По Хуану и сомбреро, или По нагрузке и сварка

Если поврежденный металлический профиль заваривается впопыхах и абсолютно без включения мозгов, то нередко это не улучшает, а лишь ухудшает положение. Мы расскажем о том, какие соображения принять во внимание, чтобы произвести ремонт, умело противодействуя возникающим силам.

Когда речь идет о поломке сельхозорудий или кузовов транспортных средств и прочего, обычно владельцы не мешкая пускают в ход сварочный аппарат. Может, это и неплохо, тем более что в наше время таковой имеется почти в любом фермерском хозяйстве. И, видимо, поэтому практически каждый работник думает, что способен успешно им воспользоваться. Согласны, благодаря широкому, практически стопроцентному распространению сварочных аппаратов с защитным газом даже профанам неплохо удается соединить два куска железа. А вот тыкать электродом оказывается делом куда более сложным, хотя на открытом пространстве и при наличии на свариваемых поверхностях загрязнений этот способ просто незаменим.

К сожалению, при проведении сварочного ремонта не всегда во главу угла ставится качество. Сварены ли два куска железа друг с другом по-настоящему безупречно или просто «склеены» между собой так, что смогут продержаться в таком состоянии недолгое время, зачастую остается лишь гадать. А когда речь идет о восстановлении места излома, требуется максимальная надежность, ведь была же причина, по которой соответствующий конструктивный элемент не выдержал нагрузки.

Возможно, изначально конструктор при проведении расчетов не заложил необходимый запас прочности для той или иной профилированной детали, или транспортное средство во время эксплуатации подвергалось систематическим перегрузкам. Как бы там ни было, вам требуется восстановить по крайней мере первоначальную прочность – тогда при бережной эксплуатации с нормальными нагрузками отремонтированная вещь, по идее, еще послужит. Стальной профиль необходимо безукоризненно проварить по всему сечению, и важнейшей предпосылкой для этого являются правильная подготовка сварного шва и правильное перемещение электрода. Выполнить названные условия целиком и полностью не удается, поскольку даже малейшая избыточная нагрузка может снова привести к поломке. Для того чтобы этого избежать, необходимо усилить место излома.

В обведенной кругом области можно распознать трещину

Вертикальные стрелки означают направление нагрузки, горизонтальные – направление действия силы

«Усилить» может, естественно, означать лишь одно: приварить укрепляющий элемент. Впрочем, это правило будет действовать на сто процентов только для неподвижных конструкций, которые для сельхозтехники являются скорее исключением.

И в случае с кузовами транспортных средств, и тем более в случае с сельхозорудиями мы обычно имеем дело с динамическими нагрузками. Во время эксплуатации та или иная конструкция должна быть способной скручиваться или прогибаться, и зачастую столь незначительно, что это незаметно. В результате произвольно и бездумно установленного упрочняющего элемента от такой способности конструкции не останется и следа, и тогда получится как в известном высказывании: «Хотели как лучше, а получилось как всегда». Таким образом, здесь как ни в какой другой сфере действует старая житейская мудрость: «Семь раз отмерь – один раз отрежь».

Основной вопрос всегда звучит так: как распределяется нагрузка в конструкции? Каково направление воздействия массы или силы? А когда это установлено, возникает следующий вопрос: как будут вести себя отдельные стальные профили в условиях заданной нагрузки? Ко всему прочему, необходимо представить себе так называемые направления действия силы (силовые линии), которые идут вдоль профиля. Эти линии должны проходить через кристаллическую структуру равномерно, без повреждений. Резкие утолщения или изменения структуры поперек силовых линий могут прервать это течение и увеличить риск излома. Столь же вредное воздействие могут оказать и неправильно установленные укрепляющие элементы.

Восстанавливаем сломанную трубу с прямоугольным сечением

В металлоконструкциях трубы с прямоугольным сечением очень востребованы: они обладают высокой прочностью и их легко обрабатывать. Правда, и цена их довольно высока. Естественно, такая труба достигает своей максимальной способности выдерживать нагрузку при вертикальном расположении. Силы в этом случае действуют на трубу сверху, а в некоторых случаях – снизу. Для улучшения скручивающей способности кузова транспортного средства или орудия в качестве альтернативы зачастую используются окантованные Uобразные профили.

Заготовка трубы выправляется исходя из действующей на профиль нагрузки

Излом может произойти скорее всего на боковых стенках трубы с прямоугольным сечением. В этом случае как можно более раннее обнаружение трещины до полного излома трубы дает вам реальное преимущество, ведь трещина имеет свойство расходиться все больше и больше до тех пор, пока труба не сломается полностью.

Процесс ремонта состоит из нескольких этапов: сначала необходимо остановить дальнейший разрыв профиля; затем заварить трещину должным образом; а уж в конце определиться с тем, нужен ли укрепляющий элемент, и если да, то каким образом его следует приварить.

И еще один важный момент: желающий овладеть искусством сварки в совершенстве должен, с одной стороны, придерживаться определенных правил и закономерностей, а с другой – действовать по принципу: «Во всем нужна сноровка, закалка и тренировка», где ключевое слово – тренировка. Даже нашим консультантам, высококлассным инженерам в области сварки, свойственно, как и всем прочим людям, ошибаться, и они постоянно без устали работают над тем, чтобы довести свои профессиональные навыки до совершенства.

Для того чтобы трещина не расползалась дальше, придется или просверлить отверстия четко на ее краях, или сделать по одному поперечному короткому шву на каждой стороне. Следует отметить, что нужного эффекта вы добьетесь лишь в том случае, если точно захватите края трещины. Ну а поскольку на окрашенной или ржавой поверхности распознать их бывает весьма проблематично, мы настоятельно рекомендуем до блеска отшлифовать всю поверхность в непосредственной близости от трещины.

Если вы решили засверлить края трещины, советуем обязательно предварительно их накернить, 6миллиметровое сверло вполне для этого подойдет. Если же вы намерены решить проблему сваркой, придется подготовить пазы с помощью шлифовальной машины или фрезы, лучше всего выбрать высокоскоростную прямошлифовальную машину и острую фрезерную насадку. Профиль необходимо охватить сварочным швом по всей толщине.

Останавливаем трещину

Для того чтобы определить размеры трещины, отшлифуйте ее как следует

Сверло необходимо направлять точно в края трещины. Лучше их предварительно накернить

Короткие выемки под сварку для поперечных швов лучше всего делать с помощью фрезы

Короткие поперечно наложенные сварочные швы останавливают процесс дальнейшего растрескивания

Завариваем трещину

Для начала необходимо разшлифовать трещину под сварку на достаточную глубину – шов, наложенный сверху, мало что даст

Извилистые трещины удобнее готовить под швы с помощью плазмореза

Слишком высокий шов – неоптимальное решение, лучше его отшлифовать!

Для восстановления первоначальной прочности стальной трубы необходимо заварить трещину по возможности без изъянов, причем заварить в буквальном смысле этого слова: максимальная долговечность будет обеспечена лишь в случае охвата сварным швом всей толщины трубы. Поэтому трещину необходимо как следует расшлифовать.

Для этих целей вполне подойдет небольшая болгарка, оснащенная обдирочным шлифовальным кругом. Расшлифуйте трещину почти до конца, оставив тонкий слой материала в самом низу, – его вы расплавите непосредственно при сварочных работах. Открытые Uобразные профили можно, естественно, сваривать с двух сторон.

Трубы с прямоугольным сечением и обычной толщиной стенки можно сваривать одним- единственным швом. На несущих конструкциях тяжелых навесных орудий могут использоваться профили с толщиной стенки 8 мм, здесь подготовка кромки под сварочный шов автоматически делается шире. В этом случае рекомендуется сварить сначала корень шва, а затем – перекрытие. Не старайтесь заровнять шов как можно быстрее, всегда ищите прямое замыкание оставшегося материала. На практике это означает, что сначала шов делается вдоль одной стороны, затем – вдоль противоположной, а в завершение может потребоваться срединный шов.

Но остерегайтесь слишком высокого исполнения шва: на прочность это может повлиять негативно, ведь равномерность прохождения направлений действия силы в этом месте будет нарушена.

Если шов получился слишком высоким, его впоследствии придется отшлифовать. Лучше всего для этих целей подойдет шлифовальный круг. Небольшое возвышение можно и нужно оставить – процессу упрочнения оно пойдет скорее на пользу.

Ну а если вы планируете приварить сверху еще и укрепляющий элемент, то поверхность в любом случае придется отшлифовать до идеально гладкого состояния. Лепестковым шлифовальным кругом сделать это можно лучше, чем любыми другими инструментами. Теперь максимально отчетливо станет видно, имеют ли место поры.

Привариваем укрепляющий элемент

Для начала определим месторасположение правильно скроенного укрепляющего элемента

В этом случае укрепляющий элемент вполне может быть выполнен в форме ласточкиного хвоста

Приваривается такой укрепляющий элемент с предварительным закреплением точечной сваркой вкруговую

Прямоугольные укрепляющие элементы необходимо по краям обработать герметиком

Как уже было сказано ранее, при полноценной сварке трещины прочность трубы восстановится. Однако при перегрузке она вновь и точно так же сломается, причем с большой вероятностью – рядом со старой трещиной, тем более если сварочные работы были выполнены пусть и с мельчайшими, но огрехами. Избежать этого можно лишь в том случае, если на место трещины наварить правильно скроенный укрепляющий элемент.

А теперь за работу: что значит квалифицированно? В общем-то, здесь действуют простые и понятные основополагающие правила, о которых необходимо постоянно помнить. Откуда действует сила и как ведет себя стальной профиль под нагрузкой? Допустим, перед нами труба прямоугольного сечения нижней балки самоопрокидывающегося кузова. Давление всегда воздействует сверху, поэтому профиль постоянно прогибается вниз.

Ну а если представить силовые линии, которые проходят вдоль профиля, то нижние из них будут растянуты, а верхние – сжаты. В меньшей степени изменениям подвержены средние линии. В данном случае речь идет о так называемой нейтральной зоне, где нет ни сжатия, ни растяжения. Укрепляющий элемент должен быть скроен таким образом, чтобы силовые линии в этой средней зоне с относительно низкой нагрузкой оказались направленными. Этого можно добиться в том случае, если концы укрепляющего элемента будут сходиться острыми краями. Но с закругленными вершинами! Похожий эффект мог бы обеспечить укрепляющий элемент в виде ласточкиного хвоста, с ориентированными заостренными вовнутрь краями. Кстати, выбирайте для него материал той же толщины, что и поврежденный элемент: выражение «Чем больше, тем лучше» в этом случае будет не очень уместным. И в завершение укрепляющий элемент приваривается к поврежденной детали вкруговую.

Иногда с целью экономии времени в качестве укрепляющего элемента используют прямоугольную пластину. Такой вариант вполне приемлем, но с одной оговоркой: приваривайте только ее продольные стороны, ни в коем случае не поперечные. При сварке прямоугольного усилителя вкруговую ход силовых линий обязательно прервется, а профиль может потерять способность выдерживать динамические нагрузки во время эксплуатации. Неприваренные стороны можно, самое большее, обработать герметиком.

Текст: Дитмар Ренферт-Дайтерманн
Фото: Бринкрольф

Подпишись и читай материал полностью

Следующий репортаж

Тест-драйвы Тесты PROFI Тесты AGROREPORT AGROSALON Новинки Репортажи Драйв НОВОСТИ Агросалон В мире В России О компаниях ТРАКТОРЫ Cадовые 150 л.с. и ниже 150 л.с. — 450 л.с. 450 л.с. и выше Гусеничные ПОЧВА Бороны Глубокорыхлители Культиваторы Плуги