Как сделать каркас металлической межуровневой лестницы

Часть 1: Как подготовить проем для межуровневой лестницы
Часть 2: Как сделать каркас металлической межуровневой лестницы
Часть 3: Как установить межуровневую лестницу своими руками

Сразу после того, как будет готов проем, можно приступать к поискам подходящего конструкционного решения для межуровневой лестницы. Можно подобрать типовые варианты и собрать лестницу из готовых элементов, а можно сделать её самостоятельно и освоить заодно специальность сварщика.

О том, как изготовить в домашних условиях каркас металлической межуровневой лестницы и какие для этого потребуются материалы и оборудование, читайте в этой статье.

Как сделать каркас металлической межуровневой лестницы

Безусловно, каждый собственник, решивший благоустроить чердак или строящий коттедж, в двух или более уровнях, вправе решать, что подходит ему больше в финансовом плане — покупка сборной лестницы, заказ лестницы в какой-нибудь специализированной фирме или изготовление её самостоятельно. Везде есть свои плюсы и минусы.

Так, покупая готовый универсальный комплект, есть риск не попасть со ступенями по высоте проема, что чревато травмами у домашних и гостей. Всего пара — тройка сантиметров перепада от последней ступеньки до выходной площадки, и всё — шишки, ушибы, переломы… При этом цена такого комплекта бывает внушительной и может достигать 2000 долларов!

Не менее, а чаще всего — более затратной бывает покупка лестницы в специализированной фирме. Да, в этом случае с подгонкой ступеней по уровню, скорее всего, всё будет в порядке. Наверняка будет присутствовать оригинальный дизайн и творческий подход, но скорость выполнения вашего заказа будет зависеть от загруженности специалистов фирмы работой и может так получиться, что исполнения своего заказа с внесенной предоплатой придется ждать долго. А ещё бывают фирмы — однодневки…

«Если хочешь что-то сделать хорошо, возьми и сделай сам!» — это перефразированное выражение как нельзя лучше подходит к предлагаемому способу изготовления межуровневой лестницы. При самой низкой стоимости (не более 400 долларов), вы можете сделать лестницу по своему усмотрению и с теми темпами, которые вам по силам. Что нужно для этого? Прежде всего, подобрать материал и определиться точно с проектом.

Подбор материала для металлического каркаса

Самой выгодной в плане материальных затрат конструкцией можно считать деревянную лестницу на металлическом каркасе с одной тетивой и наварными косоурами. Очевидно, что в этом случае не нужно тратиться на две тетивы, как это потребовалось бы для лестницы с деревянным каркасом. Нет необходимости в подступенках, которые можно игнорировать, так как металлический каркас всегда смотрится выигрышно в любом интерьере. И нет необходимости в дополнительном креплении лестницы, так как она при правильном подборе материала способна нести очень большую нагрузку.

Итак, для того, чтобы сделать металлический каркас лестницы, которая будет установлена в проем, подготовка которого была описана в предыдущей статье, потребуется металлопрокат трех видов:

• Труба квадратная стальная электросварная 80 х 80 мм — 6 м;
• Труба прямоугольная электросварная 80 х 45 мм — 6 м;
• Труба квадратная 20 х 20 мм — 60 м.

Назначение металлопроката показано в таблице 1.

Кроме того, потребуются следующие вспомогательные материалы:

• Диски отрезные диаметр 125 мм толщина 1,6 мм — 12 шт.;
• Диски шлифовальные диаметр 125 мм — 3 шт.;
• Электроды сварочные постоянного тока диаметр 3,2 мм — 5 кг;
• Электроды сварочные постоянного тока диаметр 1,6 мм — 1 кг;
• Преобразователь ржавчины — 2 л;
• Уайт — спирит — 1 л;
• Грунтовка по металлу — 2 л.

И оборудование:

• Сварочный инвертор;
• УШМ (болгарка) мощностью не менее 800 Вт;
• Дрель;
• Очки защитные прозрачные;
• Маска сварщика;
• Карандаш, рулетка, угольник;
• Стол для сварки;
• Струбцина зажимная регулируемая от 0 до 800 мм;
• Тиски;
• Кисточки для грунтовки и преобразователя;
• Ветошь для обезжиривания металла;
• Перчатки и краги сварщика.

Весь указанный выше металл можно заменить аналогичным прокатом из нержавеющей стали. Электроды в этом случае тоже нужны для сварки конструкций из нержавейки. И отпадет надобность в антикоррозийной обработке. Однако цена нержавеющей стали настолько высока, что стоимость лестницы увеличится примерно в четыре раза!

Выбор сварочного оборудования

Ручная дуговая сварка металлов — занятие не из простых. Специальность сварщика требует большого практического опыта и постижения теоретических основ сварочного дела. Но с появлением ручных инверторов всё значительно упростилось. Эти аппараты решают почти все проблемы сварщика одним махом. А проблемы эти заключаются в следующем:

Поджиг дуги

Обычные сварочные трансформаторы поддерживают напряжение на выходе, которое напрямую зависит от напряжения на входе, и при низком напряжении в сети поджечь дугу становится нереально — электрод «залипает», а при добавлении тока, наоборот — начинается пережёг металла. Инверторы устроены таким образом, что выходное напряжение не зависит от входного, а заданный ток поддерживается вне зависимости от напряжения в сети. Все современные инверторы оборудуются системами от залипания электродов и облегченного поджига дуги.

Пережёг или недожег металла при сварке

Эти проблемы связаны, прежде всего, с тем, что в обычных сварочных аппаратах трудно удержать фиксированное значение сварочного тока. Оно всегда изменчиво и напрямую зависит от сетевого напряжения. В сварочных инверторах значение тока задается установкой потенциометра в определенное положение в соответствии со шкалой сварочного тока. При пережёге металла ослабляется сварочный шов, появляются раковины и сквозные отверстия в свариваемых деталях. При недожёге шов тоже ослаблен, и свариваемые детали могут легко разъединиться.

Удержание дуги и перемещение электрода

Эта проблема представляет наиболее серьезную трудность для начинающего сварщика. После того, как загорится дуга, нужно дать наклон электроду порядка 15° и начинать перемещать его относительно стыка свариваемых деталей. Причем, направление перемещения и наклон электрода могут быть двух видов — наклон в сторону перемещения электрода и в противоположную сторону. Оба этих способа перемещения электрода правильные, но качество и внешний вид сварного шва будут немного различаться. Одновременно с продольным перемещением электрода нужно перемещать его в поперечном направлении по мере сгорания. От этого зависит длина дуги, которая может быть короткой или длинной. Все основные типы электродов рассчитаны на сварку короткой дугой, то есть, нужно постоянно подавать электрод в поперечном направлении так, чтобы расстояние до свариваемых поверхностей было порядка двух диаметров электрода. Сварочные инверторы, обладая способностью удерживать заданный ток, а так же потому, что этот ток постоянный, не очень критичны к длине дуги, а качество шва слабо зависит от того, какой дугой производились работы.

Сварка деталей в различных пространственных положениях и направлениях движения электрода

При сварке деталей, которые нельзя уложить на горизонтальную поверхность, важно понимать, что земное притяжение действует одинаково на каплю воды и на каплю расплавленного металла. И главное при сварке вертикальных или потолочных швов — вовремя остановиться и подождать, пока капля металла внутри шва немного не остынет, и тотчас же поджигать дугу рядом, перемещаясь, таким образом, все выше до конца шва. Такой способ сварки называют «прихватками». И освоить его не представляет труда опять же, работая с инвертором.

Фото 1. Внешний вид недорогого сварочного инвертора

На сегодняшний день как внешний вид, так и внутренняя начинка любого инвертора практически одинаковы у всех производителей. Для домашнего мастера не имеет смысла покупать профессиональную технику. Это оборудование, конечно, стабильно в работе, его показатели не зависят от величины сетевого напряжения, и к ним можно подключать различные дополнительные устройства наподобие горелки для аргонно — дуговой сварки, но оно очень дорогое. Так, самые известные финские инверторы стоят от 800 долларов!

Вместе с тем, существуют модели, предназначенные для домашнего использования. То есть, такими аппаратами нельзя варить круглосуточно, их выходные параметры относительно зависимы от сетевого напряжения, но в целом они прекрасно зарекомендовали себя в работе. На фото 1 представлен типичный образец такого инвертора. Этот аппарат при средней стоимости 200 долларов имеет встроенные функции контроля дуги, облегченного поджига, блокировку при залипании электрода.

Опыт показывает, что сварочным инверторам подобного рода можно доверять, и даже если аппарат выйдет из строя после того, как им будет сварена хотя бы одна лестница, он уже окупит себя.

Но помимо выбора самого сварочного аппарата, нужно правильно подобрать электроды и научиться выставлять сварочный ток.

Параметры сварочного тока и необходимые электроды

Как показывает опыт, для работы с подобного рода недорогими инверторами лучше применять сварочные электроды импортного производства. На фото 2 показаны электроды шведского концерна ESAB OK 46.30

Фото 2. Недорогие инверторы предпочитают импортные электроды

Эти электроды рассчитаны на самых неопытных сварщиков. Они очень хорошо поджигаются, ими можно варить в любых направлениях. Даже если случится пережег, то отверстие можно легко затянуть при некотором навыке.

Фото 3. Сварочный ток регулируется простым поворотом реостата

Величина сварочного тока напрямую зависит от толщины свариваемого металла. На фото 3 показана шкала сварочного тока инвертора. На фото выставлен ток 65 А. Если верить меткам производителя на шкале, то этим током нужно варить металл при помощи электродов диаметром 2,5 мм, но на самом деле такой ток нужен для качественной сварки металла толщиной 3 мм электродами диаметром 3,2 мм. А вот если следовать рекомендованному значению тока, то для электрода 3,2 мм он будет начинаться с 90 А, но для металла толщиной 3 мм этого будет очень много и пережег металла будет гарантирован.

Вообще, есть правило настройки сварочного тока. Нужно выставить средний для данного диаметра электрода ток, потом кратковременно поджечь дугу на пробной заготовке. Если наплавленная капля металла будет почти круглой, то ток маленький, если капля будет плоской, а вокруг неё много прикипевших брызг, то ток слишком большой, но если капля слегка выпуклая и соседняя поверхность чистая, то ток что надо — можно варить!

После ознакомления с кратким курсом сварщика можно переходить к практической части. Но перед тем, как самостоятельно взяться за держак инвертора, стоит запомнить несколько правил техники безопасности при производстве сварочных работ:

• Не работайте в закрытом помещении. Обеспечьте хорошую вентиляцию, а лучше всего стараться произвести как можно больше работ на улице;
• При горении дуги излучается жесткое ультрафиолетовое излучение. Работайте в одежде с длинными рукавами;
• Брюки нужно напускать поверх обуви. Капля расплавленного металла в обуви может нанести сильные ожоги;
• Всегда пользуйтесь защитной маской. На дугу смотреть нельзя — ожог роговицы! Сейчас есть удобные маски со стеклом — хамелеоном. Пока дуга не горит — стекло прозрачное, но как только она загорается, стекло молниеносно темнеет;
• Не работайте в обычных перчатках. Всегда пользуйтесь сварочными крагами из плотной замши. Только они могут гарантированно защитить от ожогов;
• Не беритесь голыми руками за электрод! Опасность поражения током!

Каркас забежных ступеней

В рассматриваемом примере лестница, которая будет вписана в подготовленный проем, состоит из двух частей: каркаса двух забежных ступеней и тетивы с наваренными косоурами и каркасами ступеней в «утиный шаг», на которые сверху будут установлены деревянные ступени соответствующей формы.

Фото 4. Каркас забежных ступеней

Сначала нужно изготовить каркас забежных ступеней. Он показан на фото 4. Как видно, это сложный узел, который можно разделить на несколько частей. Цифрой 1 отмечена передняя стойка каркаса. Она сварена из трубы 80х80 мм. Торцевые стенки этой детали заварены заглушками, а к ногам приварены опорные площадки, в которых высверлены отверстия для монтажа анкерных болтов.

Под цифрой 2 на фотографии значится каркас верхней забежной ступени. Он состоит из 5 деталей, приваренных к передней стойке. Как видно, для этого каркаса использованы трубы сечением 80х45 мм и 20х20 мм. Причем, полукруглая деталь выполнена из прямой трубы. Если в вашем распоряжении нет трубогибочного оборудования, то сделать эту деталь можно, прорезая с трех сторон прямую трубу соответствующей длины с шагом 2–2,5 см. После чего её легко согнуть и придать необходимый радиус изгиба, а получившиеся прорези обварить электродом диаметром 2 мм сварочным током 45 А.

Под цифрой 3 каркас первой забежной ступени. Он состоит из четырех деталей. От уровня этой ступени зависит отсчет всех остальных ступеней. В этом примере высота первой ступени каркаса взята равной 18 см. Из них 2 см уйдет на заглубление стоек в существующее покрытие, а к оставшимся 16 см потом добавятся ещё 4 см толщины ступени из дерева. И, таким образом, чистый уровень первой ступени выйдет на отметку 20 см над уровнем пола. Соответственно, вторая ступень должна выйти на уровень 20 см от первой, а высота стойки переднего каркаса (поз.1) будет равна 38 см.

Все узлы свариваются поочерёдно, начиная с переднего каркаса, потом составляются на ровном столе и наживляются прихватками. После этого корректируется положение всего каркаса в целом, и все соединения обвариваются полностью.

Каркас металлической лестницы на одной тетиве

Следующий этап работ по устройству металлической межуровневой лестницы — сварка прямого марша с косоурами и монтаж его на месте. Для этих работ потребуется квадратная сварная труба 80 х 80 мм. Прежде чем приступить к установке косоуров, нужно обрезать трубу, которая будет работать в качестве тетивы по месту. Для этого нужно освободить доступ к верхней стальной балке проема, а каркас забежных ступеней зафиксировать на полу нижнего уровня при помощи анкеров. На фото 5 показана подготовленная к замеру и монтажу верхняя балка.

Фото 5. Верхняя балка подготовлена к замерам и монтажу

Фото 6. Напуск со стороны тетивы на каркас забежных ступеней

После этих работ нужно измерить расстояние от верха балки до верха каркаса забежных ступеней с учетом того, что необходимо сделать напуск на него со стороны тетивы (фото 6).

Это расстояние нужно отложить на заготовке из квадратной трубы 80 х 80 мм подходящей по длине. Затем нужно измерить расстояние от нижнего края верхней балки до нижней точки каркаса забежных ступеней. Отложить его на трубе, отметив предварительно угол схода, который можно измерить любым угломерным инструментом, от верхней точки касания балки и будущей тетивы.

Фото 7. Примерка тетивы по месту установки

После того, как все точки будут отмечены на заготовке тетивы, нужно обрезать болгаркой трубу и примерить её по месту, подкорректировав при необходимости. На фото 7 показано место касания верхнего края тетивы с балкой до того, как она будет приварена.

Фото 8. Тетива с косоурами установлена в проем

Вся тетива с косоурами, установленная на каркас забежных ступеней, показана на фото 8. Как видно на фотографии, косоуры — не что иное, как отрезки той же квадратной трубы, из которой сделана сама тетива, приваренные к ней под прямым углом с шагом, равным высоте ступеней. В данном случае это 20 см. Верх косоуров обрезан с таким расчетом, чтобы при установке тетивы в проем получались горизонтальные площадки, на которые после будут приварены каркасы ступеней.

Каркас ступеней «в утиный шаг»

Лестницы, имеющие уклон свыше 40°, крайне неудобны для ходьбы по ним. Чтобы устранить этот недостаток, ступени делают особой, веслообразной формы и устанавливают перекрестно. Таким образом, какая бы крутая не вышла лестница, проступь всегда будет достаточной ширины, чтобы было удобно ставить ногу не только на подъём, но и на спуск. Единственным недостатком таких лестниц является то, что перемещаться по ним нужно вразвалку, словно уточка. Отсюда и название лестниц — «утиный шаг».

Таким образом, учитывая, что уклон лестницы в рассматриваемом примере составляет 47°, вариант «утиного шага» как нельзя лучше подходит для решения проблемы удобства лестницы для спуска и подъема. Но каркасы таких ступеней гораздо сложнее, чем обычных прямых. Чтобы упростить задачу, можно сделать каркасы без скруглений, а скруглить после только сами деревянные ступени, которые будут установлены поверх металлических.

Материалом для каркаса служит квадратная труба сечением 20 х 20 мм. Всего в данном случае нужно сварить 9 каркасов ступеней. Они изготавливаются отдельно, а после привариваются на косоуры по месту.

Прежде чем приступить к работе, нужно выполнить чертеж или эскиз, на котором указываются размеры деталей. Достаточно сделать его от руки на любом клочке бумаги и иметь всегда перед глазами (фото 9).

Фото 9. Эскиз каркаса ступени «в утиный шаг» с размерами

По размерам на чертеже нужно раскроить материал. Можно нарезать сразу на все ступени, а можно на одну — две, чтобы в случае ошибки не испортить сразу много металла. В промышленных условиях для раскроя пользуются гильотинными гидравлическими ножницами. В домашних условиях доступна только болгарка. Для облегчения запила углов можно приобрести универсальный кондуктор для болгарки, который точно выдерживает заданные углы. На фото 10 показаны нарезанные болгаркой заготовки для двух ступеней.

Фото 10. Заготовки для каркасов двух ступеней

Далее детали каркаса нужно подготовить к сварке. То есть, собрать их на ровной плоской поверхности и выровнять под угольник. Этот процесс показан на фото 11. После того, как детали будут подогнаны одна к другой, их нужно придавить сверху заготовками от другой ступени, чтобы они не разошлись, когда их начнут сваривать (фото 12). Для этой цели можно сделать шаблон. На куске ОСБ, например, вычертить ступень в полную величину и закрутить по углам и центрам наружных линий саморезы. В получившийся импровизированный кондуктор нужно заправить детали каркаса и спокойно их прихватить. Но для девяти ступеней, которые требуется сварить в рассматриваемом примере, можно обойтись и без кондуктора.

Фото 11. Выравнивание деталей каркаса ступени под угольник

Фото 12. Выставленные детали каркаса нужно придавить заготовками другой ступени

После того, как детали каркаса, подготовленного к сварке, будут прижаты, можно прихватить их в нескольких местах. Затем нужно снова проверить геометрию каркаса ступени угольником, в случае необходимости что-то подправить и полностью обварить стыки с одной и с другой стороны. На фото 13 показан каркас, обваренный с одной стороны по стыкам, а на фото 14 — уже полностью обваренный каркас.

Фото 13. Каркас обварен с одной стороны

Фото 14. Каркас ступени полностью обварен

Чтобы швы не мешали установке деревянной ступени, их нужно зашлифовать. Обычный отрезной диск для этого использовать опасно! Нужно приобрести обточной диск. Он гораздо толще отрезного и имеет выпуклую форму, что придает ему большую прочность. На фото 15 показан такой диск, а на фото 16 — ступень, подготовленная для зашлифовки швов. Чтобы не держать каркас руками, нужно зафиксировать его на столе струбциной. После шлифовки каркас должен выглядеть так, как показано на фото 17.

Фото 15. Обточной диск для шлифовки швов

Фото 16. Каркас ступени подготовлен к шлифовке

Фото 17. Каркас после шлифовки швов

После шлифовки каркасы нужно обработать против коррозии и покрыть грунтом.

Антикоррозийная обработка металлоконструкций

Несмотря на то, что сейчас почти все краски по металлу громко позиционируются как «наносимые прямо по ржавчине», доверять этому рекламному ходу не нужно. Ржавчина, которая остается под слоем краски, не преобразуется в сульфатный защитный слой, а так и остается ржавчиной. В итоге, лакокрасочное покрытие «по ржавчине» не простоит и трех лет. Поэтому лучше произвести антикоррозийную обработку металлоконструкций.

Эта процедура состоит из трех частей: обезжиривание, обработка преобразователем ржавчины и грунтование. Обезжиривание производится ветошью, обильно смоченной растворителем. Для этой цели можно использовать бензин «Галоша», уайт-спирит, ацетон, сольвент и любой другой органический растворитель.

Далее на поверхность обезжиренного металла обильно наносят преобразователь ржавчины. Это лучше всего делать кистью, а сам преобразователь налить в кювету, как показано на фото 18.

Фото 18. Преобразователь надо налить в пластмассовую кювету

После того, как преобразователь ржавчины отреагирует на поверхности металла, она покроется защитным сульфатным слоем, поверх которого можно наносить грунтовочный слой.

Грунт, как правило, применяют марки ГФ — 21 коричневого или серого цвета. Его можно наносить кистью или пульверизатором. Наносят один слой, которому дают хорошо высохнуть в течение суток. На фото 19 показаны готовые каркасы ступеней после грунтования.

Фото 19. Каркасы ступеней после грунтования

Заключение

Принимая решение на самостоятельное изготовление межуровневой лестницы, нужно отдавать себе отчет, что нельзя уместить весь опыт и предупредить от всех ошибок в одной статье. Опыт накапливается только практикой. Поэтому какие-то ошибки будут неизбежны, но, пройдя этот этап и изготовив самостоятельно каркас металлической лестницы, можно считать, что азы сварочного дела вы освоили. Каркас, показанный в примере, выполнен полностью самостоятельно с применением оборудования, упомянутого в статье.

А вот после того, как тетива с косоурами и каркас забежных ступеней будут готовы, можно приступать к монтажу каркасов ступеней на тетиве, изготовлению деревянных ступеней, перил и ограждения лестницы. Обо всём этом читайте в следующей статье.

Максим Федоров, рмнт.ру

Часть 1: Как подготовить проем для межуровневой лестницы
Часть 2: Как сделать каркас металлической межуровневой лестницы
Часть 3: Как установить межуровневую лестницу своими руками