие по диаметру размерам анкера. К забитому стержню электросваркой приваривают нижний пояс металлического гаража. Полтора десятка таких анкеров, установленных по периметру, надежно фиксируют гараж размером 6 × 4 м.

Самодельные гаражные ворота распашного типа изготовить под силу любому мастеру. Понадобится металлический уголок, лист оцинкованной стали, толщина которого составляет 1–3 мм, и профиль.

Рис. 112. Конструкция металлического гаража:

а – с односкатной крышей; б – формирование уклона односкатной крыши; в – с двускатной крышей

Вначале следует собрать крепежную раму, которая включает в себя внутренний и внешний каркас. Основу рамы выполняют из металлического уголка 65 × 65 мм. Всю конструкцию сначала формируют на плоской горизонтальной поверхности. Для удобства монтажа следует использовать подкладки, например из целых кирпичей одного размера. Углы рамы выставляют по угольнику и проверяют диагонали сформированной конструкции, которые должны быть одинаковыми по длине. Детали рамы фиксируют струбцинами, а затем прихватывают сваркой. Струбцины снимают и обязательно еще раз проверяют диагонали и общие габариты конструкции. Только убедившись в том, что все размеры выдержаны, швы проваривают окончательно.

Для обшивки ворот обычно используют листы оцинкованной стали толщиной 2–3 мм. Для усиления конструкции изнутри на высоте 1 м горизонтально приваривается металлический пояс. Полезно также приварить и дополнительную вертикальную стойку.

После того как рама ворот полностью собрана, делают каркас для створок из профиля. Направляющие вставляются в раму и тщательно выравниваются. При этом обязательно оставляют зазор не более 20 мм между рамой и направляющими, он будет необходим для свободного движения створок. После проверки прямых углов каркаса профиль можно сваривать.

Ворота навешивают на силовые петли и оснащают засовом с вертикальным штырем. Когда конструкция полностью собрана, ворота следует покрыть грунтовкой и окрасить.

Как было сказано ранее, тонкий металл лучше варить газом, а листы толщиной, равной или более 2 мм, обычно сваривают дуговой сваркой. Но в любом случае сварочные работы применительно к автомобилю имеют ряд особенностей. Их мы и рассмотрим.

Способ левой продольной (кузовной) сварки

При кузовных автомобильных работах газовую сварку выполняют на тонких листах.

Подготовка таких листов под сварку очень проста. Кромки листов обрезают ножницами или пилой, обеспечивающими прямой рез. Листы плотно состыковывают друг с другом.

Чтобы после сварки можно было произвести рихтовку, свариваемые листы необходимо выставить в одной плоскости и варить левым способом. Если сварщик держит горелку в правой руке, то горелка располагается вдоль оси сварного шва и наклонена так, чтобы пламя было направлено налево. Конец пламени удерживают на расстоянии около 1 мм от зеркала расплавленного металла. Горелку перемещают справа налево, сопло наклонено в сторону выполненного сварного шва, а струя пламени прогревает линию сварки.

Если сварочный шов должен быть расположен в углу, то в зависимости от формы детали предпочтительнее выполнять сварку встык отогнутой кромки одного листа с прямой кромкой другого листа и последующей рихтовкой.

На практике иногда невозможно производить поперечную сварку. Но независимо от направления перемещения сопла горелки оно всегда наклоняется в сторону выполненного сварного шва.

В кузовных жестяных работах сварку обычно проводят без присадочного металла. Один из свариваемых листов при этом является неподвижным, а другой приваривают сразу, держа горелку в одной руке и направляя второй рукой привариваемый лист так, чтобы кромка листа была точно установлена для сварки.

Если сварка производится с присадочным металлом, то его удерживают симметрично соплу, погружая конец присадочного металла короткими быстрыми движениями в расплавленный металл шва.

На несъемных деталях автомобиля, особенно в том случае, когда деталь невозможно расположить так, чтобы произвести горизонтальную сварку, применяют левую сварку по месту. В этом случае сварочный шов может располагаться в наклонной или вертикальной плоскости. Для выполнения такой сварки устанавливают сопло с производительностью приблизительно на 30 % меньше той, которая необходима для горизонтальной сварки листов такой же толщины.

Сварка точками

Это предварительная прихватка, заключающаяся в скреплении двух соединяемых деталей короткими сварными строчками, которые называют сварными точками. Эти точки удерживают кромки в необходимом положении в процессе сварки. Сварные точки должны быть достаточно прочными, чтобы под действием расширения при сварке не происходило их разрыва, и в то же время не должны быть длинными, чтобы их можно было легко разрушить при необходимости подгонки деталей. Сварные точки не должны сильно превышать толщину свариваемой детали, чтобы не являться помехой в процессе выполнения окончательной сварки. Первую точку желательно выполнить посередине линии сварки.

Если сварной шов формирует угол, то первую точку следует выполнить в вершине угла. Если сварка предназначена для ремонта излома, то первую сварную точку выполняют в месте начала излома на листе. Далее сварные точки располагают с интервалом не более 30 толщин свариваемого листа.

Сварные точки выполняют начиная от первой, направляя горелку в направлении не схваченных точками участков. При нагреве кромок происходит их расхождение, однако при охлаждении, следующем после плавления, происходит усадка, вызывающая сближение кромок.

При сварке точками замкнутого шва прямоугольной формы вначале выполняют точки на двух наиболее плоских сторонах, расположенных противоположно друг другу, а затем на двух других более выпуклых сторонах, так как в результате неизбежного защемления деформация, вызванная удлинением, будет временно акцентироваться в центре.

Не следует вначале соединять точками два конца сварного шва, а затем выполнять промежуточные точки, так как при этом будет возникать расширение в противоположных направлениях, которое приведет к деформации кромок, вызывающей либо их перекрещивание, либо изменение уровня расположения.

При сварке без присадочного металла расплав каждой кромки может с трудом соединяться друг с другом. В таком случае нужно немного поднять горелку, что обычно приводит к образованию единого расплава металла. Следует дать сварной точке затвердеть до ее почернения.

Если нарушился уровень расположения кромок или кромки, не прихваченные точками, налезают друг на друга, нужно подрихтовать последнюю точку. При слишком толстых не соединенных точками кромках необходимо полностью охладить последнюю точку, что приведет к максимальной усадке металла. Если и этого окажется недостаточно, следует произвести сварку более близко расположенными точками, расплавляя небольшие капли присадочного металла.

После точечного прихвата следует произвести подрихтовку всей линии стыка, соединенного сварочными точками.

Сварка на горизонтально располагаемых деталях кузова

Для выполнения такой сварки, так же как и для прихватки точками, на горелку устанавливают сопло, соответствующее толщине сварки. Нормальным расходом газа считается 100 л/ч на 1 мм толщины сварки. Для меньшей горелки принимают и меньший расход. На практике стандартный расход составляет 50–70 л, ведь листовая обшивка кузовов легковых автомобилей имеет толщину менее 1 мм.

Чтобы удлинение зоны жидкого расплава, расположенного с ним в непосредственной близости, не вызывало расхождения металла, сварку начинают с внутренней части шва и сплошным швом направляются к краю листа, т. е. выполняют закраину. Затем производят сварку от начала закраины в направлении второго конца свариваемых листов. Если требуется заварить трещину, то конец трещины играет роль закраины.

Если вырез, который подлежит сварке, имеет форму угла, сварку начинают с вершины угла и ведут ее в направлении одного края, а затем другого. Если сваривают детали, образующие отверстие посередине панели, то сваривают попарно две противоположные стороны. Перед сваркой производят тщательную регулировку пламени, а затем подводят его на расстояние около 1 мм до поверхности металла. Сопло наклоняют под углом ≈45° к оси сварного шва. Как только металл расплавится, горелку равномерно перемещают без смещения в боковом направлении. Поддерживают нормальное плавление металла путем изменения скорости подачи и корректировки угла наклона горелки.

При увеличении наклона сопла проникновение зоны расплавленного металла уменьшается. Поэтому при сварке угол наклона сопла изменяется в пределах 15–45°. Во всех случаях надо иметь наготове пруток присадочного металла, чтобы заполнить случайно образовавшееся при сварке отверстие.

С внутренней стороны сварочный шов должен представлять собой тонкую линию непрерывно расплавленного металла. Сварочный шов должен иметь небольшую ширину (в пределах 3–4 толщин свариваемого листа). После сварки металлу дают охладиться, не смачивая его. Сварочные швы и их закраины необходимо затем отрихтовать, следя за тем, чтобы металл сильно не вытягивался.

Вертикальная сварка двойным швом

Этот тип сварки с высокой надежностью подходит лишь для сварки внутренних деталей, например лонжеронов. Применяют сопло с расходом 60 л/ч. Для прихватывания сварными точками зазор между листами принимают равным двум толщинам. Горелку удерживают под углом около 30° к горизонтали, а присадочный металл – под углом 20° к горизонтали.

В отличие от других способов, сварку здесь начинают с создания отверстия. Затем начинают подачу горелки и присадочного металла. Отверстие необходимо сохранять в течение всего процесса сварки. Таким образом, расплавленный металл удерживается отверстием в процессе затвердевания, при этом проникновение расплавленного металла в шов уверенное.

Сварка по внутреннему углу

Горелку перемещают в том же направлении, что и при левой сварке. Устанавливают сопло с расходом 125 л/ч. Сопло наклоняют под углом 45° и удерживают его в плоскости, проходящей через биссектрису внутреннего угла. Присадочный металл располагают симметрично под тем же углом и перемещают по небольшому участку круговой дуги, чтобы заполнить сварочный шов вдоль вертикального листа, а затем остальную часть шва. Это делается для компенсации стекания жидкого металла на горизонтальный лист, в результате чего на вертикальном листе могут образовываться желобки, а иногда и отверстия.

Для равномерной плавки двух соединяемых кромок можно корректировать расположение сопла горелки. Для облегчения работы каждый раз, как только возможно, свариваемые детали располагают так, чтобы поверхность жидкого металла сварного шва располагалась горизонтально.

Сварка по наружному углу

Перемещение горелки при данном способе производится так же, как и при левой сварке. Используют сопло с расходом 75 л/ч. Свариваемые листы располагают так, чтобы их края образовывали фаску. При возможности следует размещать свариваемые детали так, чтобы фаска располагалась плашмя. В противном случае необходимо удерживать сопло горелки почти горизонтально, что задерживает расплавленный металл.

Этот способ сварки можно практиковать с присадочным металлом или без него. Но сварной шов трудно подвергается рихтовке, следовательно, кромка шва останется деформированной.

Основные методы сварки металлоконструкций

Напоследок вкратце рассмотрим основные способы монтажа, применяемые в строительстве для изготовления металлических конструкций с помощью сварки.

Монтажные стыковые швы прокатных балок (рис. 113, а) выполняют сначала на толстом, а затем на тонком металле. Поэтому сначала накладывают швы полок (1 и 2), а затем – стенки (3).

При изготовлении сварных балок с совмещенным стыком угловые швы соединения стенки с полкой (4) выполняют в последнюю очередь (рис. 113, б). Продольные швы не доводят до конца балки на величину, равную одной ширине полки (для низкоуглеродистой стали) или двум (для легированной стали).

Если толщина полок разная, балка получается со смещенным стыком (рис. 113, в). Вначале выполняют стыковой шов полки с большей толщиной (1), а затем с меньшей (2). Желательно, чтобы угловые швы (4) накладывали одновременно два сварщика от концов к середине монтажного стыка.

Рис. 113. Методы сварки металлоконструкций (цифры обозначают последовательность выполнения швов):

а – прокатные балки; б – сварные балки с совмещенным стыком; в – сварные балки со смещенным стыком; г – фермы; д – последовательность выполнения продольных швов; е – настил; ж – резервуар; з – газовая сварка труб левым способом; и – то же правым способом; к, л – газовая сварка неповоротных стыков; м, н – электродуговая сварка труб с поворотом на 180° (точками показано начало шва, стрелками – его окончание)

Узел фермы сваривают последовательно – от середины фермы к опорным узлам (рис. 113, г). Сначала выполняют стыковые, а затем угловые швы. Если швы разного сечения, то вначале накладывают швы с бóльшим сечением, а затем с меньшим.

Каждый элемент при сборке прихватывают швом длиной 30–40 мм. Близко расположенные швы нельзя выполнять сразу. Вначале дают остыть тому участку основного материала, где будет накладываться близко расположенный шов. Это снизит перегрев металла и пластические деформации. Конец продольного шва выводят на торец привариваемого элемента на длину 20 мм (рис. 113, д).

Методы стыковых и нахлесточных соединений листовых материалов уже были рассмотрены довольно подробно. Но при изготовлении крупных конструкций, например металлических настилов, обшивок, цистерн и т. п., особое значение имеет порядок сваривания отдельных листов, цель которого – снизить неизбежные деформации. Порядок выполнения швов при сварке таких элементов для плоских конструкций показан на рис. 113, е, а для цилиндрических – на рис. 113, ж.

При газовой сварке трубопроводов на поворотных стыках трубы ∅14–48 мм с толщиной стенки до 3 мм сваривают левым способом (рис. 113, з), а трубы 57—159 мм с толщиной стенки более 3 мм – правым способом (рис. 113, и). При этом сварочная ванна должна располагаться ниже верхней точки трубы. В случае работы с неповоротными стыками сварку ведут встречными швами. При диаметре труб до 100 мм включительно таких швов два (рис. 113, к), на трубы толще 100 мм накладывают 4 шва (рис. 113, л). Сварку выполняют преимущественно правым способом. Во время сварки одного стыка не допускаются перерывы в работе. Присадочный пруток располагают более полого к изделию, а по окончании сварки пламя горелки отводят от расплавленного металла постепенно.

При электродуговойсварке трубопроводов стыки труб ∅219 мм и менее независимо от толщины стенки выполняет один сварщик. Стыки труб большей толщины сваривают одновременно два сварщика. При сварке толстых труб обязательна разделка шва, швы выполняются многопроходными. Корневой шов выполняют электродом ∅3 мм, а число слоев зависит от толщины стенки:

После каждого прохода обязательно зачищают поверхность предыдущего шва от шлака. Сварку ведут как можно более короткой дугой. Ширина шва должна перекрывать ширину разделки на 1,5–2 мм в каждую сторону. Облицовочный шов выполняют так, чтобы он имел плавное сопряжение с поверхностью трубы. В отличие от сварки газовой, при сварке дугой встречные швы выполняют так, чтобы сварка следующего шва велась на максимальном удалении от только что выполненного предыдущего (рис. 113, м – н).

Вместо заключения

Техника безопасности при сварочных работах

Любые сварочные работы представляют реальную опасность для здоровья сварщика. Но избежать этих опасностей совсем несложно. Нужно лишь соблюдать правила техники безопасности, которые созданы для вашей же защиты. Эти правила сводятся к очевидным истинам. Нельзя приступать к работе, думая только о сварке. В первую очередь подумайте о себе. Ни один сварочный шов не стоит удара током или ожога. Если сэкономить на качественной маске или очках, испортить зрение очень легко, а купить новые глаза уже не удастся. Если не надеть респиратор при работе в помещении, можно быстро получить сильное отравление. К тому же ожоги и «зайчики» сильно отвлекают и не дают сделать хороший шов.

Техника безопасности при газопламенной обработке

Газопламенная обработка связана с использованием горючих взрывоопасных газов. Это требует соответствующего отношения к организации труда. В разделе, посвященном технологии газовой сварки, были достаточно подробно описаны приемы безопасного обращения с газовым оборудованием. Однако основные положения стоит повторить.

Нельзя работать в непосредственной близости от легковоспламеняющихся, горючих материалов, таких как бензин, керосин, стружка и др. Расстояние от места сварки до ацетиленовых генераторов должно составлять не менее 10 м, до отдельно стоящих баллонов с горючими газами – не менее 5 м. Эти же нормы относятся и к разведению открытого огня и курению.

Используемые газы опасны лишь в закрытых местах. Поэтому нельзя проводить сварку внутри резервуаров и в помещениях без вентиляции. Снаружи должен находиться кто-нибудь, способный оказать помощь в случае необходимости.

Вентили кислородных баллонов, кислородные редукторы и шланги следует предохранять от попадания на них смазочных материалов. Все соединения любых редукторов должны быть герметичны.

Во время хранения и эксплуатации нельзя подвергать баллоны с газами нагреву, так как из-за этого в них повышается давление, что может привести к взрыву. Их следует защищать от воздействия солнечных лучей и устанавливать в стороне от электрических проводов и нагретых предметов.

Замерзшие газогенераторы, головки кислородных и ацетиленовых баллонов можно отогревать только горячей водой, не имеющей следов масла, или паром.

Глаза защищают очками с зелеными или голубыми стеклами. Для работы не требуется специальной одежды, однако в одежде из синтетических материалов работать нельзя.

И не забудьте захватить к месту сварочных работ ведро с чистой водой для охлаждения горелки.