Какие бывают сварочные соединения
Какие бывают сварочные соединения и швы: виды и параметры
Сварка широко применяется для соединений элементов из черных и цветных металлов, их сплавов. Виды сварных соединений определяются способом сварки, расположения деталей, толщиной материала и требованиями, предъявляемыми условиями эксплуатации. Способ сваривания зависит от температуры плавления металла, его теплопроводности и способности вступать в реакцию с кислородом и азотом.
На процесс сваривания влияет множество факторов, включая уровень мастерства рабочего. Сварка и контроль – обязательные элементы технологического процесса. Для проверки качества применяют неразрушающий контроль, включающий в себя просвечивания шва, травления, внешнего осмотра. Точно рассмотреть все зоны, их структуру и качество шва позволяет разрушающий способ разрезания и травления.
Что это?
Неразъемное соединение, полученное в результате расплавления кромок совмещаемых деталей и электрода, называют сварными соединениями и швами. В результате получается одна деталь из двух и более элементов. Ее можно обрабатывать резанием, делать термическую обработку для стабилизации структуры.
Нагрев и расплав производиться несколькими способами:
- электродуговой сваркой,
- газовой горелкой,
- контактной сваркой.
Нагрев и создание сварочной ванны температурой электрической дуги происходит от электрода и проволоки. Обязательно расплавляются кромки соединяемых деталей. В дополнение к ним плавится электрод, проволока или присадочный материал.
Газовая горелка регулирует скорость плавления основного материала и присадочного прутка.
При контактной сварке большими токами происходит точечный нагрев и соединение разогретого металла за счет сильного сдавливания.
Типы сварочных соединений выбираются в зависимости от требований к герметичности и прочности шва, условий эксплуатации сваренного изделия.
Параметры
Параметры стыкового и углового шва отличаются. В обоих случаях к ним относится толщина соединяемых деталей, в чертеж вносят размер выпуклости или вогнутости поверхности наплавленного металла. При сборке под сварку выдерживается зазор между соединяемыми элементами.
В процессе проверки сварных швов, соединяемых встык, измеряют глубину провара, от поверхности детали до дна шва. Выпуклость выступает над плоскостью свариваемых поверхностей.
Толщина определяется как сумма значений глубины провара и выпуклости. Она максимальная по продольной оси.
В параметрах углового соединения технологическим и контролируемым размером является катет. Это размеры сторон угла, образованного линией, соединяющей крайние точки материала шва с деталями. По соотношение размеров определяется равностороннее и смещенное соединение.
Классификация
Сварные швы различают по нескольким параметрам. Классификация отражает основной способ соединения и включает в себя:
- методу сварки,
- конфигурации,
- виду соединения,
- пространственному положению,
- вектору усилия.
Обозначение шва, его вида и параметров указывается на чертеже в соответствии с ГОСТ 2.312-72.
По способу соединения деталей различают швы:
Стыковой может соединять листы одной толщины и разной. При изготовлении корпусных деталей из листового материала продолжением соединения может быть отбортовка.
Угловой стык можно отнести к разновидности таврового, когда детали соединяются под углом торцами.
Сварка внахлест выполняется в основном контактным методом. Для создания конструкций повышенной прочности края листов накладываются друг на друга, и делается 2 параллельных шва с разных сторон вдоль торца.
По способу выполнения
Сварные швы делятся на односторонние и двухсторонние. По способу выполнения: свариваемые за один проход и многослойные.
Они могут накладываться в один ряд на тонких деталях, в несколько слоев, если ширина соединяемого материала более 5 мм.
Односторонние многослойные швы соединяют детали толщиной 8 – 25 мм и более, если металлоконструкция полая внутри и нет возможности варить с другой стороны. Например, труба большого сечения. В остальных случаях, если требуется повышенная прочность и герметичность, плавление производится с 2 сторон.
По степени выпуклости
Выпуклость определяется относительно линии, образованной точками соприкосновения шва. При угловых соединениях это катет. Для стыковочного соединения плоскость деталей. По степени выпуклости различают швы:
Оптимальная высота 2 – 3 мм над поверхностью детали или линией гипотенузы катета. Выпуклые выступают за границу плоскости сильнее.
Ослабленные или вогнутые швы менее прочные, но более гибкие. Они применяются при угловых соединениях. За частое использование при сварке корпусов морских судов, получили название корабельного шва.
По положению в пространстве
Нижнее положение, когда сварка проводится в горизонтальном положении, наиболее удобное. Сварочная ванна никуда не вытекает, ее только надо направлять.
Вертикальные швы варятся снизу вверх, чтобы удержать расплавленный металл остывающей массой снизу. Если электрод будет двигаться сверху, весь жидкий металл и шлак потекут.
Потолок – шов, расположенный горизонтально над головой, варят мастера с высоким разрядом. Для некоторых сплавов цветных металлов потолочная сварка недоступна.
По протяженности
Протяженность берется не от общей длины соединения, а характера выполнения:
Сплошные выполняются на изделиях, которые должны быть герметичны или детали, работающие в условиях больших нагрузок.
Прерывистый создает меньше напряжение. Он применяется в малонагруженных конструкциях, например арматура под заливку бетонных плит. Расположенная рядом, она получает малое давление в одном направлении. Основную нагрузку принимает на себя бетон. Прутья удерживают его от разрушения при прогибе.
По направлению действующего усилия и вектору действия внешних сил
Деление по направлению к действующему усилию – условный способ классификации. Во время работы, даже если конструкция стоит неподвижно, на каждый ее элемент действует несколько разнонаправленных сил. Для расчета прочности выбирают наибольшую из них.
Фланговое соединение располагается по краям детали параллельно вектору усилия. Лобовой, наоборот, составляет с направлением действующей силы прямой гол. Если угол не 90⁰, значит соединение косое.
Наиболее прочным является комбинированное соединение. Его составляет фланговые соединения в сочетании с другими видами.
По форме свариваемых изделий
Конфигурация свариваемых деталей определяет форму шва. Большая часть и разновидность сварных соединений приходится на прямолинейные швы листового материала и плоских деталей.
Кольцевыми сваривают трубы, втулки и другие цилиндрические изделия. Положения стыка может быть вертикальным и свариваться по кругу непрерывным швом в одном пространственном положении. Такие швы выполняются на коротких деталях, которые можно установить вертикально.
Трубопроводы различного диаметра выполняются с переходом положения с потолка на горизонталь через вертикаль.
Зависимость от толщины рабочего материала и от длины самого стыка
Соединяемые элементы могут быть разными по размерам. Сварные швы выполняются в зависимости от толщины.
Подготовка деталей к сварке включает в себя и разделку кромок, придание им определенной конфигурации:
- ровные – толщина до 5 мм,
- X или V-образные – толщина 3 – 25 мм,
- U-образны для деталей с толщиной стенки более 25 мм.
Обе кромки зачищаются и срезаются при стыковой сварке. V-образная зачистка делается при односторонней сварке. Если сварка производится с 2 сторон, то она выглядит как X – соединенные вершинами V-образные вырезы.
Закругленную снизу U-образную зачистку удобно применять при многослойной сварке с одной стороны.
В тавровых соединениях зачищается угол детали, привариваемой торцом под углом к основному элементу.
Председатель приемочной комиссии, военпред Рогожин Н. В.: «Длинные швы, особенно по периметру детали, накладывают в несколько приемов. Чтобы избежать перегрева, варят небольшими участками. Например, сначала влево от каждого угла, затем по несколько коротких швов в середине каждого участка, попеременно на разных сторонах. После сварки вправо от угла, заполняются в оставшиеся участки. Сварка крупных, ответственных изделий может производиться одновременно несколькими сварщиками. Тогда они распределяются равномерно, на одинаковом расстоянии, и варят непрерывные швы в одну сторону, по кругу.
В карту сварки изделия заносят фамилии сварщиков, схема наложения швов, время начала и окончания работы. Каждый из рабочих ставит клеймо против своего участка шва».
Виды контроля
Для сварных швов методы контроля применяются:
- внешний осмотр,
- неразрушающие,
- разрушающие.
Рабочему важно знать, какие параметры следует контролировать в процессе сварки, чтобы изделие было качественным. Это режимы, указанные в технологии: ток, напряжение, скорость сварки.
Предварительный
Масло и грязь могут покрыть поверхность свариваемых деталей. Они ухудшают качество соединения.
Перед началом работы следует проверить правильность снятия фасок, сборку конструкции. Кроме этого сам сварщик проверяет подключение аппарата, на какой режим настроен прибор.
Текущий
В процессе сварки контролируются сила тока, скорость подачи проволоки. Флюс должен равномерно покрывать горячий металл.
Окончательный
После остывания визуально осматривается шов на наличие дефектов типа подрезы, волчки, трещины, непровары. После этого делается физический и химический контроль.
Для определения несплошности и микропор, используют веществ с высокой жидкотекучестью, например керосин. С одной стороны стыки мажут мелом, с другой наносят жидкость.
После этого изделие проходит неразрушающий контроль.
Методы контроля
Все методы контроля делятся на неразрушающие и разрушающие. Неразрушающие методы заложены в технологический процесс изготовления продукции. Разрушение деталей позволяет увидеть микро и макро строение. Его проводят периодически. Частота зависит от степени ответственности изделия.
Разрушающий
Разрушающий метод контроля сварочных швов позволяет увидеть основные зоны, расположенные симметрично от центра в стороны:
- сплав металла деталей и электрода,
- линия сплавления,
- переходная зона,
- металл деталей.
Соединение разрезают поперек, строгают, шлифуют и протравливают. После этого в микроскоп видно структуру материала, малейшие дефекты.
Металлографические исследования
Осмотр макрошлифов, протравленных азотной кислотой, позволяет контролировать качество сварки, увидеть микроструктуру всех зон, определить сплошность металла. Металлография показывает глубину провара, степень расплавление. Основные напряжения проходят рядом со швом, по переходной зоне. Ее ширина и состояние кромок говорит о качестве шва, правильно подобранной технологии.
Химический анализ
Стружка для химического анализа берется в основном из самого шва. По результатам исследования определяется, сколько расплавилось основного материала и присадочного.
Механические испытания
Кроме испытаний вырезанных образцов на прочность, гибкость, растяжение, сосудам и трубопроводам проводят гидравлическое испытание. Внутрь под большим давлением закачивается жидкость. Производится постукивание молотком определенного веса и осмотр на наличие проступающей влаги.
Неразрушающий
Часто используется на производстве магнитная дефектоскопия. Намагниченную деталь опускают в специальный порошок и осматривают. Неравномерное покрытие указывает на дефекты.
Ультразвуковая волна отражается от нижней границы металла. Проходя через металл, она покажет все поры и трещины.
От качества сварного шва зависит срок службы изделия и безопасность находящихся рядом людей. Способ контроля и частота его проведения указываются в технологии.
Разновидности и способы выполнения сварочных швов
Конечная цель любого сварщика – получение качественного сварочного шва. От этого зависит прочность и долговечность соединения деталей. Для успешной работы важно правильно выполнить подключение; выбрать силу тока, угол наклона электрода; хорошо владеть техникой выполнения шва. Результатом правильной работы будет надежное сваривание металлических деталей.
Наклон электрода
Сварочные швы классифицируют по нескольким признакам. Виды и типы сварочных соединений нужно рассматривать последовательно, вникая в тонкости процесса. НА шов влияет расположение, направление и траектория движения электрода.
После закрепления выбранного электрода в фиксаторе, установки тока, подключения полярности начинается процесс сваривания.
У каждого мастера есть свой предпочтительный угол наклона электрода. Многие считает оптимальным значение 70 ° от горизонтальной поверхности.
От вертикальной оси при этом образуется угол, равный 20 °. Некоторые работают под максимальным углом 60 °. В целом, в большинстве учебных рекомендаций присутствует диапазон значений от 30 ° до 60 ° от вертикальной оси.
В определенных ситуациях, при сварке в труднодоступных местах, нужно ориентировать электрод строго перпендикулярно относительно поверхности свариваемого материала.
Перемещать электрод можно тоже по-разному, в противоположных направлениях: от себя или к себе.
Если материал требует глубокого прогрева, то электродом ведут к себе. В след за ним в направлении сварщика тянется рабочая зона. Образующийся шлак накрывает место сплава.
Если работа не предполагает сильного прогревания, то электрод перемещают от себя. За ним «ползет» сварочная зона. Глубина разогрева при таком исполнении шва минимальна. С направлением вопрос ясен.
Траектория движения
Особое влияние на шов оказывает траекторию движения электрода. Она в любом случае имеет колебательный характер. Иначе две поверхности сшить не удастся.
Колебания могут быть похожи на зигзаги с разным шагом между острыми углами траектории. Они могут быть плавными, напоминающими движение по смещенной восьмерке. Траектория может быть подобна елочке или прописной букве Z с вензелями вверху и внизу.
Идеальный шов имеет постоянную высоту, ширину, равномерный внешний вид без дефектов в виде кратеров, подрезов, пор, непроваров. Название возможных изъянов говорит само за себя. Хорошо отработав умения, можно успешно накладывать любой шов, сваривать разнообразные металлические детали.
Нормативы и понятие катета
Сварной шов начинает формироваться в рабочей зоне при расплавленном состоянии металлов, и окончательно образуется после застывания.
Существующая классификация группирует швы по различным признакам: типу соединения деталей, образующейся форме шва, его протяженности, количеству слоев, ориентации в пространстве.
Типы возможных сварных соединений отображены в стандарте для ручной и дуговой сварки ГОСТ 5264. Соединения, выполняемые дуговой сваркой в атмосфере защитного газа нормированы документом ГОСТ 14771.
В ГОСТах имеется обозначение каждого сварного соединения, а также таблица, содержащая основные характеристики, в частности значения катета сварочного шва.
Что такое катет, понять достаточно просто, взглянув на рисунок соединяемых деталей. Это сторона умозрительного равнобедренного треугольника максимальных размеров, который поместится в поперечном сечении шва. Правильно рассчитанное значение катета гарантирует прочность соединения.
У деталей неравномерной толщины за основу берут площадь сечения детали в самой тонкой ее части. Не следует пытаться неоправданно увеличивать катет. Это может привести к деформации сваренной конструкции. К тому же увеличится расход материалов.
Проверка размеров катета проводится с помощью универсальных справочных шаблонов, представленных в специальной литературе.
Виды соединений
В зависимости от взаимного расположения деталей сварочные соединения происходят:
- встык;
- внахлест;
- угловым способом;
- тавровым способом.
При сварке встык приваривают торцы двух деталей, расположенных в одной плоскости. Стык может выполняться с отбортовкой, без скоса и со скосом. Форма скоса может напоминать буквы Х, К, V.
В некоторых случаях сварку делают внахлест, тогда одна деталь частично водружена на другую, расположенную параллельно. Совмещенная часть является нахлестом. Сваривание при этом делают без скоса с двух сторон.
Часто появляется необходимость сделать сварной угол. Такое соединение относят к угловому типу. Оно всегда выполняется с двух сторон, может не иметь скосов или иметь скос на одной кромке.
Если сварные части образовали в результате букву Т, значит было сделано тавровое соединение. Иногда детали, сваренные тавровым швом, образуют острый угол.
В любом случае одна деталь приваривается при этом к боковой части другой. Сваривание проводят с двух сторон без скоса или со скосами с каждой стороны.
Форма и протяженность
Форма шва может быть выпуклой, ровной (плоской). Иногда появляется необходимость сделать вогнутую форму. Выпуклые соединения предназначены для усиленной нагрузки.
Вогнутые места сплавов хорошо выдерживают динамические нагрузки. Универсальностью характеризуются плоские швы, которые делают чаще всего.
По протяженности швы бывают сплошными, не имеющими интервалов между сплавленными соединениями. Иногда достаточно швов прерывистого типа.
Интересной промышленной разновидностью прерывистого шва является соединение, которое образует контактная шовная сварка. Делают ее на специальном оборудовании, оснащенном дисковыми вращающимися электродами.
Часто их называют роликами, а такой вид сварки – роликовой. На таком оборудовании можно выполнять также сплошные соединения. Полученный шов очень прочен, абсолютно герметичен. Способ используют в промышленных масштабах для изготовления труб, емкостей, герметичных модулей.
Слои и расположение в пространстве
Шов металла может состоять из валика, сделанного за один проход. В этом случае он называется однослойным. При большой толщине свариваемых деталей выполняют несколько проходов, в результате которых последовательно образуются валики один на другом. Такое сварочное соединение называется многослойным.
Учитывая многообразие производственных ситуаций, при которых происходит сварка, понятно, что сориентированы швы в каждом конкретном случае по-разному. Бывают швы нижние, верхние (потолочные), вертикальные и горизонтальные.
Вертикальные швы проваривают обычно снизу верх. Применяется траектория перемещения электрода по полумесяцу, елочке или зигзагом. Начинающим сварщикам удобнее перемещать полумесяцем.
При горизонтальной сварке делают несколько проходов от нижней кромки соединяемых деталей до верхней кромки.
В нижнем положении проводят сварку встык или любым угловым способом. Хороший результат дает сварка под углом 45 °, «в лодочку», которая может быть симметричной и несимметричной. При сваривании в труднодоступных местах лучше применять несимметричную «лодочку».
Сложнее всего проводить сварку в потолочном положении. Для этого нужен опыт. Проблема заключается в том, что расплав пытается стечь из рабочей зоны. Чтобы этого не случилось, сварку проводят короткой дугой, силу тока уменьшают на 15-20 % по сравнению с обычными значениями.
Если толщина металла в месте сварки превышает 8 мм, то нужно выполнить несколько проходов. Диаметр первого прохода должен равняться 4 мм, последующих — по 5 мм.
В зависимости от ориентации шва выбирают соответствующее положение электрода. Для выполнения горизонтальных, вертикальных, потолочных соединений, сварки неповоротных стыков труб электрод направляют углом вперед.
При сварке угловых и стыковых соединений электрод направляют углом назад. Труднодоступные места проваривают электродом под прямым углом.
Обработка сварного соединения
При проведении сварки образуются шлаки. Если шлаковые включения попадают в шов, его качество ухудшается. Все шлаковые наслоения обязательно следует зачистить.
Если сварка выполняется несколькими проходками, то зачистка швов выполняется после каждого этапа сварки. При этом используют любые способы. Сначала сваренные детали оббивают молотком и чистят жесткой щеткой.
Затем проводят грубую зачистку. Мелкие детали чистят специальными ножами или шлифовальными кругами. Крупные болванки чистят на станках. На завершающей стадии место сварного соединения полируют.
Часто для этого применяют фибровый круг шлифовальной машины. Существуют другие способы полировки сварных соединений.
Сварочное дело постоянно развивается. Появляются новые материалы, совершенствуется технология. Необходимо следить за новостями в сварочном деле, чтобы узнавать много нового и интересного.
Классификация сварных швов и соединений
Сварочные швы – зоны сварных соединений, которые образованы первоначально расплавленным, а затем кристаллизованным при остывании металлом.
Параметры сварочных швов
Срок службы всей сварочной конструкции зависит от качества сварочных швов. Качество сварки характеризуется следующими геометрическими параметрами сварного шва:
- Ширина – расстояние между его краями;
- Корень – внутренняя часть , противоположная его внешней поверхности;
- Выпуклость – наибольший выступ от поверхности соединяемого металла;
- Вогнутость – наибольший прогиб от поверхности соединяемого металла;
- Катет – одна из равных сторон треугольника, вписанного в поперечное сечение двух соединяемых элементов.
Какие бывают сварочные швы и соединения, классификация
В таблице 1 приведены основные типы сварочных соединений, сгруппированные по форме поперечного сечения.
По способу выполнения:
- Двухсторонние – сварка с двух противоположных сторон с удалением корня первой стороны;
- Однослойные – выполнение за один «проход», с одним наплавленным валиком;
- Многослойные – число слоев равно числу «проходов». Применяется при большой толщине металла.
По степени выпуклости:
- Выпуклые – усиленные;
- Вогнутые – ослабленные;
- Нормальные – плоские.
На выпуклость шва влияют используемые сварочные материалы, режимы и скорость сварки, ширина разделки кромок.
По положению в пространстве:
- Нижние – сварка ведется под углом 0° – наиболее оптимальный вариант, высокие производительность и качество;
- Горизонтальные – сварка ведется под углом от 0 до 60° требуют повышенной
- Вертикальные- сварка ведется под углом от 60 до 120° квалификации сварщика;
- Потолочные – сварка ведется под углом от 120 до 180° – наиболее трудоемкие, небезопасные, сварщики проходят специальное обучение.
По протяженности:
- Сплошные – самые распространенные;
- Прерывистые – негерметичность конструкции.
Виды сварных соединений и швов по взаимному расположению:
- Расположены по прямой линии;
- Расположены по кривой линии;
- Расположены по окружности.
По направлению действующего усилию и вектору действия внешних сил:
- фланговые – вдоль оси сварного соединения;
- лобовые – поперек оси сварного соединения;
- комбинированные – сочетание фланговых и лобовых;
- косые –под некоторым углом к оси сварного соединения.
Виды сварных швов по форме свариваемых изделий:
- на плоских поверхностях;
- на сферических.
Виды швов зависят также от толщины рабочего материала и от длины самого стыка:
- короткие – не > 25 см, при этом сварка производится способом «за один проход»;
- средние – длиной Разделка кромок под сварку
Для создания прочного и качественного сварного шва кромки соединяемых изделий проходят необходимую подготовку и им придается определенная форма (V, X, U, I, K, J, Y – образная). Во избежание прожога подготовку кромок можно выполнять при толщине металла не менее 3 мм.
Порядок подготовки кромок:
- Очищение краев металла от ржавчины и загрязнений;
- Снятие фасок определенного размера – в зависимости от способа сварки;
- Величина зазора – в зависимости от типа сварных соединений.
Параметры подготовки кромок:
- Угол разделки кромок – α;
- Зазор между кромками –b;
- Притупление кромок –c.
В таблице 2 приведены особенности подготовки кромок в зависимости от толщины металла.
Типы сварных соединений
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:
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:
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.
Классификация сварных соединений
Сварное соединение — неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварное соединение (рис. 1) включает три образующиеся в результате сварки характерные зоны металла в изделии: зону сварного шва 1, зону сплавления 2, зону термического влияния 3, а также часть основного металла 4, прилегающую к зоне термического влияния.
Рис. 1. Сварное соединение
Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.
Металл шва — сплав, образованный расплавленным основным и наплавленным металлами или только переплавленным основным металлом.
Основной металл — металл подвергающихся сварке соединяемых частей.
Зона сплавления — зона, где находятся частично оплавленные зерна металла на границе основного металла и металла шва. Эта зона нагрева ниже температуры плавления. Не расплавленные зерна в этой зоне разъединяются жидкими прослойками, связанными с жидким металлом сварочной ванны и в эти прослойки имеют возможность проникать элементы, введенные в ванну с дополнительным металлом или сварочными материалами. Поэтому химический состав этой зоны отличен от химического состава основного металла.
Зона термического влияния — участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке, наплавке или резке.
Тип сварного соединения определяет взаимное расположение свариваемых элементов. Различают: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные и торцовые сварные соединения.
Вид свариваемых деталей
При сварке различают следующие виды свариваемых деталей лист — Л (Р), труба — Т (Т), стрежень — (С) и их сочетания между собой лист с трубой (Л + Т), трубы с отводом (Т + О), трубы с трубой через муфту (Т + М + Т), лист со стержнем (Л+С).
Читайте также: Положения при сварке
Под понятием «труба» подразумеваются также детали замкнутого полого профиля, таких как: штуцер, патрубок, обечайка, корпус коллектора и пр. Под понятием «стержень » подразумеваются детали круглого и многогранного сплошного сечения, гладкие и с периодическим профилем.
Виды свариваемых деталей Л -лист, Т — Труба, Л+Т Лист +Труба, С — Стержень
Виды соединений
Стыковое соединение — сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями и расположенных в одной плоскости или на одной поверхности (рис. 2). Поверхности элементов могут быть несколько смещены при соединении листов разной толщины (см. рис.2, б).
Рис. 2. Стыковые соединения
Угловое соединение — сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев (рис. 3).
Рис. 3. Угловые соединения
Тавровое соединение — сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента (рис. 4).
Рис. 4. Тавровое соединение
Нахлесточное соединение — сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 5, а, б). Отсутствие опасности прожогов при сварке облегчает применение высокопроизводительных режимов сварки. Применение нахлесточных соединений облегчает сборку и сварку швов, выполняемых при монтаже конструкций (монтажных швов).
Торцовое соединение — сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу (рис. 5, е).
Сварные швы подразделяют по разным признакам: по типу шва, по протяженности, по способу выполнения, по пространственному положению и по форме разделки кромок.
Вид соединений ос (бп) ос (сп) дс (бз) дс (зк)
Сварные соединения, подразделяются на следующие виды:
- сварные соединения, выполняемые с одной стороны (односторонняя сварка) — ос (ss) и с двух сторон (двусторонняя сварка) — дс (bs);
- сварные соединения, выполняемые на съемной или остающейся подкладке, подкладном кольце — сп (mb) и без подкладки (на весу) — бп (nb);
- сварные соединения, выполняемые с зачисткой корня шва — зк (gg), без зачистки корня шва — бз (ng);
- сварные соединения, выполняемые с газовой защитой корня шва (поддувом газа) — гз (gb);
Виды соединений ос [сп, бп], дс [бз, зк]
Типы швов СШ, УШ
По типу сварные швы делят на стыковые (СШ), угловые (УШ) и прорезные.
Стыковой шов СШ — сварной шов стыкового соединения.
Угловой шов УШ — сварной шов углового, нахлестанного или таврового соединений.
Типы швов. Стыковой шов — СШ, Угловой шов — УШ
Различают следующие характеристики сварного шва: ширину, выпуклость, вогнутость и корень шва.
Ширина шва е — расстояние между видимыми линиями сплавления сварного шва (см. рис. 2, а). Выпуклость шва g определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости (см. рис. 2, а; 4, а). Вогнутость шва T определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы шва с основным металлом и поверхностью шва, измеренным в месте наибольшей вогнутости (см. рис. 2, в; 3, в). Вогнутость корня стыкового шва является дефектом обратной стороны одностороннего шва. Корень шва — часть сварного шва, наиболее удаленная от его лицевой поверхности (см. рис. 2, б; 4, а). По существу это обратная сторона шва, в которой различают ширину е1 и высоту g1 обратного валика (см. рис. 2, а).
Угловой шов имеет следующие размерные характеристики: катет, толщину, расчетную высоту. Катет углового шва к определяется кратчайшим расстоянием от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части (см. рис. 3, в; 4, а). Катет задается в качестве параметра, который нужно выдерживать при сварке. Толщина углового шва а — наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального проплавления основного металла. Для оценки прочности сварного соединения используют расчетную высоту углового шва — р. Для угловых швов более благоприятна вогнутая форма поверхности шва с плавным переходом к основному металлу
По способу выполнения различают сварку: одностороннюю и двустороннюю, однослойную и многослойную. Одностороннюю сварку стыкового сварного соединения выполняют со сквозным проплавлением кромок на подкладке или без подкладки (на весу). Двустороннюю сварку выполняют с зачисткой (удалением) корня шва (механической обработкой) перед сваркой обратной стороны сварного соединения или без зачистки корня шва. При двусторонней сварке зачастую приходится кантовать изделие или вести сварку в трудном потолочном положении.
Многослойный шов применяют при сварке металла большой толщины, а также для уменьшения зоны термического влияния. Под слоем сварного шва понимают часть металла сварного шва, которая состоит из одного или нескольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва. Валик — металл сварного шва, наплавленный за один проход. Под проходом при сварке подразумевается однократное перемещение в одном направлении источника тепла при сварке или наплавке.
Рисунок — Многослойный шов
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Виды сварных соединений и швов: описание, технологические особенности, требования и ГОСТ
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:
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:
- 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!
