Для неразъемного соединения между собой металлических деталей сваркой используют различные типы сварных соединений.
Неразъемное соединение деталей выполненных из металлических заготовок и получаемое при помощи расплавления их краев электродуговой или газом. Одновременно с этим происходит наплавка дополнительного металла, это может быть расплавленный электрод или специально подаваемый в зону нагрева пруток. В результате этих манипуляций в месте соединения заготовок образуется сварочный шов.
Для соединения металлических деталей применяют различные виды сварки. Список сварочных технологий довольно большой, но к основным видам можно отнести:
- электродуговую;
- газопламенную;
- плазменную;
- лазерную и многие другие.
Основные типы сварочных соединений
Все вопросы, касающиеся сварочного дела, так или иначе, стандартизированы. Один из основополагающих документов это ГОСТ 2601-92. Этот документ нормирует термины и основные понятия в области сварочного дела. В этом же документе определены и основные виды соединений при помощи сварки. К ним относят:
Стыковые
Торцы плотно прилегают друг к другу. Это широко применяемый вид соединения, который можно получать при использовании различных сварочных технологий. Стыковые швы обладают рядом преимуществ, в сравнении с другими - высокая скорость выполнения работ, соответственно высокая производительность, выполняемых работ. Минимальный расход материала. Высокая прочность сварного соединения, разумеется, она достигается при полном соблюдении всех технологических норм и правил. Но использование стыкового соединения требует предварительной подготовки кромок, то есть, подготовить фаску, кроме того, необходимо обеспечить точность установки заготовок.
Такой вид используют для соединения листового, трубного и сортового проката.
Нахлесточные
При этом способе сборки, заготовки располагают так, что их плоскости расположены параллельно друг другу и при этом частично перекрывают друг друга. Соединения этого типа чаще всего используют при выполнении точечной и контактной сварки. В других случаях при выполнении такого шва неоправданно увеличивается расход самого металла и электродов. При выполнении соединения внахлест нет необходимости в предварительной разделке кромок. Но в любом случае листы должны быть обрезаны с применением специального оборудования, например, механических ножниц. Во избежание коррозии, которая может возникнуть между листами металла, целесообразно проварить такое соединение по всей длине.
Такое скрепление заготовок целесообразно использовать если их толщина не превышает 10 мм.
Угловое
Заготовки располагают друг относительно друга под определенным углом, а шов пролегает в месте их контакта.
Угловые соединения могут иметь одно- или двустороннее исполнение. Их используют при слиянии деталей из листового проката, фасонных изделий и труб. Угол может быть различным, все зависит от назначения конструкции. Небольшое осложнение вызывает то, что необходимо разделать кромки примыкающей заготовки.
Тавровое
Торец одной заготовки примыкает к плоскости другой, чаще всего под прямым углом.
Деталь, устанавливаемая вертикально должна в обязательном порядке иметь обрезанную кромку. Таким образом, обеспечивается примыкание одной детали к другой. Кстати, при подготовке ее к сварке, в зависимости от толщины, может потребоваться предварительная разделка кромки. Если металл довольно толстый, к примеру, свыше 20 мм, то фаску необходимо снимать с двух сторон заготовки. Такой подход обеспечит провар соединения.
Торцовое
Такая форма слияния поверхностей, при котором края свариваемых заготовок прилегают друг к другу и получаемая деталь напоминает бутерброд в разрезе.
Соединения, выполненные при помощи сварки, получили распространение в промышленности, строительстве. Сварка широко используется для замены кованых изделий и деталей, которые изготавливают с помощью литья.
Технологические особенности сварочных работ
Любая работа имеет свои секреты, которыми по большей части владеют профессионалы и сварка тут не исключение. Например, при выполнении таврового соединения, состоящего из листов разной толщины, следует держатель электрода установить таким образом, чтобы угол между ним и толстым листом составлял 60 градусов.
Другая особенность выполнения таврового типа заключается в установке листов в «лодочку», то есть угол между заготовкой и горизонтальной плоскостью должен составлять 45 градусов. При такой форме установки заготовок электрод может быть установлен строго вертикально. В результате вырастает скорость сварки и снижается вероятность появления таких дефектов, как подрез, кстати, это чаще всего встречающийся дефект таврового шва. В зависимости от толщины металла может возникнуть необходимость выполнения нескольких проходов электродом. Сварку в «лодочку» применяют при использовании автоматической сварки.
Классификация по расположению соединения
Кроме вышеприведенной квалификации, сварные швы можно классифицировать и по другим характеристикам. Одна из таких - это по степени выпуклости.
Сварные швы можно разделить на:
- нормальные;
- выпуклые;
- вогнутые.
Во многом этот параметр зависит от параметров сварочных материалов и от режимов сварочного аппарата. Если при выполнении сварки применяют длинную дугу, то шов выйдет ровным и широким. При использовании короткой дуги, ширина шва уменьшиться, а сам он станет выпуклым. Нельзя забывать и о том, что на качество и геометрию шва большое значение оказывает скорость движения электрода и, конечно, форма и размеры разделки кромки.
Сварные швы можно классифицировать по их положению в пространстве. То есть они могут быть расположены - внизу, вертикально и на потолке.
Оптимальным расположением сварочного шва считают нижнее. Такой вид шва рекомендуется использовать при разработке рабочей документации на изделия. Сварщик, при обработке нижнего шва, находиться поверх него и прекрасно видит и движение электрода, и процесс формирования шва.
Вертикально расположенные или потолочные швы могут выполнять только сварщики определенной квалификации. Потолочное расположение шва это самый трудоемкая и небезопасная работа.
Квалификация сварных соединений по протяженности
Неразъемные соединения, полученные при помощи сварки можно разделить на сплошные и прерывистые. Первые выполняют там, где необходимо обеспечить герметичность соединения или там, где по прочностным требованиям невозможно применить второй вариант (прерывистый)
Нормативная база
Сварочные соединения могут быть классифицированы по разным параметрам - это и геометрия шва, и тип соединения и многое другое. При проектирования изделия, в котором будут использоваться сварочные швы, проектировщик в первую очередь должен руководствоваться результатами прочностных расчетов. И только после этого выбирать способ соединения заготовок.
В своей работе проектировщики и изготовители должны руководствоваться следующими документами:
- ГОСТ 2601-84;
- ГОСТ5264;
- ГОСТ15878;
- ГОСТ15164.
На основании данных из этих нормативных документов, необходимо определить геометрию шва и тип сварки. Уже затем должны быть установлены критерии раздела кромок, если таковой требуется. На последней стадии определяют допустимые и предельные отклонения размеров шва.
Дефекты сварочных соединений
Сварочные работы относят к особо ответственным. И это понятно. Сварку используют и при изготовлении емкостей, работающих под давлением, и трубопроводов и котлов. И от качества выполненного соединения зависит работоспособность и, главное, безопасность работы оборудования. Практически на всех производствах и строительных площадках. Где используют сварку, применяют различные методы контроля качества. В соответствии с требованиями ГОСТ 3242-79 для контроля сварочных соединений предусмотрено несколько способов контроля. Среди них такие, как:
- Визуальный, его применяют при контроле неответственных соединений.
- Ультразвуковой - его применяют для контроля разных типов соединений.
На особо ответственные, например, на мостовых конструкциях или трубопроводах высокого давления, сварщик должен оставить отпечаток личного клейма.
Результативность и качество работы зависит от наличия необходимого инструмента, материала и умений. На успех в любом деле, какого бы направления он ни был, существенно влияет также и знание теории. Сварочные работы принято считать одними из наиболее распространенных.
Для этого вида деятельности нужен материал, оборудование, опыт работы, а также теоретические знания. Овладев необходимой информацией, человек получает представление о том, что такое шов, какая существует классификация сварных швов и как подобрать оптимальный вариант для сцепления различных металлических изделий.
Что собой представляет сварочный шов?
Во время сварочных работ в процессе задействованы три металлических участка: между собой при помощи третьего, которым выступает электрод, скрепляются два куска железа. В месте соединения друг с другом металлических деталей происходит термический процесс, образующий шов. Таким образом, шов - это часть полученная в результате воздействия плавленого и затвердевшего железа.
Соединять методом сварки можно любые металлы. Они имеют свои особенности структуры, в соответствии с которыми подбирается определенный тип крепления. Классификация производится в зависимости от типа сцепления, материала и других параметров. Для каждого соединения имеются свои инструкции и свой порядок выполнения.
Размеры
Существует классификация сварных швов по протяженности. В зависимости от размеров, бывают:
- Короткие. Размер не превышает 30 см. Такой шов появляется в результате сварки, выполняемой в одном направлении от самого начала до конца.
- Средние. Длина шва - от 30 см до 1 метра. Данные швы свариваются от середины к краям. Для них идеально подходит обратно-ступенчатый способ. Его суть заключается в том, что весь шов разделяется на несколько участков, которые поочередно обрабатываются сваркой. Каждый из этих отрезков имеет длину от 10 до 30 см.
- Длинные (свыше одного метра). Свариваются так же, как и средние швы, с той лишь разницей, что количество участков здесь будет больше.
Виды сварных соединений
Классификация сварных швов осуществляется также по типу крепления. Существует четыре вида соединений:
- стыковое;
- тавровое;
- внахлест;
- угловое.
Самый распространенный вид
Во время стыкового сцепления учитывается толщина изделия. Это позволяет сэкономить значительную часть материала.
Стыковое сцепление считается наиболее популярным. Это обусловлено тем, что данный процесс сварки - самый быстрый и экономный.
Для данного типа сцепления характерна Т-образная форма соединения металлических изделий. Как и в стыковом сцеплении, особое внимание уделяется толщине метала, в зависимости от которой швы бывают односторонние и двухсторонние.
Применяя данный вид сцепления, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:
- Выполняя тавровую сварку при сцеплении двух изделий, имеющих различную толщину, необходимо сварочную горелку по отношению к изделию потолще держать под углом в 60 градусов.
- Сварочные работы можно облегчить, если расположить конструкцию «в лодочку». Такое положение обрабатываемого изделия исключит подрезы, пропущенные недоваренные участки, которые для данного вида сцепления считаются самыми распространенными дефектами.
- Если один проход сварочной горелки окажется малоэффективным, поскольку могут оставаться дефектные участки, их следует варить, осуществляя колебания сварочных электродов.
- В тавровом соединении можно ограничиться и односторонней сваркой. Для этого нужно использовать сварочную аппаратуру Oineo Tronic Pulse, которая позволяет осуществить RW-варку.
Сварка внахлест
Принцип данного заключается в двухстороннем приваривании изделий, толщина которых не более 1 см. Эта сварка применяется в случаях, когда необходимо предотвратить попадание влаги в промежуток между стальными листами. В результате такой работы образуется два шва. Данный вид сварного соединения считается продолжительным и не является экономным, поскольку для работы требуется больше материалов.
Угловое сцепление
Данный тип сварки применяется для соединения металлических изделий в положении перпендикулярно друг к другу. В зависимости от толщины листов угловая сварка характеризуется наличием или отсутствием скошенных краев. При необходимости данный вид соединения производится с внутренней части изделия.
Формы сварных швов
Классификация сварных швов по форме наружной поверхности определяет три типа:
- Плоские. Эффективны при динамической и знакопеременной нагрузке, поскольку у этих швов (как и у вогнутых) отсутствует концентрация напряжения, способная вызвать резкие перепады и разрушить сварочное сцепление.
- Вогнутые. Допустимой считается вогнутость шва, не превышающая 0,3 см. В противном случае вогнутость сварного шва считается чрезмерной и расценивается как дефект. Измеряется уровень вогнутости на участке, где имеется наибольший прогиб.
- Выпуклые швы. Возникают в результате скопления большого количества застывшего металла и считаются неэкономными. Но в то же время сварное соединение, дающее выпуклый шов, эффективнее при статической нагрузке, чем соединение с плоским или вогнутым сварным швом. Показатель выпуклости - это расстояние от поверхности основного метала до точки наибольшего выступа. Стандартными считаются выпуклости, не превышающие 0,2 см для нижней сварки и не более 0,3 см для сварки, выполненной в других положениях.
Классификация сварных швов по положению в пространстве
Согласно критерию размещения в пространстве имеется четыре типа швов, каждому из которых присущи свои особенности и рекомендации для сварки:
- Нижние швы. В техническом аспекте считаются самыми простыми. Сваривание нижних швов производится на ровной поверхности в позиции снизу. Данный процесс характеризуется высокой результативностью и качеством. Это обусловлено более комфортными условиями для сварщика. Расплавливаемый металл своим весом направлен в расположенную в горизонтальном положении сварную ванну. За варкой нижних швов легко уследить. Работа выполняется быстро.
- Горизонтальные швы. Свариваются немного труднее. Проблема заключается в том, что растапливаемый металл под воздействием своего веса затекает на нижние края. Это может повлечь за собой появление подрезов в области верхнего края.
- Вертикальные швы. Являются результатом соединений металлических изделий, размещенных в вертикальной плоскости.
- Потолочные швы. Данная сварка считается самой трудной и ответственной. Характеризуется минимальным комфортом. В процессе сварки утрудняется выделение шлаков и газов. С этим делом справится не каждый, необходим большой опыт, так как удержать в ходе работы падающий на лицо шлак непросто. При этом важно соблюдать качество и прочность соединения.
Как обозначаются сварные швы и соединения?
Классификация и обозначение сварных швов производится при помощи специальных значков, линий и выносок. Они размещаются на и на самой конструкции. Классификация сварных соединений и швов обозначается, согласно нормативному документу, при помощи специальных линий, которые могут быть сплошными или штриховыми. Непрерывными обозначаются видимые сварные швы, штриховыми - невидимые.
Условные обозначения шва ставятся на полке от выноски (в случае если шов расположен на лицевой части). Или, наоборот, под полкой, если шов размещен с обратной стороны. При помощи значков указывается классификация сварных швов, их прерывистость, размещение отрезков для сварки.
Рядом с основными значками располагаются дополнительные. Они содержат вспомогательную информацию:
- о снятии усиления сварного шва;
- об обработке поверхности для плавного перехода к основному металлу и предотвращения наплывов и неровностей;
- о линии, по которой производится шов (является ли она замкнутой).
Для идентичных конструкций и изделий одного ГОСТа предусмотрены стандартные условные обозначения и технические требования. Если же в конструкции имеются одинаковые швы, то им лучше дать порядковые номера и разбить на группы, которым также для удобства присваиваются номера. Вся информация о количестве групп и швов должна быть указана в нормативном документе.
Положение шва
Классификация сварных швов осуществляется на основе положения шва. Они бывают:
- Односторонние. Образуются в результате сварки листов, толщина которых не превышает 0,4 см.
- Двухсторонние. Возникают при двухстороннем сваривании металлических листов толщиной 0,8 см. Для каждого случая соединения рекомендуется оставлять 2-миллиметровые зазоры, обеспечивающие качество сцепления.
Возможные изъяны
Дефекты во время сварочных работ могут возникать по причине чрезмерно большой силы тока и напряжений на дуге. Также это может быть результатом неправильных манипуляций с электродами. Классификация по месту их расположения:
- Внутренние. Для их выявления применяется методика, заключающаяся в контроле: не разрушающем конструкцию, разрушающем полностью или частично.
- Наружные. Они легко выявляются при внешнем осмотре.
По причине нарушения режима сварки, вызванного отсутствием необходимого опыта, недостаточной подготовительной работой, проведением неправильных замеров, дефекты делятся на:
- Непровар. Проявляется в локальном отсутствии сплавлений между соединяемыми элементами. Дефект приводит к увеличению концентрации напряжения и уменьшению сечения шва. Конструкция с таким изъяном характеризуется пониженной прочностью и надежностью. Причиной непровара могут быть как недостаточная сила тока, так и сварка в быстром режиме.
- Подрез. Дефект заключается в локальном уменьшении толщины основного металла. Данная проблема наблюдается возле границ сварных швов.
- Прожог. Изъян имеет вид полости в сварном шве. Она возникает по причине утечки расплавленного металла из ванны сварки. Прожог - это недопустимый дефект, его нужно срочно исправить.
- Незаваренный кратер или углубление. Возникает по причине обрывов дуги во время подхода к концу шва.
- Наплыв. Дефект проявляется в затекании металла сварного шва на основной металл без их сплавления.
Причины дефектов могут быть самыми разными, но они одинаково способны снизить прочность сцепления, эксплуатационную надежность, точность и испортить внешний вид изделия.
Чтобы научиться хорошо варить, недостаточно освоить удержание электрической дуги. Необходимо разобраться в том, какие бывают сварные соединения и швы. Проблемой начинающих сварщиков являются не проваренные места и слабое сопротивление на излом готовых деталей. Причина кроется в неверном выборе типа сварного соединения, а также ошибочной технике его выполнения. На чертежах всегда указывается все необходимое, что нужно знать сварщику для качественного результата. Но недостаточное знание обозначений сварных соединений тоже может привести к браку в работе. Поэтому хорошо изучить другие статьи про условные знаки очень важно. В этой же статье подробно рассмотрены виды сварочных швов и всевозможные нюансы по различиям и техникам их выполнения.
Типы сварных швов по видам примыкания поверхностей
В зависимости от толщины металла, требуемой герметичности, и геометрической форме соединяемых частей, используются разные виды сварных швов. Они разделяются на:
- стыковые;
- внахлест;
- угловые;
- тавровые.
У каждого есть свое предназначение, хорошо подходящее под конкретные потребности готовой продукции. Разнится и техника выполнения сварного соединения.
Стык
Самым часто встречающимся видом сварного соединения является стык. Это применимо при сваривании торцов труб, листов стали, либо других геометрических фигур, присоединяемых друг к другу сторонами. Основные виды сварных соединений и швов включают в себя множество разновидностей присоединения деталей встык, отличающихся по стороне накладывания шва и толщине изделия. Их выделяют в следующие подвиды:
- одностороннее обычное;
- одностороннее с обработкой краев под 45º и V-образной формой;
- одностороннее с обработкой одной кромки под 45º шлифовальной машиной, либо выбором фрезой полукруга, равного по количеству снятого металла от косого среза;
- одностороннее со снятие кромки фрезой на обеих присоединяемых деталях (U-образная разделка);
- двухстороннее, подразумевающее обрез кромок под 45º с каждой стороны (Х-образная разделка).
В описании к работам они могут обозначаться «С1», или иметь другое число после буквы, в зависимости от техники выполнения. Обычный односторонний шов применяется при скреплении двух пластин, не более 4 мм толщиной. Если детали имеют до 8 мм толщины металла, то шов накладывается с обеих сторон, что является двухсторонним типом сварного соединения. Чтобы повысить коэффициент сопротивления на излом, добиваются большей глубины заполнения расплавленным металлом, для чего между двумя частями выставляют зазор до 2 мм.
При работе с изделиями, толщина которых превышает 5 мм, и требуется наложить шов только с одной стороны, но ожидается высокая прочность, необходима разделка кромок. Ее осуществляют «болгаркой», или напильником. Достаточно скоса в 45º. Чтобы расплавленный метал не прожег нижнюю сторону и не сделал наплыв с обратной части соединяемых поверхностей, скос кромки выполняют не до конца, оставляя небольшое притупление в 2-3 мм. Схожую разделку можно выполнить на фрезерном станке, что занимает больше времени и ресурсов. Это применяется только на очень ответственных проектах.
Угловое
Основные типы сварных соединений включают несколько вариантов углового шва:
- односторонний, без разделки;
- односторонний с предварительной разделкой;
- двухсторонний, обычный;
- двухсторонний с разделкой.
Угловой шов позволяет прикрепить два листа между собой под углом в 90º или любым другим. При этом один шов будет внутренним (между двумя пластинами), а второй, наружным (на конце сведенных пластин). Сваривание таким типом широко применяется в изготовлении:
- каркасов беседок;
- козырьков;
- навесов;
- кузовов грузовых машин.
Подобное сварное соединение обозначается «У1», или другими сопутствующими цифрами, в зависимости от нюансов шва. Если две пластины имеют разную толщину, то более толстую рекомендуется располагать внизу, а тонкую ставить «ребром» на нее. Электрод или горелку направляют преимущественно на толстую часть. Это позволит качественно сварить детали, без образования подрезов и прожогов.
Оптимальным способом выполнения углового сварного соединения является положение «в лодочку», где две поверхности, после прихваток, располагаются так, что это напоминает равные сходы корпуса плавающего судна. В таком случае расплавленный метал равномерно ложится на обе стороны, сводя к минимуму появление дефектов.
При прохождении шва с обратной стороны необходимо уменьшать силу тока, чтобы не оплавлять угол. Благодаря этому не появится сильного закругления на наружной стороне подобных сварных соединений.
Внахлест
Две пластины можно сварить между собой не встык, а слегка натянув одну на поверхность другой. Такие сварные швы применяют там, где нужна большая сопротивляемость на разрыв. Класть шов необходимо с каждой стороны соприкасаемых поверхностей. Это не только повышает прочность, но и предотвращает скопление влаги внутри изделия.
На чертежах такой шов будет иметь знак «Н1». Их бывает всего два вида. Создание этого сварного соединения не требует колебательных движений. Электрод направляется на нижнюю поверхность.
Тавровое
Оно аналогично угловому, но приставляемая «ребром» пластина выставляется не с краю нижнего основания, а на некотором расстоянии. Их применяют в монтаже оснований различных металлических конструкций. Если толщина стали превышает 4 мм, то рекомендуется двухсторонний шов. Когда габариты изделия позволяют перевернуть его и установить «в лодочку», то это стоит сделать на ответственных узлах. Остальные швы можно выполнить в обычном положении, применяя рекомендации по угловому соединению.
По пространственному положению
Последующая классификация швов и соединений осуществляется по месту наложения в пространстве. Их делят на:
- Нижнее. Часто встречается на заводах и крупных производствах. Обеспечивает равномерное распределение расплавленного металла, с минимальным количеством потеков и наплывов. Чтобы сваривать большие изделия в нижнем положении применяются вращающиеся кондукторы. Электрод или горелка всегда направлен сверху вниз. Так можно выполнять все виды стыков по способу соприкосновения друг с другом (углом, внахлестку, и т. д.).
- Вертикальное. Отличается повышенной сложностью и требует определенных навыков. Применяется при сварке труб (прохождении швов по бокам) или скреплении больших конструкций, за невозможностью перевернуть их для нижнего положения. Требует большего времени для наложения шва, меньшей силы тока, и прерывистой дуги, для предотвращения потеков. Электрод направляется снизу вверх. Так же ведется и сварка.
- Горизонтальное. Используется при соединении вертикальных труб или листов металла. Чревато потеками при медленном ведении шва, или не проваренными местами при быстром проходе. Для удобства стороны выставляются со смещением в 1 мм, чтобы образовалась «ступенька» для задержки накладываемого металла. После наложения шва разницу в выступлении поверхностей на 1 мм не видно.
- Потолочное. Самое трудное для сварщиков, но доступное после того, как специалист освоит вертикальный метод. Шов наносится прерывистой дугой, на меньшей силе тока. Используется при сварке труб, когда возможность провернуть изделие отсутствует. Активно применяется на строительных площадках в монтаже потолочных швеллеров и балок.
По форме шва и технологии
Типы сварочных соединений различаются и по образу самого шва. Он может быть:
- Ровный - достигается при оптимальных настройках аппарата и удобном пространственном положении.
- Выпуклый - возможен из-за малой силы тока и прохождению в несколько слоев. Часто требует последующей механической обработки.
- Вогнутый - достигается повышенной силой тока. Отличается хорошей проплавкой и не требует шлифовки.
- Сплошной - ведется непрерывно и имеет «замок», предотвращающий появление свищей.
- Прерывистый - применяется на изделиях из тонких листов и со слабой нагрузкой.
Все виды швов могут выполняться за один проход или несколько. Это определяется толщиной свариваемых деталей и требуемой прочностью. Первый шов называют корневым. Он отличается узкими границами и делается на меньшей силе тока. Последующие швы - многопроходными. Они позволяют заполнить пространство между краями пластин. Выполняются на больших токах и с заходом на основной металл.
Зная основные типы соединений и их принципиальные отличия, можно грамотно подобрать необходимый вид шва, который будет удовлетворять ключевым требованиям по герметичности и прочности в каждом конкретном случае.
Для того чтобы научиться качественно варить, недостаточно освоить только удержание электрической дуги. Помимо этого, нужно разбираться в том, какие бывают виды сварных соединений и швов. Начинающие сварщики нередко допускают грубейшие ошибки, например, не проваривают металл. А бывает, что готовые детали имеют слабое сопротивление на излом. В чем причина? В первую очередь в неверном выборе вида соединения, ошибках в технике. Сегодня предлагаем поговорить о различных видах сварки, видах сварных соединений, а также о дефектах!
Сварной шов: определение
Для начала определимся с определением сварного (сварочного) шва. Так принято называть закристаллизовавшийся металл, который в момент сварки находился в расплавленном состоянии.
В структуру сварочного шва входят:
- зона наплавленного металла;
- зона механического сплавления;
- зона термического влияния;
- переходная зона к основному металлу.
Сварное соединение: что это?
Сварным соединением обычно называют ограниченный участок конструкции, который содержит один или более сварных швов. Именно по внешнему виду соединения специалист может определить квалификацию сварщика, понять, какой способ сварки применялся. Сварное соединение рассказывает и о технологическом предназначении конструкции.
Сварные швы: классификация
Опытные сварщики говорят: в основу классификации типов швов могут быть приняты самые разные факторы, например конструктивные и прочностные, геометрические и технологические. Если рассматривать швы с точки зрения месторасположения, их можно разделить на нижние, наклонные, горизонтальные и вертикальные.
Нижний шов можно назвать не только самым простым, но и самым прочным. Дело в том, что сила тяжести металла позволяет лучше заполнить зазоры между соединяемыми поверхностями. К тому же этот тип является самым экономичным. Существуют определенные условия, так, к примеру, горелка или электрод обязательно должны быть направлены сверху вниз.
Горизонтальный шов обычно формируется тогда, когда поверхности расположены перпендикулярно плоскости электрода. Расход флюсов и электродов при этом типе существенно увеличивается. При медленном ведении шва возможны потеки, а при быстром - непроваренные места.
Значительно сложнее сделать качественный вертикальный шов. Здесь возрастают потери металла, увеличивается неравномерность (на финальном этапе сварки шов получается более толстым). Этот способ требует определенной классификации сварщика. Применяется он обычно для сварки труб или при скреплении больших конструкций.
Самой сложной сварщики считают потолочную сварку. Как ее производят? Наносят шов прерывистой дугой. Сила тока при этом небольшая. Такой тип обычно используется при сварке труб, которые нельзя провернуть.
Сварные соединения: типы и виды
Предлагаем поговорить о том, какие виды сварных соединений по видам примыкания поверхностей бывают. В зависимости от таких факторов, как толщина металла, геометрическая форма деталей, требуемой герметичности соединения можно разделить сварные соединения на:
- тавровые;
- внахлест;
- стыковые;
- угловые.
Все виды сварных соединений имеют свое предназначение, которое подходит под определенные потребности готовых элементов. Предлагаем рассмотреть эти виды подробнее!
Стык
Самый распространенный вид сварного соединения - стык. Его применяют, когда сваривают торцы труб, листы стали или какие-либо геометрические фигуры.
Детали, которые присоединяют встык, отличаются по толщине изделия, по стороне накладывания шва. Можно выделить несколько подвидов соединений:
- одностороннее обычное;
- одностороннее, при котором края обрабатываются под углом в 45 градусов;
- одностороннее, при котором обрабатывается одна кромка под углом в 45 градусов;
- одностороннее, при котором фрезой снимается кромка на обеих деталях;
- двухстороннее, которое подразумевает обрез кромок под углом в 45 градусов с каждой стороны.
Важно отметить, что при этом виде сварного соединения большую роль играет толщина свариваемых поверхностей. Если она не более 4 миллиметров, то применяется односторонний шов, а вот если толщина превышает 8 миллиметров, шов необходимо накладывать с двух сторон. Если же толщина изделия превышает 5 мм, однако шов нужно накладывать только с одной стороны, получив при этом высокую прочность, следует разделить кромки. Осуществлять его нужно с помощью напильника или болгарки, хватит и 45-градусного скоса.
Угловое соединение
Существует несколько вариантов углового соединения:
- односторонний - как с предварительной разделкой, так и без нее;
- двухсторонний - обычный и с разделкой.
С помощью такого соединения можно скрепить между собой два элемента под любым углом. При этом первый шов будет внутренним, а второй - наружным. Этот тип идеально подходит для сваривания различных навесов и козырьков, кузовов грузовых автомобилей и каркасов беседок.
Если нужно соединить две пластины с разной толщиной, этот вид сварного соединения по ГОСТу необходимо выполнять следующим образом: более толстую пластину следует расположить внизу, а тонкую - поставить на нее ребром. Электрод или горелка при этом должны быть направлены на толстую часть - так на детали не будет прожогов или подрезов.
Соединение внахлест
Две пластины можно сваривать не только встык, но и внахлест - слегка натянув одну на поверхность второй. Такой вид сварного соединения специалисты рекомендуют применять там, где требуется большая сопротивляемость на разрыв. Шов необходимо класть с каждой стороны - это позволит не только увеличить прочность, но и предотвратит накопление влаги внутри готового изделия.
Тавровое соединение
Этот тип аналогичен угловому соединению, однако есть и отличия - пластина, приставляемая ребром, должна выставляться не с краю нижнего основания, а на небольшом расстоянии.
Классификация по технологии и форме шва
Сварщики различают виды сварных соединений по типу сварных швов. Шов может быть:
- Ровный. Он достигается при оптимальных настройках сварочного аппарата и при его удобном положении.
- Выпуклый. Такой шов возможно получить при малой силе тока и прохождению в несколько слоев. Выпуклый шов требует механической обработки.
- Вогнутый. Получить такой шов можно только при повышенной силе тока. Для такого шва характерна отличная проплавка, к тому же он не требует шлифовки.
- Сплошной. Чтобы выполнить качественный сплошной шов, необходимо делать его непрерывно. Это предотвратит появление свищей.
- Прерывистый. Такой шов следует применять для изделий из тонких листов.
Сварщик, знакомый с основными видами соединений и их принципиальными отличиями, может грамотно подобрать вид шва, способный удовлетворить основные требования по прочности и герметичности.
Дефекты сварных соединений: виды, описание, причины
Сварные соединения могут иметь различные эффекты, которые влияют на прочность и герметичность. Принято разделять все виды дефектов на три категории:
- внутренние (к ним можно отнести непровары, пористость и посторонние включения);
- наружные (среди них трещины, подрезы, кратеры, наплывы);
- сквозные (здесь можно выделить прожоги и трещины).
Поговорим подробнее о каждом виде дефектов.
Трещины
Этот вид дефектов считается самым опасным, он может привести к быстрому разрушению сваренных конструкций. Различают трещины по их размерам (бывают макро- и микротрещины), по времени появления (в процессе сваривания деталей или после). Причина появления трещин - несоблюдение технологии сварки, неверный выбор материалов для сварки, слишком быстрое охлаждение конструкции.
Исправить трещину можно следующим образом: рассверлить ее начало и конец, удалить шов и заварить ее.
Подрезы
Подрезами называют углубления между швом и металлом. Шов из-за этого дефекта становится слабым. Причина появления подрезов - повышенная величина тока. Образуется подрез обычно на горизонтальных швах. Устранить такой дефект можно наплавкой тонкого шва по линии подреза.
Наплывы
Такой дефект может появиться в случае, когда расплавленный металл натекает на основной, при этом не образуя гомогенного соединения. Причины появления наплывов просты - основной металл не прогрет, сварщик использует излишнее количество присадочного материала. Устранить дефект можно срезанием, обязательно проверив наличие непровара.
Прожоги
Прожоги - это дефекты, которые проявляются в сквозном проплавлении и вытекании жидкого металла. При этом с другой стороны, как правило, появляется натек. Причина появления прожогов - высокий сварочный ток, медленное перемещение электрода, недостаточная толщина подкладки, слишком большой зазор между кромками свариваемого металла. Исправить прожог можно: достаточно зачистить и заварить место дефекта.
Непровар
Непроваром называются локальные несплавления наплавленного металла с основным. Можно назвать непроваром и незаполнение сечения шва. Этот тип дефекта снижает прочность шва, становится он причиной разрушения готовой конструкции. Причина кроется в заниженном сварочном токе, наличии на свариваемых деталях шлака или ржавчины. Чтобы исправить ошибку, нужно вырезать непровар и заварить детали.
Кратеры
Углубления, называемые кратерами, обычно появляются из-за обрыва сварочной дуги. Если такой дефект появился, необходимо вырезать его до основного металла и тщательно заварить.
Свищи
Так принято называть полости, уменьшающие прочность шва. Именно из-за свищей могут образоваться трещины. Исправит ситуацию вырезка дефекта и заварка.
Пористость
Что такое пористость? Это полости, которые заполнены газами. Причина их появления - интенсивное газообразование внутри металла. Размеры пор могут быть как микроскопическими, так и достигающими нескольких миллиметров. Чтобы избежать появления пористости, следует очистить металл от загрязнений и посторонних веществ. Необходимо, чтобы электрод не был влажным. Если ошибка уже допущена, следует вырезать пористую зону до основного металла и заварить, соблюдая технологии.
Перегрев и пережог
Эти дефекты появляются в результате большого сварочного тока или недостаточной скорости сварки. Из-за этого готовое изделие становится очень хрупким. Пережженный метал можно лишь вырезать, а металлы заново заварить.
Контроль сварки
Теперь рассмотрим виды контроля сварных соединений. Существуют следующие методы:
- внешний осмотр;
- химический анализ;
- просвечивание гамма-лучами или же лучами рентгеновскими;
- металлографический анализ;
- ультразвуковая или магнитная дефектоскопия;
- механические испытания.
Существует очень важное правило - для достоверного контроля необходимо непременно очистить соединение от шлака, окалины и сварочных брызг!
Сварные швы классифицируют по назначению, конструктивному признаку, протяженности, положению относительно действующей силы и положению в пространстве.
По назначению швы подразделяются на рабочие и связующие, или конструктивные. Рабочие швы воспринимают расчетные усилия, их размеры определяются расчетом. Конструктивные, или связующие, швы служат для соединения элементов, прикрепления конструктивных деталей, устранения зазоров и применяются минимального сечения.
По конструктивному признаку швы подразделяются на стыковые, угловые и точечные.
Стыковой шов - это сварной шов стыкового соединения. Стыковые швы осуществляются при соединении элементов, расположенных обычно в одной плоскости, путем заполнения присадочным материалом пространства между деталями. При сварке элементов небольшой толщины для полного проплавления достаточно оставить между кромками зазор, равный */ 3 толщины металла, при этом стыковой шов может быть как на остающейся, так и на съемной подкладке.
При большой толщине металла, чтобы достичь полного проплавления по всей глубине шва, необходимо специально обработать кромки свариваемых элементов - произвести разделку кромок, при этом шов может состоять из одного или большего количества валиков, наплавленных в разделку.
Валиком называется металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход. Первый валик (рис. 2.7), наплавленный в разделку, называют корневым проходом или иногда корневым швом. Последующие валики образуют заполняющие слои. При двухстороннем сварном шве меньшая часть двухстороннего шва, выполняемая предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке пли накладываемая в последнюю очередь в корень шва, называется подарочным швом.
Рис.
1 - корневой проход; 2-4 - заполняющие слои; 5 - подварочный шов
Стыковые швы должны иметь с обеих сторон выпуклость в виде наплывов, имеющих плавное очертание, и по возможности небольшую высоту. Выпуклость компенсирует неровность наружной поверхности шва и возможные ослабления (поры, шлаковые включения) внутренней части.
Стыковой шов является основным и наиболее экономичным сварным соединением. Он передает усилие равномерно по всему сечению с наименьшими местными напряжениями, что делает его особенно целесообразным при вибрационной и динамической нагрузках.
Недостатками стыкового шва являются: производственные трудности в осуществлении равномерного зазора по всей длине соединяемых элементов; дополнительные расходы на обработку кромок; необходимость точной резки элементов.
Угловой шов - это сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения. Угловые швы накладываются в угол, образованный соединяемыми элементами, расположенными в разных плоскостях, и могут состоять из одного или нескольких валиков (рис. 2.8).
Рис. 2.8.
Нормальный угловой шов имеет вид равнобедренного треугольника, имеющего небольшую выпуклость. В соединениях, воспринимающих динамические усилия, угловые швы должны быть с вогнутой поверхностью. ГОСТ допускает выпуклость и вогнутость углового шва до 30% его катета. При этом вогнутость не должна приводить к уменьшению значения катета к п (величина катета углового шва, установленная при проектировании). Проектной величиной катета (к п) является катет наибольшего прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва (рис. 2.9). При симметричном шве за катет к и принимается любой из равных катетов, при несимметричном шве - меньший.
Рис. 2.9. Проектная величина катета (к „) угловых швов
Точечным швом называется сварной шов, в котором связь между сваренными частями осуществляется сварными точками. Сварная точка - это элемент точечного шва, представляющий собой в плане круг или эллипс. Точечные швы применяются для сварки нахлесточных соединений с отверстием в верхнем элементе (рис. 2.10). Отверстие может быть с вертикальными стенками или иметь скос кромки. Точечные швы имеют много общего с угловыми швами, за исключением того, что сечение шва образуется в результате заполнения отверстия в пластине наплавленным металлом. Данный тип сварных швов не получил широкого распространения.
Рис. 2.10.
По протяженности сварные швы подразделяются на непрерывные, прерывистые и прихватки.
Непрерывный шов - это сварной шов без промежутков по длине. Непрерывный шов проходит по всей длине соединения, от одного конца к другому (2.11, а).
Рис. 2.11. а - двухсторонний непрерывный; б - односторонний прерывистый, в - двухсторонний цепной; г - двусторонний шахматный
Прерывистый шов - это сварной шов с промежутками по длине (рис. 2.11, б). На неответственных конструкциях (сварка ограждений, настила и т.п.) использование прерывистых швов может дать ощутимый экономический эффект, и стоимость проведения сварочных работ может быть значительно снижена. Данный тип швов обычно применяется для сварки нахлесточных и тавровых соединений. Разновидностью прерывистых швов являются: цепной прерывистый шов и шахматный прерывистый шов.
Цепной прерывистый шов - это двухсторонний прерывистый шов, у которого промежутки расположены по обеим сторонам стенки - один против другого (рис. 2.11, в).
Шахматный прерывистый шов - это двухсторонний прерывистый шов, у которого промежутки на одной стороне расположены против сваренных участков шва с другой ее стороны (рис. 2.11, г).
Прихватка - это короткий сварной шов для фиксации взаимного расположения подлежащих сварке деталей. Конструкции, изготовляемые с помощью сварки, очень часто состоят из множества различных элементов. Эти элементы, собираемые с помощью сварки, и образуют окончательное сварное изделие. В процессе сборки возникает необходимость присоединения какого-то элемента к основной конструкции перед его сваркой. Это обеспечивается наложением серии коротких швов, расположенных друг от друга на некотором расстоянии. Прихватки должны быть достаточно прочными, для того чтобы удержать элемент в нужном положении и не разрушиться при сварке изделия. Количество и сечение прихваток определяются толщиной свариваемого металла, протяженностью шва, нагрузкой от холодной обработки, которую придется выдержать прихваткам, а также от применяемой технологии сварки.
По положению относительно действующей силы сварные швы подразделяются: на фланговые, лобовые, комбинированные и косые (рис. 2.12).
Лобовой стыковой шов передает приложенное усилие равномерно по всему сечению с наименьшими местными напряжениями. Прочность соединения не зависит от типа разделки кромок свариваемых элементов и при правильном производстве работ практически одинакова. Необходимо тщательно заваривать концы швов, особенно косых, не оставляя недоваров или незаверенных кратеров, которые могут служить очагами концентрации напряжений и появления трещин.
Рис. 2.12. Типы сварных швов по отношению к направлению действующих
на них усилий:
а - продольные (фланговые); б - поперечные (лобовые); в - комбинированные; г - косые
Лобовой двухсторонний угловой шов нахлесточного соединения в большинстве случаев имеет неравномерное распределение нагрузки. Распределение напряжений по длине флангового шва в упругой стадии работы происходит неравномерно, в крайних точках возникают большие перенапряжения.
Прочность фланговых швов несколько меньше, чем лобовых, так как разрушение их происходит в основном от среза при незначительном воздействии изгиба. Пластические свойства фланговых швов незначительны, и после появления у начала шва первой трещины разрушение происходит достаточно быстро.
При выполнении нахлесточных соединений только фланговыми швами необходимо, чтобы длина шва была больше ширины детали. При невозможности выполнения этого условия производят обварку по контуру как лобовыми, так и фланговыми швами. Обварка по контуру повышает прочность соединения по сравнению с лобовыми или фланговыми швами, но пересечение лобовых и фланговых швов - понижает. В углах создается повышенная концентрация напряжений, поэтому при обварке по контуру их желательно не обваривать (рис. 2.13).
Приняты следующие положения сварки (рис. 2.14): нижнее стыковое и в «лодочку»; нижнее тавровое; горизонтальное; потолочное стыковое; потолочное тавровое; вертикальное снизу вверх; вертикальное сверху вниз; наклонное под углом 45°.
Рис. 2.13.
Рис. 2.14.
Нижнее положение сварки - положение, когда плоскость, в которой расположен шов сварного соединения, находится под углом от 0 до 10° по отношению к горизонтальной плоскости. При сварке в нижнем положении поверхность сварочной ванны занимает горизонтальное положение, что создает наиболее хорошие условия для формирования шва.
Горизонтальное положение сварки - положение, при котором шов сварного соединения расположен на вертикальной поверхности и находится под углом от 0 до 10° по отношению к горизонтальной плоскости.
Вертикальное положение при сварке - шов сварного соединения находится на вертикальной плоскости под углом 90° ± 10° по отношению к горизонтальной плоскости.
Сварка на подъем - это сварка плавлением в наклонном положении, при котором сварочная ванна перемещается снизу вверх. Сварка на спуск - это сварка плавлением в наклонном положении, при котором сварочная ванна перемещается сверху вниз.
Сварка в вертикальном положении сверху вниз и «на спуск» характеризуется тем, что направление силы тяжести жидкого металла и направление сварки совпадают, металл сварочной ванны подтекает под дугу, что уменьшает глубину проплавления. При сварке в вертикальном положении снизу вверх и «на подъем» направление силы тяжести жидкого металла противоположно направлению сварки, металл сварочной ванны вытекает из-под дуги, увеличивая при этом глубину проплавления.
Наклонное положение сварки - плоскость, на которой располагается сварной шов, находится под углом 45° ± 10° по отношению к горизонтальной плоскости.
Потолочное положение сварки - пространственное положение при сварке, когда последняя выполняется снизу соединения. При сварке в потолочном положении поверхность сварочной ванны занимает горизонтальное положение, и металл ванны удерживается силами поверхностного натяжения и давления дуги. Такая сварка наиболее трудна и может осуществляться только высококвалифицированными сварщиками.
Сварка в вертикальном и потолочном пространственных положениях используется главным образом на тех предприятиях, где продукция крупногабаритная и не подлежит повороту. Вертикальное положение при сварке встречается чаще, чем потолочное.