Термины и определения для сварных конструкций, узлов, соединений и швов установлены ГОСТ 2601-84.
Сварным соединением называют неразъемное соединение двух и более элементов (деталей), выполненное с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла со структурными и другими изменениями в результате термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла.
Сварной шов представляет собой участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.
Сварной узел представляет собой часть сварной конструкции, в которой сварены примыкающие друг к другу элементы.
Сварной конструкцией называется металлическая конструкция, изготовленная из отдельных деталей или узлов с помощью сварки.
Металл деталей, подлежащих соединению сваркой, называют основным металлом.
Металл, подаваемый в зону дуги дополнительно к расплавленному основному металлу, называют присадочным металлом.
Переплавленный присадочный металл, введенный в сварочную ванну или наплавленный на основной металл, называют наплавленным металлом.
Сплав, образованный переплавленным основным или основным и наплавленным металлами, называют металлом шва.
Работоспособность сварного изделия определяется типом сварного соединения, формой и размерами сварных соединений и швов, их расположением относительно действующих сил, плавностью перехода от сварного шва к основному металлу и др.
При выборе типа сварного соединения учитывают условия эксплуатации (статические или динамические нагрузки), способ и условия изготовления сварной конструкции (ручная сварка, автоматическая в заводских или монтажных условиях), экономию основного металла, электродов и др.
Типы сварных соединений. По форме сопряжения соединяемых деталей (элементов) различают следующие типы сварных соединений: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные (рисунок 1).
Рисунок 1 -
Сварные швы подразделяют по форме поперечного сечения на стыковые (рисунок 2.а) и угловые (рисунок 2.б). Разновидностью этих типов являются швы пробочные (рисунок 2.в) и прорезные (рисунок 2.г), выполняемые в нахлесточных соединениях. По форме в продольном направлении различают швы непрерывные и прерывистые.
С помощью стыковых швов образуют в основном стыковые соединения (рисунок 1.а), с помощью угловых швов - тавровые, крестовые, угловые и нахлесточные соединения (рисунок 1.б - 1.д), с помощью пробочных и прорезных швов могут быть образованы нахлесточные и иногда тавровые соединения.
Стыковые швы, как правило, выполняют непрерывными; отличительным признаком для них обычно служит форма разделки кромок соединяемых деталей в поперечном сечении. По этому признаку различают следующие основные типы стыковых швов: с отбортовкой кромок (рисунок 3.а); без разделки кромок - односторонние и двусторонние (рисунок 3.б); с разделкой одной кромки - односторонней, двусторонней; с прямолинейной или криволинейной формой разделки (рисунок 3.в); с односторонней разделкой двух кромок; с V- образной разделкой (рисунок 3.г); с двусторонней разделкой двух кромок; Х-образной разделкой (рисунок 3.д). Разделка может быть образована прямыми линиями (скос кромок) либо иметь криволинейную форму (U-образная разделка, рисунок 3.е).
Рисунок 2 -
Стыковое соединение наиболее распространено в сварных конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами соединений. Его применяют в широком диапазоне толщины свариваемых деталей от десятых долей миллиметра до сотен миллиметров почти при всех способах сварки. При стыковом соединении на образование шва расходуется меньше присадочного материала, легко и удобно контролировать качество.
Угловые швы различают по форме подготовки свариваемых кромок в поперечном сечении и сплошности шва по длине.
По форме поперечного сечения угловые швы могут быть без разделки кромок (рисунок 4.а), с односторонней разделкой кромки (рисунок 4.б), с двусторонней разделкой кромок (рисунок 4.в). По протяженности угловые швы могут быть непрерывными (рисунок 5. а) и прерывистыми (рисунок 5.б), с шахматным (рисунок 5.в) и цепным (рисунок 5.г) расположением отрезков шва. Тавровые, нахлесточные и угловые соединения могут быть выполнены отрезками швов небольшой протяженности - точечными швами (рисунок 5.д).
Рисунок 4 -
Рисунок 4 - Подготовка кромок угловых швов тавровых соединений: а - без разделки кромок; б, в - с разделкой кромки
Пробочные швы по своей форме в плане (вид сверху) обычно имеют круглую форму и получаются в результате полного проплавления верхнего и частичного проплавления нижнего листов (рисунок 6.а) - их часто называют электрозаклепками - либо путем проплавления верхнего листа через предварительно проделанное в верхнем листе отверстие (рисунок 6.б).
Рисунок 5 -
Рисунок 6 -
Прорезные швы, обычно удлиненной формы, получаются путем приварки верхнего (накрывающего) листа к нижнему угловым швом по периметру прорези (рисунок 6. в). В отдельных случаях прорезь может заполняться и полностью.
Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента (рисунок 7): зазор b, притупление с, угол скоса кромки в и угол разделки кромок а, равный в или 2в.
Существующие способы дуговой сварки без разделки кромок позволяют сваривать металл ограниченной толщины (при односторонней сварке ручной - до 4 мм, механизированной под флюсом - до 18 мм). Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки. Угол скоса кромки обеспечивает определенную величину угла разделки кромок, что необходимо для доступа дуги вглубь соединения и полного проплавления кромок на всю их толщину.
Рисунок 7 -
Стандартный угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения изменяется в пределах от (60±5) до (20±5) градусов. Тип разделки и величина угла разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х- образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6 - 1,7 раза. Уменьшается время на обработку кромок. Правда, в этом случае возникает необходимость вести сварку с одной стороны шва в неудобном потолочном положении или кантовать свариваемые изделия.
Притупление с обычно составляет (2 ± 1) мм. Его назначение - обеспечить правильное формирование и предотвратить прожоги в вершине шва. Зазор b обычно равен 1,5 - 2 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара вершины шва, но в отдельных случаях при той или иной технологии зазор может быть равным нулю или достигать 8 - 10 мм и более.
Для всех типов швов важны полный провар кромок соединяемых элементов и внешняя форма шва как с лицевой стороны (усиление шва), так и с обратной стороны, т. е. форма обратного валика. В стыковых и особенно односторонних швах трудно проваривать кромки притупления на всю их толщину без специальных приемов, предупреждающих прожог и обеспечивающих хорошее формирование обратного валика.
Сварные швы классифицируют по ряду признаков. По внешнему виду швы делят на выпуклые, нормальные, вогнутые (рисунок 8). Как правило, все швы выполняют с небольшим усилением (выпуклыми). Если требуются швы без усиления, это должно быть указано на чертеже. Ослабленными (вогнутыми) выполняют угловые швы, что также отмечается на чертеже. Такие швы требуются для улучшения работы сварных соединений, например при переменных нагрузках. Стыковые швы ослабленными не делают, вогнутость в этом случае является браком. Увеличение размеров сварных швов по сравнению с заданными приводит к увеличению массы свариваемой конструкции и перерасходу электродов. В результате возрастает себестоимость сварных конструкций, повышается трудоемкость сварочных работ.
Рисунок 8 -
Большое значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соединения при динамических нагрузках. В угловых швах также бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину, особенно при сварке наклонным электродом. Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, что снижает концентрацию напряжений в месте перехода и повышает прочность соединения при динамических нагрузках.
По числу слоев и проходов различают однослойные, многослойные, однопроходные, многопроходные швы (рисунки 9, 10).
Рисунок 9 -
Рисунок 10 - Классификация швов по числу слоев и проходов: I - IV - число слоев; 1 - 8 - число проходов
Слой сварного шва - часть металла сварного шва, которая состоит из одного или нескольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва. Валик - металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход.
При сварке каждый слой многослойного шва отжигается при наложении последующего слоя. В результате такого теплового воздействия на металл сварного шва улучшаются его структура и механические свойства. Толщина каждого слоя в многослойных швах примерно равна 5 - 6 мм.
По действующему усилию швы делят на продольные (фланговые), поперечные (лобовые), комбинированные, косые (рисунок 11). Лобовой шов расположен перпендикулярно к усилию Р, фланговый - параллельно, а косой - под углом.
Рисунок 11-
По положению в пространстве различают нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы (рисунок 12). Отличаются они друг от друга углами, под которыми располагается поверхность свариваемой детали относительно горизонтали. Наиболее труден для исполнения потолочный шов, лучше всего шов формируется в нижнем положении. Потолочные, вертикальные и горизонтальные швы приходится обычно выполнять при изготовлении и особенно при монтаже крупногабаритных конструкций.
Примеры обозначения сварных швов по их положению в пространстве даны на рисунке 13.
Рисунок 12
Рисунок 13 -
В связи с важностью правильной подготовки свариваемых кромок с точки зрения качества, экономичности, прочности и работоспособности сварного соединения созданы государственные стандарты на подготовку кромок под сварку. Стандарты регламентируют форму и конструктивные элементы разделки и сборки кромок под сварку и размеры готовых сварных швов.
ГОСТ 5264-80 «Швы сварных соединений. Ручная электродуговая сварка. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» и ГОСТ 11534-75 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» регламентируют конструктивные элементы подготовки кромок и размеры выполненных швов при ручной дуговой сварке металлическим электродом во всех пространственных положениях.
Необходимо отметить некоторые особенности применения стандартов. Различные способы электрической сварки плавлением в силу их технологических особенностей позволяют получить различную максимальную глубину проплавления. Варьируя основными параметрами режима сварки, конструктивными типами разделки кромок, можно увеличивать или уменьшать глубину проплавления и другие размеры шва.
По указанной причине упомянутые стандарты, регламентирующие конструктивные элементы разделки кромок, учитывают возможность варьирования силой сварочного тока, напряжением, диаметром электродной проволоки (плотностью тока) и скоростью сварки. В тех случаях, когда процесс сварки обеспечивает использование больших токов, высокой плотности тока и концентрации теплоты, возможны повышенная величина притупления, меньшие углы разделки и величина зазора.
При ручной дуговой сварке такие факторы, как величина сварочного тока, скорость сварки и напряжение дуги, изменяются в небольших пределах.
Чтобы обеспечить сквозное проплавление кромок изделия при сварке односторонних стыковых или угловых швов при толщине листов свыше 4 мм, сварку приходится вести по заранее разделанным кромкам. При ручной сварке сварщики не могут существенно изменить глубину проплавления основного металла, но, меняя размах поперечных колебаний электрода, они могут значительно изменять ширину шва.
При толщине листов 9 - 100 мм ГОСТ 5264-80 для стыковых соединений предусматривает обязательную разделку кромок и зазор, которые имеют различную величину в зависимости от толщины металла и типа соединения.
Во всех случаях, используя стандарты на подготовку кромок, следует выбирать такие типы разделок, при которых обеспечиваются наименьшие объем и стоимость работ по разделке кромок, объем и масса наплавленного металла, полный провар по толщине, плавная форма сопряжения внешней части шва и минимальные угловые деформации.
Большое влияние на качество сварных соединений и экономичность процесса сварки оказывают чистота кромок и прилегающей к ним поверхности основного металла, точность подготовки кромок и сборки под сварку. Заготовки для свариваемых деталей следует изготовлять из предварительно выправленного и зачищенного металла. Вырезку деталей и подготовку кромок осуществляют механической обработкой (на пресс-ножницах, кромкострогальных и фрезерных станках), газокислородной и плазменной резкой и др. После применения тепловых способов резки кромки зачищают от грата, окалины и т. п. (шлифовальными кругами, металлическими щетками и др.).
В некоторых случаях при сварке высоколегированных сталей основной металл в зоне термического влияния после резки также удаляют механическим путем. Перед сборкой кромки прилегающие участки основного металла (на 40 мм от кромки) должны быть очищены от масла, ржавчины и других загрязнений металлическими щетками, дробеструйной обработкой или химическим травлением. Детали собирают на прихватках (коротких швах) длиной 20 - 30 мм или в специальных сборочных приспособлениях.
Стыковой шов. Элементами геометрической формы стыкового шва (рисунок 14) являются ширина шва - е, выпуклость шва - q, глубина провара - h, толщина шва - с, зазор - b, толщина свариваемого металла - S.
Рисунок 14 -
Ширина сварного шва - расстояние между видимыми линиями сплавления на лицевой стороне сварного шва при сварке плавлением.
Выпуклость сварного шва
Глубина проплавления (провара) представляет собой наибольшую глубину расплавления основного металла в сечении шва. Это глубина проплавления свариваемых элементов соединения.
Толщина шва включает выпуклость сварного шва q и глубину проплавления (с = q + h).
Зазор - расстояние между торцами свариваемых элементов. Устанавливается в зависимости от толщины свариваемого металла и составляет 0 - 5 мм (большой размер для толстого металла).
Характеристикой формы шва является коэффициент формы сварного шва ψш - коэффициент, выражаемый отношением ширины стыкового или углового шва к его толщине. Для стыкового шва оптимальное значение ψш от 1,2 до 2 (может изменяться в пределах 0,8 - 4).
Другой характеристикой формы шва является коэффициент выпуклости сварного шва, который определяют отношением ширины шва к выпуклости ψш шва. Коэффициент ψш не должен превышать 7 - 10.
Ширина сварного шва и глубина провара зависят от способа и режимов сварки, толщины свариваемых элементов и других факторов.
Угловой шов . Элементами геометрической формы углового шва (рисунок 15) являются катет шва - k, выпуклость шва - q, расчетная высота шва - р, толщина шва - а.
Катет углового шва - кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части.
Рисунок 15 -
Выпуклость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом, и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости.
Расчетная высота углового шва - длина перпендикуляра, опущенного из точки максимального проплавления в месте сопряжения спариваемых частей на гипотенузу наибольшего, вписанного во внешнюю часть углового шва прямоугольного треугольника.
Толщина углового шва - наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального проплавления основного металла.
Если шов выполнен вогнутым, то измеряют вогнутость углового шва. Она определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы углового шва с основным металлом, и поверхностью шва, измеренной в месте наибольшей вогнутости.
В зависимости от параметров сварки и формы подготовки свариваемых кромок деталей доли участия основного и наплавленного металлов в формировании шва могут существенно изменяться (рисунок 16).
Коэффициент доли основного металла в металле шва определяют по формуле
K = Fо/(Fо + Fэ),
где Fо - площадь сечения шва, сформированная за счет расплавления основного металла;
Fэ - площадь сечения шва, сформированная за счет наплавленного электродного металла.
При изменении доли участия основного и присадочного металлов в формировании шва его состав может изменяться, следовательно, изменяются и его механические, коррозионные и другие свойства.
Рисунок 16 -
Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соединений для ручной дуговой сварки регламентирует ГОСТ 5264-80.
Условные изображения швов сварных соединений. Основные типы, конструктивные элементы, размеры и условные обозначения сварных соединений и швов на чертежах, а также форма и размеры подготовки свариваемых кромок из различных конструкционных материалов, применяемых при дуговой сварке, регламентируются стандартами.
На чертежах сварных изделий применяют условные изображения и обозначения швов, приведенные в ГОСТ 2.312-72.
Шов сварного соединения, независимо от способа сварки, условно изображают: видимый - сплошной основной линией (рисунок 17.а - 17.в), невидимый - штриховой (рисунок 17.г). Видимую одиночную сварную точку, независимо от способа сварки, условно обозначают знаком «+» (рисунок 17. б).
От изображения шва или одиночной точки проводят линию- выноску с односторонней стрелкой, указывающей место расположения шва. Линию-выноску предпочтительно выполнять от изображения видимого шва.
На изображение сечения многопроходного шва допускается наносить контуры отдельных проходов, при этом их необходимо обозначать прописными буквами русского алфавита (рисунок 18. а).
Рисунок 18 -
Нестандартные швы (рисунок 18.б) изображают с указанием конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу.
На чертежах поперечных сечений границы шва наносят сплошными основными линиями, а конструктивные элементы кромок в границах шва - сплошными тонкими линиями.
Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов приведены в таблице 1.
Вспомогательный знак | Значение вспомогательного знака | Расположение вспомогательного знака относительно полки линии выноски, проведенной от изображения шва |
||
с лицевой стороны | с оборотной стороны |
|||
| Усиление шва снять |
|
|
|
| Наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу |
|
|
|
| Шов выполнить при монтаже изделия, т.е. при установке его по монтажному чертежу на месте применения |
|
||
Шов прерывистый или точечный с цепным расположением. Угол наклона линии ≈ 60° |
|
|
||
Шов прерывистый или точечный с шахматным расположением |
|
|
||
Шов по замкнутой линии. Диаметр знака 3 - 5 мм |
|
|||
Шов по незамкнутой линии. Знак применяют, если расположение шва ясно из чертежа |
|
|
||
В условном обозначении шва (рисунок 19) вспомогательные знаки выполняют сплошными тонкими линиями. Вспомогательные знаки должны быть одинаковой высоты с цифрами, входящими в обозначение шва.
Структура условного обозначения стандартного шва или одиночной сварной точки приведена на рисунке 19. а.
1. Первыми в обозначении располагают вспомогательные знаки - «шов по замкнутой линии» и «выполнить при монтаже изделия» (таблица 1).
2. Указывают номер стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений. Например: ГОСТ 5264-80 - Ручная дуговая сварка.
3. Приводят буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений. Например, стыковой шов без скоса кромок односторонний обозначают как С2.
Рисунок 19 -
4. На этой позиции указывают условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и конструктивные элементы швов. Стандарт допускает не указывать способ сварки.
5. Знак и размер катета для угловых, тавровых соединений и внахлестку, для которых стандартом предусмотрено указание катета шва, например 5.
6. В данной позиции проставляют:
Для прерывистого шва - размер длины провариваемого участка, знак / или Z и размер шага, например, 50 Z 100;
Для одиночной сварной точки - размер расчетного диаметра точки;
Для шва контактной точечной сварки или электрозаклепочного шва - размер расчетного диаметра точки или электрозаклепки; знак / или Z и размер шага, например 10/80;
Для шва контактной шовной сварки - размер расчетной ширины шва;
Для прерывистого шва контактной шовной сварки - размер расчетной ширины, знак умножения, размер длины провариваемого участка, знак / и размер шага, например 5 х 40/200.
7. На последнем месте обозначения располагают вспомогательные знаки - усиление шва снять и др. (таблица 1).
Если шов нестандартный, то в его условном обозначении (рисунок 19. б) из рассмотренных выше частей сохраняются только вспомогательные знаки (1 и 7) и часть обозначения, касающаяся конструктивных элементов прерывистого либо точечного шва (6). В технических требованиях чертежа или таблице швов при этом указывают способ сварки, которым выполняется нестандартный шов.
Условное обозначение шва наносят:
На полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны (рисунок 20. а);
Под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны (рисунок 20. б).
Рисунок 20 -
За лицевую сторону одностороннего шва принимают ту, с которой производят сварку. За лицевую сторону двустороннего шва с несимметрично подготовленными кромками принимают ту, с которой сваривают основной шов. Если двусторонний шов имеет симметричные кромки, то за лицевую может быть принята любая сторона шва.
Обозначение шероховатости механически обработанной поверхности шва наносят на полке или под полкой линии-выноски после условного обозначения шва (рисунок 20.а - 20.б), указывают в таблице швов или приводят в технических требованиях чертежа, например: параметр шероховатости поверхностей сварных швов Rz 80 мкм.
Если для шва сварного соединения установлен контрольный комплекс или категория контроля шва, то их обозначение допускается помещать под линией выноской (рисунок 20). В технических требованиях или таблице швов на чертеже приводят ссылку на соответствующий нормативно-технический документ.
Сварочные материалы указывают на чертеже в технических требованиях или таблице швов. Допускается сварочные материалы не указывать.
При наличии на чертеже одинаковых швов обозначение наносят у одного из изображений, а от изображений остальных одинаковых швов проводят линии-выноски с полками. Всем одинаковым швам присваивают один и тот же номер, который наносят:
На линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва (рисунок 21. а);
На полке линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с лицевой стороны (рисунок 21. б);
Под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с оборотной стороны (рисунок 21.в).
Рисунок 21
Допускается указывать количество одинаковых швов на линии- выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением (рисунок 21. а).
Если все швы на чертеже одинаковы и изображены с одной стороны, то порядковый номер швам не присваивают и отмечают их только линиями-выносками без полок (рисунок 21.г) кроме шва, на котором нанесено условное обозначение.
На чертеже симметричного изделия, при наличии на изображении оси симметрии, допускается отмечать линиями-выносками и обозначать швы только одной из симметричных частей изображения изделия.
На чертеже изделия, в котором имеются одинаковые составные части, привариваемые одинаковыми швами, допускается отмечать линиями-выносками и обозначать швы только на одной из одинаковых изображенных частей.
Если все швы на данном чертеже выполнены по одному и тому же стандарту, обозначение стандарта указывают в технических требованиях чертежа (записью по типу: «Сварные швы по...») или в таблице.
Допускается не отмечать на чертеже швы линиями-выносками, а приводить указания по сварке записью в технических требованиях чертежа, если эта запись однозначно определяет места сварки, способы сварки, типы швов сварных соединений и размеры их конструктивных элементов в поперечном сечении и расположении швов.
Одинаковые требования, предъявляемые ко всем швам или группе швов, приводят один раз - в технических требованиях или в таблице.
Условные обозначения стандартных швов сварных соединений
На рисунке 22 приведены форма поперечного сечения шва и условное обозначение стандартного стыкового шва соответственно. Данный шов имеет следующую характеристику: шов стыкового соединения с V-образным скосом одной кромки, двусторонний, выполняемый ручной дуговой сваркой при монтаже изделия; усиление снято с обеих сторон; параметр шероховатости поверхностей шва: с лицевой стороны Rz 20 мкм;
Чертежи, изображающие сварные изделия, сварные узлы и т. п., которые содержат необходимые данные для сборки, сварки и контроля, называют сборочными. Сборочные чертежи дают возможность определить, как спроектировано и работает изделие, какие детали в него входят, какими должны быть типы сварных соединений, какой следует применить способ сварки для соединения деталей между собой, каким способом контроля нужно подвергнуть сварные соединения и швы, каким техническим требованиям должны соответствовать сварные швы и т. д.
Рисунок 22 -
Приступая к работе, сварщик должен прежде всего изучить чертеж: все надписи, изображаемые виды, условные обозначения, материал деталей, технические требования, предъявляемые к сварным швам.
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!
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:
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.
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.
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:
Все виды сварных соединений имеют свое предназначение, которое подходит под определенные потребности готовых элементов. Предлагаем рассмотреть эти виды подробнее!
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:
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.
Существует несколько вариантов углового соединения:
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.
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.
Этот тип аналогичен угловому соединению, однако есть и отличия - пластина, приставляемая ребром, должна выставляться не с краю нижнего основания, а на небольшом расстоянии.
Сварщики различают виды сварных соединений по типу сварных швов. Шов может быть:
Сварщик, знакомый с основными видами соединений и их принципиальными отличиями, может грамотно подобрать вид шва, способный удовлетворить основные требования по прочности и герметичности.
Сварные соединения могут иметь различные эффекты, которые влияют на прочность и герметичность. Принято разделять все виды дефектов на три категории:
Поговорим подробнее о каждом виде дефектов.
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.
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.
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 - 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.
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.
Углубления, называемые кратерами, обычно появляются из-за обрыва сварочной дуги. Если такой дефект появился, необходимо вырезать его до основного металла и тщательно заварить.
Так принято называть полости, уменьшающие прочность шва. Именно из-за свищей могут образоваться трещины. Исправит ситуацию вырезка дефекта и заварка.
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.
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.
Теперь рассмотрим виды контроля сварных соединений. Существуют следующие методы:
Существует очень важное правило - для достоверного контроля необходимо непременно очистить соединение от шлака, окалины и сварочных брызг!
Качество сварного соединения напрямую зависит от типа выбранного шва, электрода и режима работы аппарата. Для этого рекомендуется руководствоваться действующими нормативами, а в частности — ГОСТ 5264-80. В нем подробно описаны характеристики и типы сварных соединений и виды сварных швов. По ГОСТ предъявляются особые требования к выполнению работ.
Наиболее популярный тип соединения, так как он характеризуется минимальным напряжением металла, простотой исполнения и надежностью. В зависимости от толщины свариваемой кромки она может быть обрезана под прямым или косым углом. Также допустимо применение одностороннего скоса.
Преимущества стыковых сварочных швов:
Последнее достигается только при соблюдении технологии. Угол скоса может варьироваться от 45° до 60°. Это зависит от толщины металла. Подобная геометрия применяема для листов от 20 мм и более. Также учитываются характеристики материала.
Формирование соединения методом наложения листов друг на друга актуально для толщины металла в пределах от 8-12 мм. При этом в отличие от стыковой сварки нет необходимости обрабатывать поверхность — достаточно ровно обрезать заготовку. Важно правильно рассчитать величину нахлеста.
Особенности нахлесточного сварного соединения:
Перед началом работ листы нужно выровнять, чтобы обеспечить плотный прижим.
Это т-образное соединение, при котором торец одного из листов приваривается к плоскости другого. Для надежности на первом можно сделать одно или двухсторонние скосы. С их помощью увеличивается объем наплавленного металла. Область применения – металлоконструкций сложной формы.
Перед началом работ нужно учесть следующие факторы:
Конфигурация скосов стандартная, угол зависит от толщины металла.
Применяются для соединения двух элементов конструкции под определенным углом. В отличие от таврового соединения наличие зазора недопустимо. Надежность обеспечивается с помощью скосов и большого объема направленного металла.
Специфика угловых сварных швов:
Подобный способ чаще всего применяется для изготовления резервуаров или аналогичных им по форме конструкции.
Кроме вышеописанных основных способов соединения стальных элементов в ГОСТ предусмотрены вспомогательные. Они могут применяться для формирования надежного шва с учетом требуемых эксплуатационных качеств изделия.
В зависимости от специфики шва применяются следующие методики формирования сварного стыка:
Выбор того или иного сварного шва зависит от конечного результата – надежности и долговечности соединения.
Сварные металлические соединения относятся к основным методам скрепления конструкций, использующихся в быту и производстве. Это весьма надежный метод получения единой конструкции, который еще и относительно дешевый.
Скрепления данного типа образуются путем расплавления металла в области соединения и последующей его кристаллизацией при остывании. Их качество зависит от правильного выбора режима работы электросварочного аппарата, электрода, шовного провара. Это регламентируется действующими нормами, а также стандартами. В них указаны все виды сварных швов, а также типы стыков и их характеристики.
Многочисленные металлы имеют собственные особенности сварки, отличающиеся условия выполнения работ, требования к выполнению скреплений. Для них применяются соответствующие разновидности электросварных соединений. При сварке металлических элементов используются основные виды электросварочных скреплений, о которых далее.
Сварочные соединения подразделяются на несколько разновидностей, зависящих от их признаков. Классификация сварных швов охватывает весь спектр их использования. По внешнему параметру они бывают:
По типу исполнения они встречаются односторонними, а также двухсторонними, по количеству проходов электродом: однопроходные, двухпроходные. Кроме того, существуют однослойные способы провара и двухслойные.
По протяженности шовные скрепления бывают:
Разделение по пространственному расположению:
По вектору силового воздействия:
По назначению и функциям электросварочные провары бывают прочными, а также прочно-плотными, герметичного исполнения. По ширине их различают на ниточный тип, не превышающий диаметр электросварочного электродного стержня и уширенные, выполняющиеся с помощью колебательных движений при сварке в поперечном направлении.
Для упрощения понимания классификации и применения тех или же иных разновидностей, составлена специальная таблица.
Все типы швов имеют строгое обозначение по ГОСТ. На чертежах используются специальные значки, которые содержат полную информацию о типе скрепления и его способе выполнения. Для тех, кто думает всерьез заниматься сварочными работами на профессиональном уровне следует дополнительно изучить чертежные обозначения сварных скреплений.
В зависимости от используемого материала, толщины, а также конструктивных особенностей используются различные типы сварных швов. Для этого необходимо пройти необходимую теоретическую подготовку. Это позволит лучше понимать специфику сваривания деталей и избежать брака в работе. Начинающие сварщики зачастую недостаточно проваривают участки соединений, что влияет на слабое механическое сопротивление стыков. Выбирая правильные режимы работы и виды сварки, можно получить сварочные швы достаточной прочности, а также качества. Подготовка сварщика заключается не только в практических занятиях, но и в теоретической подготовке с изучением требований, норм и правил, а также включая типы сварочных соединений и используемое оборудование. Знание принципов использования тех или же иных электросварочных скреплений, техники их получения, стыки будут получаться весьма крепкими и долговечными.
Данный вариант соединений является наиболее используемым среди прочих разновидностей видов швов сварки. Это стыковое сваривание используется на торцевых участках, трубах или же на листовых конструкциях. Для его получения затрачивается минимальное количество времени, материала и усилий. Эти стыковые скрепления имеют некоторые особенности швов. На тонколистовом металле сваривание проводится без скоса кромок.
Изделия с большой толщиной участков соединений требуют предварительной подготовки стыков, заключающееся в их скашивании для увеличения глубины сварочного проваривания. Это необходимо при толщине металлических изделий свыше 8 мм и до 12 мм. Более толстые участки необходимо соединять двусторонней сваркой с предварительным скосом кромок. Стыковое сваривание выполняется чаще всего на изделиях в горизонтальной плоскости.
Эти разновидности электросварочных соединений выполняются как обычная буква «Т». Они соединяют предметы одинаковой или же различной толщины, от чего зависит ширина сварочного шва. Кроме того, данные типы используются одно- или двусторонними, на что влияют особенности скрепления. При работе с металлическими элементами различной толщины электрод удерживается в наклоненном положении под углом порядка 60 градусов. Процесс сварки можно значительно упростить, воспользовавшись прихватками, а также свариванием «в лодочку». Данный способ существенно снижает возникновение подрезов. Тавровый шов накладывается за один сварочный проход. Помимо ручной дуговой сварки, для данного типа широко используются автоматические электросварочные аппараты.
Данный способ используется для сварки листового металла при толщине до 12 мм. Соединяемые участки накладываются внахлест и провариваются вдоль стыков с обеих сторон. Нельзя допускать попадания влаги во внутреннюю часть свариваемой конструкции. Для усиления скрепления выполняется полная проварка по периметру.
При данном сваривании формирование соединительного стыка происходит между торцом одного изделия и поверхностью другого. При этом виде сварочных швов и соединений увеличивается расход материалов, что необходимо учитывать заранее. Перед началом работ следует выровнять листовые конструкции и позаботиться об их хорошем прижатии между собой.
К данным соединениям относятся скрепления элементов, выполненные под некоторым углом друг к другу. Для них характерно использование предварительных скосов для обеспечения наилучшего провара шва. Это позволит увеличить глубину сварочного соединения, что повысит надежность конструкции. Для усиления прочности используется двустороннее сваривание металлических изделий, при этом не допускаются зазоры в соединяемых кромках. Эти типы электросварных швов характеризуются повышенным использованием объема наплавленного металла.
Сваривание потолочным швом, шов которого располагается над сварщиком, относится к наиболее трудным видам выполнения электросварных работ. Он наносится прерывистой сваркой при небольшом значении силы электротока. Вертикальные и потолочные соединения весьма трудные, поэтому не все сварщики могут их выполнять с достаточным качеством. Они используются в местах, где нет возможности изменить положение свариваемых конструкций. Это трубы, разнообразные металлические сооружения, а также потолочные балки и швеллеры на строительных площадках. Специфику выполнения потолочных швов, видео с которыми объяснит нюансы, можно освоить на постоянной практике.
Изучив многочисленные виды и методы получения соединений путем сварки, необходимо ознакомиться с геометрией соединений, в чем помогут фото сварочных швов.
К основным параметрам шовного стыка относится его ширина – е, толщина сварки – c, выпуклость – q, зазор – b, глубина проваривания – h, а также толщина свариваемого материала – S.
Для угловых соединений используются следующие обозначения: выпуклость – q, толщина – a, катет – k и расчетная высота – p.
Различные способы нанесения сварочных швов, многочисленные их виды, а также параметры подготовленных кромок влияют на объем использования наплавленного и основного металлов. Его количество может заметно отличаться при изменении любых расчетных значений.
Виды сварочных соединений характеризуются коэффициентом формы, который высчитывается отношением ширины к толщине шовного соединения. Для стыковых скреплений данный параметр находится в пределах 1,2-2 (граничные значения – 0,8-4). Коэффициент выпуклости рассчитывается отношением ширины к выпуклости, величина которого должна быть от 0,8 до 4.
Сваривание металлических материалов под углом относительно друг друга требует точного соблюдения геометрии шва. От качества сварки, соблюдения требуемых параметров напрямую зависит надежность соединения, а также его долговечность пользования.
От качественного выполнения электросварного скрепления зависти дальнейшая эксплуатация конструкции. Разнообразные дефекты значительно снижают прочность и уменьшают период использования изделия. Для недопущения брака, а также предотвращения аварийных ситуаций применяются различные виды контроля сварных швов. К ним относится внешний осмотр, который может на визуальном уровне определить нарушения, их виды, а также использование специального оборудования для определения скрытых дефектов сварных швов.
Способы контроля подразделяются на не разрушаемые и разрушаемые. При использовании первого метода прочность сварного соединения определяется без изменения его внешнего вида, параметров. Разрушаемые способы применяются при массовом выпуске конструкций, использующих однотипные электросварочные работы. Это предоставляет возможность с высокой точностью выявлять внутренние нарушения сварочных скреплений.
Основа сварочного процесса – это соединение металлических элементов и деталей из других материалов при помощи расплавления их краев. Место стыковки элементов является швом, искусство выполнения которого является главным для любого сварщика. В процессе сварки применяются различные виды соединений элементов и сварных швов, выбор которых регламентирован условиями и требованиями, предъявляемыми к сварке.
Если вы намереваетесь освоить сварочные работы, то в первую очередь необходимо разобраться с тем, что такое швы и соединения.
Под сварочными соединениями подразумевается тот способ, каким соединены детали для сварки. Различается несколько основных типов, применение которых позволяет выполнить стыковку любых элементов:
Сварные швы – это методы сварки металлических элементов, представляющие то, каким способом будут соединяться детали между собой. Типы сварных швов выделяются по различным характеристикам, захватывающим способ соединения деталей, требования к создаваемому элементу, толщину исходного металла и т. д.
Сварочные работы предполагают большое разнообразие сварочных швов и соединений. Виды сварных швов можно выделить по разнообразным признакам. Представим некоторые из них:
Данная классификация представляет практически полную энциклопедию типов сварочных методов.
Знать и уметь применять их необходимо профессионалу, для любителя вполне достаточно освоить основные виды сварочных швов, которых вполне достаточно для проведения сварки практически всех типов соединений.
Перейдем к типам сварных соединений, то есть к тому, как соединены свариваемые детали. Различают несколько основных разновидностей:
Перечисленные виды сварных соединений и швов имеют подробное описание и схемы выполнения, которые даны в ГОСТах по сварочным работам.
Знания о типах соединений и швов в сварочной работе являются базовыми и представляют основу для применения сварочных навыков на практике. Данный теоретический опыт позволяет верно выбирать необходимый вид стыковки элементов и способ их сварки, который будет гарантировать полученной детали те прочностные характеристики, какие планируются при ее создании.
