Сварка двутавровых балок

Сварка двутавровых балок
Содержание
  1. Что представляет собой двутавровая балка
  2. Виды стыковки двутавровых балок
  3. Сварная стыковка
  4. Сварное соединение с использованием накладок
  5. Сварное соединение балок под прямым углом
  6. Технология производства сварных балок двутаврового сечения
  7. Изготовление
  8. Процесс изготовления
  9. Замена швеллерами
  10. Дефекты сварочных работ
  11. Преимущества применения сварных балок
  12. Узлы крепления сварных двутавровых балок
  13. Жесткий узел: для статических нагрузок
  14. Шарнирный узел: для динамических нагрузок
  15. Область применения
  16. Главные достоинства применения сварных двутавровых балочных конструкций
  17. Как сварить двутавровую балку самому: основные этапы, особенности, возможные деформации
  18. Актуальность вопроса
  19. Преимущества двутавровых балок
  20. Процесс изготовления
  21. Возможности
  22. Варианты сварки швеллеров
  23. Сварка встык
  24. Сварка при помощи накладок
  25. Соединение внутрь
  26. Смещенное соединение
  27. Сварка двутавровых балок между собой встык — Справочник металлиста
  28. Общие сведения о швеллере
  29. Трудности соединения швеллеров
  30. Электродуговая сварка
  31. Газовая сварка
  32. Распространенные варианты соединения швеллеров
  33. Сварка швеллеров согласно ГОСТу.
  34. Сварка встык
  35. Сварка с накладками

Что представляет собой двутавровая балка

В строительстве этот элемент используется очень часто. Представляет собой металлический шарнир, состоящий из трех частей: верхней и нижней полок, между которыми заключена вертикальная стенка. Конструкция монолитная. Он может быть изготовлен методом прокатки или сварки.

Роликовые балки изготавливаются в промышленных цехах из цельного металлического прутка. Заготовка, предварительно нагретая до температуры процесса, пропускается через роликовые петли. В результате он меняет форму. В результате получается двутавр – цельнометаллическое изделие с большим запасом прочности.

Сварка конструкций осуществляется из отдельных заранее подготовленных элементов. Ремень и две металлические полки собираются вместе. Для производства двутавровой сварной балки используются разные марки стали.

Виды стыковки двутавровых балок

По типу обработки деталей они делятся на два типа — сварные и болтовые. Есть еще заклепочное соединение (разновидность болтового соединения), но оно сейчас практически не используется. Давайте подробнее рассмотрим современные технологии.

Сварная стыковка

В этом случае двутавры соединяются через прокладку или с помощью накладок. При выборе первой технологии прокладку вырезают из стальной пластины, по толщине сопоставимой с полками. По сути, это прямоугольная деталь, размеры которой немного больше ширины и высоты балочной части. Алгоритм действий следующий:

  • Два соединенных участка балки укладывают на горизонтальное основание, что обеспечивает соосность свариваемых элементов.
  • Их концы в местах сварки предварительно подгоняют подрезкой под прямым углом.
  • Края скошены под углом 45º для получения более глубокого шва.
  • Обе детали и прокладка между ними крепятся к станине хомутами и привариваются к прокладке с двух сторон. Обычно после крепления сначала привариваются полки, а затем стенки.

Сварка также выполняется без снятия фаски. В этом случае детали сначала соединяют точечной сваркой с зазором в два диаметра электрода, который будет использоваться для основного сварного шва, и проверяют геометрию стыка. Затем осуществляют сварную заливку отверстий.

Преимущества соединения балок через прокладку – простота и малая трудоемкость. Эта технология не требует точной подготовки кромок.

Сварное соединение с использованием накладок

Соединение балок с помощью накладок намного прочнее соединения через прокладку, поэтому применяется в ответственных строительных конструкциях. Для соединения подготовлены четыре прямоугольные площадки – две на стену (с обеих сторон) и две на полки (по одной на каждую). Он имеет несколько функций:

  • Подушки для полок должны быть не меньше ширины самой полки, а для настенного элемента они должны быть достаточно широкими, чтобы поместиться поверх стены, не создавая зазора.
  • Накладка на стену может быть как прямоугольной, так и ромбической формы – со срезанными углами. При этом оба края накладки должны быть симметричны по отношению к оси бруса.

Технология подключения следующая:

  • Оба конца брусков подворачивают под прямым углом, края зачищают на 1 см по каждой плоскости, в них вырезают фаски под углом 45° для более прочного шва.
  • Детали крепят торцом друг к другу с минимальным зазором на станине, схватывают и проверяют совпадение осевой геометрии.
  • Затем сначала привариваются полки, затем стенки.
  • На втором этапе сварные швы полученной балки зачищают болгаркой, снова устанавливают на станину и фиксируют хомутами вкладыша.
  • Каждая нажатая подушечка обваривается по всему контуру.

Преимущество соединения балок с помощью накладок состоит в том, что общая длина накладных швов заметно больше, чем длина шва в стыке через проставку. Именно поэтому накладная стыковка считается более надежной, она способна выдерживать большие деформационные нагрузки.

Сварное соединение балок под прямым углом

Чтобы он был прочным, рекомендуется использовать следующую технологию:

  • В верхней полке основного бруса вырежьте равнобедренный треугольник со сторонами от края полки к стене.
  • Отрежьте верхнюю полку прикрепленной балки так, чтобы форма совпадала со срезанным углом главной детали.
  • Отрежьте нижнюю полку соединяемой балки так, чтобы стенки обеих частей соприкасались под прямым углом.
  • После подгонки соединения, шлифовки всех торцов шлифовальным кругом и снятия фаски приступайте к сварке. Скрепите детали струбцинами так, чтобы зазор между ними был минимальным. Закрепив и проверив геометрию, приварите контуры полок, затем стенок. Для увеличения прочности соединения приварите на полки прямоугольные пластины.

Аналогичным образом соединяются балки под другими углами, при этом вырезы для полок формируются шаблонами и фурнитурой.

Технология производства сварных балок двутаврового сечения

Мелкие детали изготавливают с помощью электродуговой или аргонной сварки в зависимости от марки металла, его свариваемости.

Для производства сварных балок промышленным способом используются специальные сварочные линии. Флюсы используются для защиты ванны расплава от окисления.

Сварка балки в автоматическом режиме аналогична ручному изготовлению двутавра. Важнейшие технологические этапы:

  1. резка листового металла на полосы нужной ширины на терморезке с программным управлением, средняя скорость резки 1 м/мин.
  2. торцевая фрезеровка на плоскофрезерных станках уменьшает зазор стыка между стеной и полкой, улучшает качество сварки;
  3. процесс монтажа двутавра осуществляется на высокой скорости на специальном станке, металлические полосы фиксируются прижимными приспособлениями с гидроусилителями; сначала делается Т-образный стык, затем крепится вторая стенка; такую ​​конструкцию удобно сваривать;
  4. сварочные работы ведут на машинах портального типа двух типов: а) неглубоко сваривают два шва наклонными электродами; б) шов в «лодочке» выполняется поэтапно: сначала с одной стороны двутавровой перегородки, затем с другой; металл проваривается на большую глубину;
  5. последний этап – правка двутавра на специальных роликах, устраняются небольшие перекосы, возникшие при сборке и сварке профиля.

 

Производительность сложных линий высокая, швы прочные, процент брака низкий.

Изготовление

Изготовление двутавров методом сварки – достаточно сложный процесс. Должен соблюдаться широкий спектр правил, правил техники безопасности и технологических требований. Готовое изделие должно обладать строго определенной жесткостью, прочностью, плотностью и многими другими показателями.

Среди всех свойств особое место занимает плотность – чем она выше, тем качественнее пучок. Наряду с этим всегда остается актуальным вопрос бережного использования сырьевых и энергетических ресурсов. В настоящий момент специализированные институты придают большое значение разработке новых типов двутавров. Основным направлением научной работы является снижение металлоемкости конструкции при сохранении показателей прочности и надежности.

Что касается массового производства сварных балок, то этот процесс достаточно экономичен. На сегодняшний день технология успешно конкурирует с традиционным методом прокатного производства. Производство сварных балок можно разделить на несколько этапов:

  1. Предварительно рассчитаны оптимальные параметры жесткости и прочности будущей конструкции. Проверяется качество стали, используемой в производстве.
  2. Готовятся элементы будущего двутавра. Из металла определенной марки нарезаются полосы нужной длины.
  3. Торцы элементов в конструкции будущего фрезеруются. Это важный момент: необходимо, чтобы элементы были прочно прикреплены друг к другу. Соединение должно быть максимально прочным и жестким. Торцы обрабатываются на специальном оборудовании – обрезно-фрезерных станках.
  4. Сборка. Важно правильно выставить и зафиксировать элемент. Полки должны быть параллельны друг другу, а стена строго перпендикулярна. Необходимо соблюдать симметричность стен. Если речь идет о небольшом производстве, желательно отдать предпочтение ручной сборке. Серийное производство организовано на автоматизированных сборочных линиях. Например, в серийном производстве используется стан Z15, предназначенный для сборки балок. Отличается высокой производительностью. Сборка делится на два этапа. Первый – собрать тройник из вертикальной стены и горизонтальной полки. На втором этапе добавляется еще одна полка, и в результате получается полноценный двутавр.
  1. Затем составные балочные элементы свариваются. При этом могут использоваться разные технологии сварки. Двумя наиболее используемыми являются:
    • сварка наклонным электродом. Способ подходит для одновременной сварки двух швов. Только нужно учитывать, что нагрев металла будет неглубоким;
  2. лодочный метод сварки. Этот вариант позволяет глубоко прогреть металл. Следовательно, шов более прочный. Но время, потраченное на формирование, будет велико.
  3. В промышленном производстве используются мощные сварочные аппараты, способные соединять детали под давлением. В настоящее время существует несколько вариантов исполнения сварочных агрегатов для серийного производства сварных двутавров. Таковы, например, сварочные манипуляторы. Они характеризуются высокой степенью автоматизации. Еще один вариант — самоходные тракторы, предназначенные для сварки крупных заготовок. Хотя это простой и в то же время надежный метод для массового производства, он не подходит. Небольшие компании ориентируются на ручную сборку. Поэтому их продукция стоит намного дороже.
  4. После завершения всех вышеперечисленных циклов корректируется геометрия конструкции. При сварке нагрев и охлаждение стенок может привести к изменению угла между элементами изделия. Требуется редактирование геометрической формы. Поэтому двутавр направляется по специальной правильной линии, представляющей собой систему роликов. На выходе получается готовое изделие геометрически правильной формы.

Процесс изготовления

 

В качестве деталей для сварки двутавров рекомендуется использовать легированную сталь. Изделия из него хорошо впишутся в дизайн частного дома, но при масштабном строительстве этот материал плохо работает.

изготовление двутавра – процесс кропотливый, и если у вас нет опыта сварки, лучше нанять для этого мастера. Если вы полны решимости все делать самостоятельно, следующие советы для вас.

Первым шагом является подготовка всех деталей, которые впоследствии станут балкой. Необходимо точно рассчитать размеры компонентов и уровень давления, который они должны выдерживать. С помощью струбцин соедините детали в единое целое с учетом ребер жесткости. Начать сборку будет проще с вертикальных деталей.

Важно найти помощника, так как детали тяжелые и в одиночку соединить их непросто. Для создания двутавра рекомендуется автоматическое или полуавтоматическое сварочное оборудование.

Важно наличие флюса – благодаря ему материал не будет брызгать по бокам. Также можно использовать технику с использованием стержня-электрода, но этот способ более трудоемкий. Наконец, изделия обрабатываются антикоррозийным составом.

Сварка своими руками – это всегда риск. Неправильное выполнение работ может привести к деформации всей конструкции как до, так и после монтажа.

Для уменьшения внутренних деформаций применяют различные приемы и последовательности сварки швов. Наиболее важными являются каскадный и обратноступенчатый способы создания шва.

Замена швеллерами

Сварка двутавровых балок
На практике при возведении строительных конструкций иногда применяют сварку швеллеров между собой для получения двутавра. Если вместо предусмотренных проектом двутавров используются швеллеры, такая замена должна быть согласована.

Согласие на использование альтернативного материала отражено в изменениях, внесенных в соответствующие части рабочего проекта. Возможность замены определяется по результатам проверочных расчетов на прочность, выполненных конструкторами.

Способ применяемой сварки швеллеров между ними также определяется расчетом. Это может быть сварка непрерывным или прерывистым швом, а также с использованием соединительных пластин.

При сварке швеллеров сплошным швом в результате температурных деформаций металла может возникнуть скручивание профиля. Этого явления можно избежать, используя специальные фиксаторы, а также накладывая сварочные швы на небольших участках, при этом стороны соединяемых профилей чередуются.

При необходимости удлинить такую ​​конструкцию выполняется стыковая сварка швеллеров. Места стыковой сварки швеллеров, образующих двутавр, не должны совпадать. Для усиления конструкции сварной шов можно усилить накладкой.

Дефекты сварочных работ

Ошибки могут возникать из-за нарушений требований технологического процесса, некачественного исполнения и других причин. Наиболее распространенные проблемы связаны с изменением кристаллической структуры металла под воздействием высокой температуры. Образуются новые кристаллические зерна, обладающие совершенно другими свойствами по сравнению с исходными.

Дефекты влияют на прочность и жесткость конструкции, снижая эти показатели. Страдает и стойкость металла к коррозии. В целом, количество дефектов делает эксплуатацию готового изделия невозможной. Все двутавры проверяются на такие дефекты.

Преимущества применения сварных балок

Сварные двутавровые балки применяются при строительстве зданий различного типа. По сравнению с металлическими конструкциями другой конфигурации они имеют важные преимущества:

  • не имеют ограничений по размерам, в то время как для сборных металлоконструкций и швеллеров такие параметры установлены;
  • готовое изделие отличается высоким качеством, прочностью, надежностью и долговечностью;
  • в процессе производства практически отсутствуют вредные отходы, представляющие опасность для людей и окружающей среды;
  • можно изготовить на заказ с заданной длиной;
  • при необходимости сечение готового изделия можно изменить, что помогает создавать сложные архитектурные композиции.

Балки могут быть сварены из стали разного качества. Для крыш с небольшой нагрузкой можно выполнить конструкцию из углеродистой стали, а в местах, где планируются большие механические нагрузки, следует отдать предпочтение установке двутавровых балок из легированной стали. Такое разнообразие позволяет оптимизировать затраты на строительство и снизить их по сравнению с тем, если бы балочные конструкции изготавливались только из высокопрочных металлов. Кроме того, расход материала можно уменьшить за счет оптимизации поперечного сечения готового изделия.

Узлы крепления сварных двутавровых балок

Итак, теперь займемся опорными узлами металлических двутавров. Их опора на стальной столб (опора) может быть жесткой или шарнирной, то есть подвижной.

Собственно соединение готовых сварных балок между собой в процессе монтажа может осуществляться двумя способами:

  • Первый заключается в том, что двутавры сначала привариваются к специальной пластине, а сварка ведется уже по контуру профиля клиновыми сварными швами. Преимущество именно этого метода в том, что нет необходимости отделять края балок.
  • Второй способ заключается в использовании подушек, которые монтируются симметрично продольной оси, обрезаются и обвариваются косыми швами. Это позволяет избежать проблем с наплавкой шва на всю сторону футеровки. Этот способ сварки подходит для конструкций с небольшой будущей нагрузкой, т.е только для строительства частного жилого дома.
  • Сварные балки также могут быть соединены болтовым соединением – это съемный метод, который необходим для того, чтобы в конструкции не было остаточных напряжений, а сама конструкция крыши была устойчива к ударным и вибрационным нагрузкам. А также когда нет возможности пригласить профессиональных сварщиков.

Вот интересное видео, в котором сравниваются оба типа соединения балок:

Как вы уже поняли, сварная металлическая балка в большинстве случаев связана со сваркой, реже с болтами и еще реже с заклепками. Все это напрямую влияет на стоимость установки таких балок.

Что касается заклепок, то работа с ними наиболее трудоемка, но иногда, к сожалению, без таких элементов не обойтись. Например, если балка будет постоянно подвергаться вибрациям (будет использоваться такое оборудование), ее не следует слишком жестко связывать с конструкцией.

Если вы собираетесь соединять всю металлоконструкцию болтами, то:

  1. Нужен крепеж нормальной и повышенной точности. Только в местах тех стыков, где будет нагрузка на разделку, нельзя использовать болты нормальной или грубой точности.
  2. В балке нужно заранее сделать отверстия (или заказать что-то подобное на заводе) так, чтобы внешний диаметр самого отверстия был всего на 2-3 мм больше, чем внешний диаметр болта. Такая конструкция будет устойчива к деформации, да и сборка в целом проще.
  3. Прецизионное болтовое соединение хорошо подходит для труднодоступных мест, где клепка невозможна. Но вот диаметр отверстий нужно сделать больше уже на 0,3 мм, чтобы крепеж легко выдержал приходящую нагрузку.

Итак, теперь рассмотрим такой важный этап, как подготовка основной балки из второстепенной. Делайте все пошагово:

  • Шаг 1. В верхней части основной балки сделайте треугольный вырез точного размера.
  • Шаг 2. Приварите накладку к нижней части основной балки.
  • Шаг 3. В нижней части вспомогательной балки сделайте вырезы, которые будут равны половине ширины нижней части основной балки.
  • Шаг 4. Теперь верхней части второстепенной балки нужно придать треугольную форму, такую ​​же, как в верхней части основной балки.
  • Шаг 5. Далее осуществляем монтаж: сначала основной балки, потом второстепенной, и все это – с помощью накладки.
  • Шаг 6. И, наконец, последний этап – установка стыка верхних частей со стенками, где к нижним частям балок также приваривается накладка.

Также можно крепить металлические двутавры друг к другу болтовым соединением. Этот способ необходим, когда время от времени приходится собирать или разбирать то или иное устройство. Преимущество такого соединения в том, что в конструкции отсутствуют остаточные напряжения. Что само по себе хорошо, ведь тогда перекрытие будет более устойчивым к ударным нагрузкам, а кроме того, для изготовления узла не нужно будет приглашать профессионального сварщика.

Жесткий узел: для статических нагрузок

Балка может поддерживаться сверху, непосредственно посередине профиля колонны, или балка может крепиться сбоку. Так в колонне не только нагрузка от давления, а действие всех сил, поэтому ее надо делать прочнее и надежнее, а это уже перерасход металла.

Иногда также необходимо провести через пролет две балки, тогда они соединяются болтами и между двумя ребрами устанавливаются пластины. Важно помнить, что металлы подвержены тепловому расширению из-за перепадов температуры, а потому нужно оставлять небольшое расстояние для их малозаметного перемещения.

Для передачи поперечной сжимающей силы кромку балки располагают так, чтобы при монтаже она находилась непосредственно над полкой колонны. При этом балка соединяется с колонной при помощи специальной накладной пластины, причем желательно сразу с двух сторон. Но так, чтобы не образовывался слишком тугой узел.

Вот наглядный пример, как совместить сварные балки на двух пролетах, чтобы не создавать точечных напряжений на стене межэтажного перекрытия:

Чтобы выполнить жесткое соединение балки, необходимо болтовое или сварное соединение:

Шарнирный узел: для динамических нагрузок

Теперь о шарнирной опоре сварной балки. Делается с помощью опорного ребра на опорном столе, на которое должна передаваться вся нагрузка. Вы должны сделать сам стол из листовой стали.

Приварите стол с трех сторон бруса и сделайте ширину на 2-3 см больше, чем край бруса. Таким образом, опорное ребро должно полностью лежать на опорном столе.

Область применения

Двутавровые балки сварного типа широко применяются в различных областях строительства. Они востребованы при создании:

  • несущие конструкции: каркас, фундамент, опоры и др.;
  • перекрытия между этажами;
  • жилые дома;
  • мосты, эстакады и путепроводы;
  • универмаги и торговые центры;
  • виадуки и туннели;
  • стадионы и другие объекты.

Благодаря тому, что сварная балка обладает высокой прочностью и надежностью, ее используют практически во всех отраслях строительства.

Главные достоинства применения сварных двутавровых балочных конструкций

Такая конструкция, как двутавр, имеет ряд преимуществ, отличающих ее от других металлических конструкций, применяемых в строительстве:

  • Сварные двутавровые металлоконструкции способны выдерживать огромные статические и динамические нагрузки без потери эксплуатационных характеристик. Благодаря этим свойствам в большинстве случаев армирование двутавра не требуется.
  • Легкая транспортировка и относительно простой монтаж делают двутавровые балки незаменимыми при возведении быстровозводимых конструкций.
  • Такие балки чрезвычайно популярны и широко применяются для строительства зданий и сооружений самого разного назначения, поэтому цены на них достаточно демократичны. Чтобы купить такие металлоконструкции, достаточно зайти на сайт ближайшего производителя и перейти в раздел — Хочу продать двутавр. Большинство компаний предлагают широкий ассортимент двутавровых металлоконструкций в наличии на складе, а также изготавливают их на заказ. Позвонив в отдел маркетинга, также легко узнать, сколько стоит балка интересующей вас марки в зависимости от тоннажа.

Как сварить двутавровую балку самому: основные этапы, особенности, возможные деформации

Как сварить двутавр встык?

Двутавр, также известный как двутавр, представляет собой элемент, который используется при возведении конструкций уже довольно давно. Раньше его применяли только в крупном промышленном строительстве.

И сейчас двутавр все чаще встречается в небольших частных строительных работах. Такое распространение обусловлено запуском в производство двутавров особой конструкции.

Их используют при строительстве гаражей, небольших магазинов, загородных домов и хозяйственных построек.

Актуальность вопроса

Как сделать двутавр самостоятельно? Мы поделимся с вами основными этапами этого процесса и расскажем о нюансах, которые важны в процессе, если вы хотите избежать деформаций.

Сварная двутавровая балка изготовлена ​​из черного металла. По контексту напоминает букву «Н». При изготовлении двутавра дважды используется тавровое соединение. Благодаря этому он получил свое имя.

Типы двутавров:

  • прокатка – заготовки для них прокатывают по станку;
  • составной (сварной) – несколько изделий на производстве свариваются друг с другом; они используются чаще всего, так как при необходимости их можно изготовить на строительной площадке.

Преимущества двутавровых балок

Двутавровые балки имеют множество преимуществ. Их можно использовать для покрытия больших пролетов. Для этого даже не нужно строить несущую стену. Они устойчивы и могут выдерживать большие вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Двутавры устойчивы к погодным изменениям и коррозии, не горючи. Их использование значительно ускоряет строительство здания. Эти и многие другие причины определяют популярность двутавра в промышленном и частном строительстве.

явные дефекты можно увидеть только у прокатных двутавров. Их максимальный размер составляет двенадцать метров. Если вам нужно больше времени, вы не сможете его найти, потому что на фабриках часто нет подходящих станков. Нет возможности создать индивидуальную аренду, а разнообразие товаров на строительном рынке оставляет желать лучшего. Из-за таких проблем потребители чаще используют плиты для выпечки.

Составной двутавр используется чаще проката по нескольким причинам. Такой брус имеет большую прочность при меньшем весе конструкции. Цены на сварочное изделие ниже, так как оно изготавливается из сплава разных марок стали. Создание проката требует использования только заготовок из одной марки стали.

В строительстве сварной тип изделия более универсален. Использование разной стали позволяет регулировать расход металла в зависимости от нагрузки.

В местах, где нагрузка невелика, можно использовать легкие сплавы, а в частях здания, где давление выше, использовать балки из высокопрочной стали.

А если размер проката ограничен характеристиками и габаритами станка, то сваркой можно изготовить балки любого размера. Делать балку с разной шириной на противоположных концах на вальцовочном станке дорого. С составным типом двутавров такой проблемы нет.

Процесс изготовления

В качестве деталей для сварки двутавров рекомендуется использовать легированную сталь. Изделия из него хорошо впишутся в дизайн частного дома, но при масштабном строительстве этот материал плохо работает.

изготовление двутавра – процесс кропотливый, и если у вас нет опыта сварки, лучше нанять для этого мастера. Если вы полны решимости все делать самостоятельно, следующие советы для вас.

Первым шагом является подготовка всех деталей, которые впоследствии станут балкой. Необходимо точно рассчитать размеры компонентов и уровень давления, который они должны выдерживать. С помощью струбцин соедините детали в единое целое с учетом ребер жесткости. Начать сборку будет проще с вертикальных деталей.

Важно найти помощника, так как детали тяжелые и в одиночку соединить их непросто. Для создания двутавра рекомендуется автоматическое или полуавтоматическое сварочное оборудование.

Важно наличие флюса – благодаря ему материал не будет брызгать по бокам. Также можно использовать технику с использованием стержня-электрода, но этот способ более трудоемкий. Наконец, изделия обрабатываются антикоррозийным составом.

Сварка своими руками – это всегда риск. Неправильное выполнение работ может привести к деформации всей конструкции как до, так и после монтажа.

Для уменьшения внутренних деформаций применяют различные приемы и последовательности сварки швов. Наиболее важными являются каскадный и обратноступенчатый способы создания шва.

Возможности

Благодаря применению сварных двутавров можно увеличить пролеты между несущим основанием и, соответственно, уменьшить количество стыков. Покупатели могут заказать готовое изделие нужного размера и сечения. Существует большое количество ГОСТов на производство двутавров, среди которых заказчик может выбрать наиболее подходящий вариант. Сварные двутавровые балки можно использовать при возведении сооружений сложной архитектуры.

Их использование в различных сферах строительства оправдано благодаря большому количеству преимуществ. Балки позволяют повысить производительность и надежность конструкции.

Варианты сварки швеллеров

В зависимости от требований и условий монтажа швеллеры соединяют встык, внутри, с накладкой, со смещением.

Сварка встык

Этот вариант используется для создания швов, не предъявляющих повышенных требований к прочности. Стыковая сварка швеллеров осуществляется с обеих сторон. Если применяется односторонний шов, корень необходимо заварить. При толщине полки 6 — 12 мм кромки обрезают под углом 30°. На более толстом металле угол тупой с V- или Х-образным профилем.

Для сварки швеллеров между собой их устанавливают горизонтально с зазором не более 3 мм. Для точного выравнивания используют центрирующее приспособление, затем фиксируют штифтами с шагом 4 см. Стыковая сварка швеллера осуществляется от центра к краям. Однако эта связь ненадежна. Поэтому, когда расширение балки закончено, оно должно быть усилено накладкой.

Сварка при помощи накладок

Способ дает прочность соединения, которая несколько уступает монолитной. Перед сваркой двух швеллеров их можно размещать с зазором до 8 мм. Накладка размещается со стороны шва. Длина должна быть в 5 раз больше ширины профиля, а толщина не должна быть меньше, чем стенки. Накладка варится с двух сторон, а не рядом с боковыми полками. Остальные отверстия заполнены антикоррозийным материалом. При установке накладок с обеих сторон наружную делают длиннее внутренней.

Соединение внутрь

Для изготовления усиленных балок швеллеры попарно приваривают в короба, соединяющие между собой боковые полки. Технология аналогична стыковому способу, но выполняется с минимальным зазором или без него. Воздуховоды монтируются горизонтально и фиксируются хомутами. Соединение начинается с середины, продвигается к концам. Шов нельзя зачищать болгаркой, так как это снижает его прочность.

Установка короба возможна только в нижнем положении, когда каналы расположены горизонтально. Если это условие невыполнимо, соединение выполняют стыковым швом, усиленным наплавкой.

Смещенное соединение

Метод используется для соединения каналов между собой, если они разного размера. Работы выполняет бригада сварщиков. Сначала стыки соединяются толстым металлом. Сварка встык выполняется по стандартной схеме. Угловые соединения выполняются одновременно двумя сварщиками, которые ведут швы от краев к середине. Продольные стыки не привариваются к кромке балки на ширину профиля из низкоуглеродистой стали, на легкосплавной размер увеличивается вдвое.

Сварка двутавровых балок между собой встык — Справочник металлиста

Стыковая сварка двутавровых балок

Любое сварное соединение ослабляет конструкцию и ее отдельные компоненты.

Поэтому в строительстве для уменьшения сварных соединений при повышенных нагрузках на фермы несущих конструкций принято применять швеллерный и двутавровый металлопрокат.

Швеллерная сварка при монтаже несущих частей конструкции является особо ответственным этапом, но часто вызывает трудности и невозможность соблюдения строгих правил сварки (ГОСТ).

Общие сведения о швеллере

Стальной швеллер представляет собой металлическое изделие, имеющее П-образный профиль поперечного сечения.

Такая конструкция позволяет при минимальном расходе материала, металла добиться высоких конструкционных свойств.

Способы изготовления швеллеров (гибкие на специальном станке или горячей прокаткой) не влияют на выбор способа сварки при их соединении, а только на общие прочностные характеристики.

Основные преимущества швеллера направлены на усиление отдельных компонентов конструкции и заключаются в:

  1. Выдерживает большие осевые нагрузки.
  2. Обладает высоким сопротивлением изгибу при центральной нагрузке.
  3. В возможности соединения без применения сварки.

А также те же преимущества являются и недостатками сварочных каналов.

В настоящее время выпускается пять типов каналов:

  • специальный;
  • с полками разного размера;
  • ровная полка;
  • с определенным уклоном поверхностей полки;
  • с параллельными краями.

Наибольшая прочность соединения может быть достигнута при сварке равнополочных швеллеров с параллельными кромками полок. Они наиболее востребованы в строительной сфере.

Трудности соединения швеллеров

Швеллеры хорошо зарекомендовали себя для сборных металлоконструкций, но малейшие погрешности в соединении вызывают критический разрыв прочности всей конструкции. Каждое сварное соединение само по себе ослабляет прочность металлоконструкции на 5-7 %, несмотря на то, что металл шва обладает более высокими прочностными свойствами, чем металл основной детали.

Проблема заключается в самой технике сварки, в правильном предварительном подогреве металла и в опыте сварщика.

Неудобное положение при сборке некоторых устройств, а также неправильно подобранный шов приводит к тому, что близкая зона сварки (зона неравномерного проплавления) теряет до 20 % своей прочности.

Это самые уязвимые стыки и их по два на каждый сварной шов, с обеих сторон. ГОСТ предусматривает наиболее распространенные узловые соединения, но не все.

Исход:

  1. Нельзя пренебрегать всеми рекомендуемыми стандартами по ГОСТу.
  2. Сварка швеллеров по ГОСТ намного прочнее, даже в условиях дополнительного усиления конструкции.
  3. Все дополнительные накладки после сварки встык между ними должны выполняться исключительно снаружи воздуховодов.
  4. Сварка во внутренних углах швеллера только ослабляет общую конструкцию, поэтому сварка во внутренних углах, как и внутри самого швеллера, нежелательна.
  5. Сваривать можно не только по ГОСТу, так как это иногда нецелесообразно, но и исходя из рекомендаций.

Электродуговая сварка

Особенности применения электродов и возможность их выбора по основным характеристикам делают электродуговую сварку наиболее предпочтительной для соединения воздуховодов. Наиболее качественный шов достигается при использовании электродов УОНИ, но есть некоторые особенности их применения.

Рекомендации:

  1. Рекомендуется выполнять соединения внахлест.
  2. Работа с этими электродами требует опыта.
  3. Перед началом работы электрод необходимо прокалить в специальной печи при температуре 250 0С в течение одного часа.
  4. Металл должен быть тщательно подготовлен в соответствии с ГОСТ.
  5. Для сварки необходимо использовать короткую дугу средней мощности с обратной полярностью.
  6. С правильной полярностью сваривать проще, так как электрод горит медленнее, но тогда придется позаботиться о сварочной ванне. Она не должна проходить через арку.
  7. При таком соединении важно проверить наличие внутренних дефектов.

Режим сварки и скорость шва напрямую зависят от выбранного типа соединения, но наиболее оптимальной для ручной сварки является скорость 20 м/ч.

Газовая сварка

При соединении воздуховодов чаще всего отказываются от использования кислородной сварки.

Температура нагрева и большая зона нагрева, а следовательно, еще большая околошовная зона слабого нагрева не способствуют выбору этого способа соединения.

Негативные термические воздействия, а также перегрев зоны сварки приводят к ненужным внутренним напряжениям в металле и к серьезной деформации всей конструкции (балки).

А вот газовая резка с последующей обработкой кромок и газовая сварка для исправления дефектов готовых металлоконструкций используются чаще.

Распространенные варианты соединения швеллеров

Для соединения двух каналов друг с другом используются два основных варианта. Выбор варианта подключения зависит от:

  • от состояния шва;
  • о длине сварного соединения и количестве сварщиков для выполнения;
  • от вида нагрузки и зоны ее воздействия (чаще всего это сжатие, прикладываемое к середине середины сечения);
  • от толщины и типа канала;
  • от максимальной суммарной нагрузки на конструкцию, от требуемой прочности.

Основные виды соединений и наиболее распространенные металлоконструкции из швеллеров достигаются на практике наиболее практичным методом сварки.

Сварка швеллеров согласно ГОСТу.

Применяют электродуговую сварку (ГОСТ 11534) или сварку под флюсом (ГОСТ 15164) электродами УОНИ. Для начала необходимо приварить более толстые элементы — швеллеры к швеллерам, а уже потом менее толстые — стенки.

Сварка встык

Его используют чаще всего, так как он самый экономичный. Если главными критериями соединения каналов являются простота и скорость работы, а не качество и надежность, то стоит остановиться на таком шве.

Сварка должна выполняться с обеих сторон с достаточным проплавлением.

По условиям монтажа и с учетом отсутствия применения такого соединения для сборки отдельных элементов конструкции допускается односторонняя сварка корневой сваркой.

Особое внимание к обработке кромки:

  1. При толщине полки швеллера до 6 мм кромки не скошены.
  2. При толщине полки до 12 мм скос делается под углом 300.
  3. При толщине полки более 12 мм фаску кромок необходимо производить с внутренней стороны швеллера и под тупым углом. При такой толщине можно использовать V-образный и Х-образный шов.

Описание процесса стыковой сварки:

  1. Брус монтируется так, чтобы стены находились в горизонтальном положении.
  2. Края скошены в соответствии с толщиной металла.
  3. Устанавливается вторая балка для сварки швеллера встык с зазором до 3 мм с помощью крана.
  4. Швеллеры крепятся пунктирным швом с шагом 40 мм.
  5. Проверяется правильность полученной структуры.
  6. Основная сварка стыка должна вестись без перерыва, от середины стены в сторону полок.

Чтобы уменьшить как внутренние напряжения, так и общую деформацию балок, рекомендуется также армировать конструкцию сразу после установки балки.

Сварка с накладками

Чтобы избежать распространенного дефекта – трещин, необходимо добавлять вкладыши при стыковой сварке.

Зазор с обработанными кромками в составном стыке не должен быть более 8 мм, а накладка крепится со стороны свариваемых кромок.

Толщина футеровки зависит от режима сварки и толщины основного металла. Для этого типа соединения рекомендуется использовать автоматическую сварку под флюсом.

Все накладки лучше тщательно сваривать по контуру, используя все рекомендации по наложению швов. В ситуациях, когда нет возможности обварить со всех сторон, необходимо заполнить все отверстия антикоррозийной жидкостью.

Описание процесса объединения двух каналов:

  1. Швеллеры свариваются встык по ГОСТу или с предварительной обработкой кромок.
  2. С внутренней стороны шов тщательно зачищают до ровной плоскости.
  3. Внутри швеллера приваривается первая обшивка — стальная полоса той же марки длиной, равной ширине швеллера, умноженной на коэффициент 5. Ширина ленты должна соответствовать ширине швеллера (до закругления к полкам), толщина полосы равна толщине металлоконструкции.
  4. Полоска соединяется швами только по продольным сторонам.
  5. Второй вкладыш выполняет роль ребра и приваривается к обеим сторонам полосы.
  6. Ребро необходимо тщательно приварить по контуру с обеих сторон и приварить вплотную к полосе.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector