Сварочные швы: виды сварных соединений и классификация способов сварки

Что такое сварочный шов

Для начала давайте определимся с понятиями «сварной шов» и «сварное соединение», потому что одни источники рассматривают их как одно, другие разбавляют формулировки.

Кратчайшее определение: сварной шов — это неразъемный сварной шов.

Второй вариант раскрывает физику процесса сварки как такового: сварной шов представляет собой участок, в котором две или более части соединяются в результате кристаллизации или деформации вещества, или того и другого вместе. Так или иначе, для одного процесса имеет смысл брать сварные швы и стыки.

Одним из старейших и хорошо известных специалистам стандартов является «ГОСТ 5264-80« Ручная дуговая сварка. Сварные соединения ». Этот ГОСТ введен в 1981 году, он до сих пор отлично выполняет свои задачи: перечислены основные виды сварных швов, их размеры, структурные элементы и инструкции по правильному расположению сварного шва. Отличный пример документа, который не нужно исправлять с течением времени.

Структура шва

Типичный сварной шов включает:

1. Площадь наплавленного металла (от сварочного электрода или основного металла соединенных между собой деталей).
2. Зона механической плавки.
3. Зона термического воздействия.
4. Зона перехода к основному металлу.

При исследовании участка наплавленного валика в любом металлографическом микроскопе разграничение вышеуказанных зон определяется очень четко. Исключение составляют лазерные технологии соединения тонкостенных и мелких деталей, когда из-за точной локализации светового потока некоторые участки могут отсутствовать.

Зона наплавленного металла представляет собой твердую расплавленную структуру, образование которой происходит с момента начала плавления электрода или детали. В обычных микрошлифах эту область нельзя рассматривать из-за особого размера мелких частиц, составляющих ее. Участок отличается максимальной твердостью, но часто имеет дефекты поверхности из-за совместного действия сварочного шлака, кислорода воздуха, остатков сварочного флюса и т.д.

Длина зоны механического плавления связана с термодиффузионной активностью металлов соединяемых деталей. При интенсивном проникновении одного металла в другой глубина зоны разливки может достигать 40-50% от объема зоны разливки. Состав зоны неоднороден: наряду со структурами основного металла могут присутствовать интерметаллиды углерода и азота с легирующими элементами, присутствующими в основном металле. Здесь чаще всего встречаются крупнодисперсные карбиды вольфрама, хрома, железа и более мелкие нитриты тех же металлов.

Термически измененная зона по своей структуре напоминает поверхностные зоны термообработанного металла в условиях поверхностного упрочнения или упрочнения и с высокой скоростью. Так называемый «белый слой», непротравленная часть металла в этой области, граничит непосредственно с объемами механического литья. Твердость белого слоя максимальна и часто превышает твердость зоны механического плавления. Причина тому — тепловые процессы, энергии которых уже недостаточно для плавления, но достаточно для закалки на очень высоких скоростях (особенно, если сварка проводится под слоем инертного газа). Далее по глубине проходят зоны структурных преобразований, состав которых зависит от марки стали. Например, после сварки нержавеющих сталей основной составляющей рассматриваемой зоны является аустенит, для инструментальных сталей — мартенсит и т.д.

В переходной зоне к основному металлу имеются структуры троостита, остаточного аустенита, перлита и других компонентов, которые образуются в условиях относительно небольших перепадов температур.

Качество сварного шва определяется скачками твердости и структурной однородностью: чем они меньше, тем прочнее и устойчивее будет сварной шов.

Следовательно, структура сварного шва неравномерная, и сравнительный анализ его основных физико-механических характеристик (твердость, прочность, однородность и др.) Определяет качество сварного соединения.

Классификация видов сварных швов

Классификация типов сварных соединений может основываться на различных факторах: геометрических, конструктивных, технологических и прочностных.

С точки зрения расположения сварных швов они делятся на:

1. По горизонтали.
2. Вертикальный.
3. Наклонный.
4. Низший.

Из всех видов сварных швов нижний, в котором проточка исходной детали
производимая сварщиком, она считается не только самой доступной для освоения, но и самой прочной. Это связано с удобством формирования расплава (как в ручном, так и в автоматическом процессах), когда сила тяжести металла помогает лучше заполнить промежутки между соединяемыми поверхностями. Самый низкий тип также самый дешевый. Используются два основных метода его формирования: сами по себе и на себе
Горизонтальный шов образуется, когда подготовленные поверхности перпендикулярны плоскости сварочного электрода. Способы его получения аналогичны описанным выше, но увеличивается расход электродов и сварочных флюсов, так как часть расплава самотеком уносится из зоны сварки.

Условия изготовления вертикальных швов еще сложнее. Здесь, помимо увеличения потерь металла, увеличивается еще и неравномерность геометрических характеристик: на последних участках шов оказывается толще, и увеличивается вероятность ухудшения механических параметров по сравнению с горизонтальным и более низким типами.

Качество вертикальных швов наихудшее. Даже при автоматической сварке потери металла высоки. Кроме того, в этом случае требуются специальные меры безопасности процесса, исключающие возгорание поверхностей, оплавление смежных участков соединяемых деталей и т.д. Количество вертикально накладываемых швов при проектировании сварных конструкций должно быть минимальным.

Типы сварных соединений можно также классифицировать по конструктивному принципу их образования. Следовательно, сварные швы могут быть:

1. Жопа.
2. Перекрывать.
3. Угол.
4. Тавров.
5. Для электрических заклепок.

Стыковое соединение считается оптимальным по соотношению цена-прочность. Размеры шва при правильной подготовке места стыка (вид паза, подготовка кромок, заготовки) практически не искажают форму поверхности. Качество стыкового соединения зависит от толщины деталей. При толщине до 4 мм (все размеры ниже приведены для сравнительно низко- и среднеуглеродистых сталей) нарезание канавок с одной стороны выполняется чаще, при толщине до 8-10 мм — от U / V до двух- двусторонний — в виде и с более толстыми частями — в виде буквы X. Соответственно изменяется и расстояние между соседними частями: в частности, для тонких деталей его величина не должна превышать 1-2 мм.

Соединение внахлест используется в ситуациях, когда для обычной сварки недостаточно свободного места. Толщина деталей не должна превышать 8-10 мм, и для обеспечения одинаковой прочности препарирование должно выполняться с обеих сторон. Если проточка невозможна, сечение необходимо увеличить. Вариантом соединения внахлест является щелевое соединение, когда концы одной из частей искусственно увеличиваются для достижения желаемой прочности.

Угловой стык, в свою очередь, может быть встык и «лодочка» (применяется, когда конец одной детали приваривается к поверхности другой). Для придания прочности филейным швам по возможности их ошпаривают с двух сторон. Технология угловой сварки требует от исполнителя более высокой квалификации. В частности, из-за опасности проникновения в одну из соседних поверхностей электрод следует располагать под углом 45-600 к более длинной стороне угла. При сварке «на лодке» увеличивается расход сварочной проволоки, увеличивается длина термически измененной зоны, а ее твердость, наоборот, уменьшается. Это связано с ухудшением условий отвода тепла.

Тройник считается более сложным вариантом уголка, когда оба фланца такого составного профиля формируются сваркой. В этом случае подготовка кромок не требуется, но есть некоторые ограничения по направлению удерживаемого электрода, который необходимо разместить на вертикальной стенке тройника под углом не более 600 проходов горелки).

Когда нет особых требований к герметичности готового стыка, применяется электрический заклепочный шов. Подготовленные к соединению изделия плотно прижимаются плоскими поверхностями друг к другу, после чего любым способом получается отверстие наверху. В него вводят горелку и расплавляют металл, который затем проникает внутрь, сваривая изделия между собой. Этот метод чрезвычайно экономичен и после последующей шлифовки обеспечивает желаемый внешний вид поверхности.

Классификация сварных швов помогает выбрать оптимальную последовательность их изготовления.

Основные характеристики сварочного шва

Различают геометрические и технологические параметры сварки. К геометрическим размерам относятся размеры поперечного сечения: ширина, толщина и высота над основной плоскостью. На типы сварных соединений также влияют технологические параметры: полка и корень в соединении, его выпуклость / вогнутость, а также отношение объема металла шва к общей площади сварного соединения.

Типы сварных швов, в частности ширина, высота и толщина, зависят от требуемых прочностных характеристик соединения. Эта зависимость не однозначна: чрезмерно массивный сварной шов, наоборот, снижает качество соединения, так как сцепление участков перекрытия и механического сплавления ослабляется, а качество поверхности может ухудшиться из-за наличия сварочных заусенцев а также интенсификация окисления и обезуглероживания материала деталей.

Классификация сварных швов и форма их поверхности также важны с точки зрения долговечности готовых конструкций. Вогнутые швы, сформированные по параболической зависимости высоты шва от его толщины, снижают уровень внутренних напряжений и минимизируют остаточные деформации. И наоборот, швы, когда острые кромки сохраняются при переходе с одной поверхности на соседнюю, также увеличивают уровень остаточных напряжений и деформаций.

Оптимизировать форму поперечного сечения сварного шва можно, используя следующие практические факторы:

• Для наилучшего соотношения ширины к высоте — 1,2-1,5;
• Для лучшего соотношения ширины и выпуклости — не более 8;
• Для наилучшего соотношения площади поверхности шва к площади металла в зоне стыка — 0,85-1,0.

Типы сварных швов и технология их изготовления определяют качество процесса. Для оценки используются такие параметры, как глубина проникновения металла и количество проходов.

Глубина проплавления определяет однородность конструкции в зоне стыка. Его принимают в пределах 0,5-0,8 (при меньших значениях ухудшается прочность сварного соединения, а при более высоких значениях увеличивается опасность провара).

Количество проходов зависит от способа обрезки кромок и толщины соединяемых элементов. При увеличенных зазорах и обычном профиле кромки (с фаской) необходимо изменять количество проходов и амплитуду колебаний горелки, что увеличивает уровень внутренних сварочных напряжений. Проблема (при сварке толстого листового металла) устраняется за счет оптимизации формы подготовки кромки. Количество проходов для глубоких швов может достигать 6-8, при этом сначала пытаются заполнить основное пространство (между краями), затем ошпарить швы с обеих сторон.

На качество сварных швов и соединений также влияют относительные размеры корня по отношению к опоре и высоте. Если корень шва меньше заданных параметров, качество готового соединения будет хуже из-за малой глубины проплавления металла. При статических нагрузках на стык это обстоятельство не критично, однако при динамических нагрузках оно может вызвать разрушение сварной конструкции.

Классификация сварных швов основана на технологии их образования, соотношении геометрических размеров и последовательности сварки.

Из чего состоит сварочное соединение

Сварной шов состоит из следующих элементов:

1. Непосредственно сварной шов: общая площадь деталей.
2. Зона плавления.
3. Зона термического влияния сварщика — это область металла, в которой отмечаются термические изменения в результате сварки.
4. Основной металл: остальная часть металлических частей, соединенных сваркой.

Иногда путают термины «сварной шов» и «сварной шов». Непрерывное соединение двух и более металлических элементов называется сварным швом. Шов — это место, где встречаются два куска металла. В свою очередь, сварное соединение является частью сварной конструкции, металлической конструкции, состоящей из нескольких элементов, сваренных в одно целое.

При сварке в несколько слоев выделяется и корневой шов — это самый первый слой сварки, расположенный глубже других. При его выполнении воздействие должно быть максимальным и по возможности непрерывным.

Виды

Сварные швы классифицируют по нескольким основным критериям, в зависимости от типа стыка, сечения, пространственного расположения и т.д. Каждый шов используется в соответствии с общей идеей конструкции, целесообразностью и другими условиями.

По виду соединения

• Стыковые швы

Анкерные или стыковые швы — самые простые и распространенные. Они образуются при соединении двух частей с торцевыми поверхностями. Благодаря методу соединения металлоемкость ниже, чем при использовании других методов соединения деталей.

Шов в этом случае может быть:

• Односторонний со скошенной кромкой — рекомендуется для сварки деталей толщиной 8-25 мм. Самый популярный вид фаски — V-образный, но иногда используется и U-образное соединение.
• Одна сторона без скошенной кромки — используется для сварки листового металла толщиной до 4 мм.

• Двусторонняя со скошенными краями — толщиной 12 мм. При этом часто используется Х-образный скос кромок, который требует меньшего расхода металла, чем V-образный.
• Двусторонняя без скошенной кромки — при сварке деталей толщиной до 8 мм.

Мнение специалиста Куликов Владимир Сергеевич При стыковке без заглаживания краев рекомендуется делать небольшой зазор (1-2 мм) между листами. Это необходимо для обеспечения качественного шва. Для скошенных кромок необходимо немного скосить, чтобы избежать дефектов сварки.

• Т-образные швы

Они образуются, когда два листа металла или другие металлические части соединяются в Т-образную форму. Одна часть будущей конструкции опирается на боковую поверхность другой части. Т-образные соединения также могут быть без фаски, с односторонней или двусторонней фаской.

• Швы внахлест

Используется, когда две детали нужно разместить в параллельных плоскостях, слегка перекрывая друг друга. Такие швы рекомендуется использовать при сварке листов толщиной от 10 мм. Детали свариваются с двух сторон.

• Угловые швы

Образуется при соединении деталей под прямым или любым другим углом. Иногда обязательно такие швы делают с двух сторон от соединения. В зависимости от толщины деталей они могут быть со скошенными краями или без них.

Угловые швы также подразделяются по длине сварных сегментов (зон воздействия сварного шва) на:

• Непрерывная — непрерывная сварка.
• При шахматном расположении сегментов сварного шва области воздействия сварного шва на одной стороне противоположны областям на другой стороне.
• Цепь: области сварных швов с обеих сторон стыка расположены одинаково.

По степени выпуклости

принято считать, что сварной шов должен быть однородным и практически незаметным. Однако глубина или вогнутость шва в основном зависит от типа сварного соединения и выбранного режима сварки.

Исходя из этого, швы делятся на следующие виды:

• Выпуклый — рекомендуется для статической работы сварщика. Это так называемые армированные швы.
• Нормальный — с минимальной выпуклостью.
• Вогнутые или неплотные — используются для угловых стыков. Дефект — наличие вогнутого шва на стыке конструкции.

По умолчанию все стыки считаются армированными и слегка выпуклыми. На чертеже будущей конструкции следует обозначить вогнутый шов.

По количеству проходов

Многопроходная сварка.

В зависимости от количества проходов сварочного аппарата и слоев швы могут быть:

• Однопроходный (или однослойный).

• Многопроходный (многослойный).

Термин «сварной слой» относится к количеству металла, нанесенного сварочным аппаратом за один проход (сварные швы).

При небольшой толщине металла (до 5 мм) рекомендуется выполнять однопроходные швы. В угловых стыках толщиной 6-8 мм также достаточно одного слоя, а для стыковых — двух. Швы с большим количеством слоев (5-6) можно использовать только для толстого металла — не менее 18-20 мм.

По действующему усилию

По этому критерию сварные швы делятся на несколько типов:

• Фланцевое: сила, действующая параллельно области шва.
• Фронтальный — сила аппарата направлена ​​перпендикулярно.

• Наклонный: сила имеет угол менее 90 градусов.
• Комбинированный: комбинируйте несколько типов.

По конфигурации и положению в пространстве

Исходя из этого, все швы можно разделить следующим образом:

• Кольцевой: используется для сварки цилиндрических деталей, сварка происходит только снаружи.
• Простой.

• Вертикальный — шов расположен в вертикальной плоскости.
• Горизонтально: сварной шов находится в горизонтальной плоскости.

Потолок — это особый вид сварки. В этом случае сила находится в горизонтальной плоскости, но выше уровня сварочного аппарата. Поэтому накладной шов считается самым сложным видом сварки. При беге очень важно соблюдать технику безопасности — максимально обезопасить себя сварочной маской и тесной одеждой.

При сварке потолка металл удерживается на поверхности за счет поверхностного натяжения. Поэтому рекомендуется минимизировать размер сварных швов, другими словами, периодически перемещать электрод и давать участку соединения затвердеть. Сварку надо проводить «на себя»: так легче наблюдать за процессом.

По свариваемым материалам

Другая классификация основана на материалах, которые связаны между собой.

По этому критерию мы имеем:

• Швы на углеродистой и легированной стали.
• По цветным металлам.

• На биметалле.
• На пластике и полиэтилене.

Размер электродов, сила, прикладываемая во время сварки, и количество сварочных слоев зависят от типа материала. Как правило, цветные металлы требуют меньшего напряжения, чем легированные стали.

Основные типы сварочных соединений

Все вопросы, связанные со сваркой, так или иначе стандартизированы. Одним из основополагающих документов является ГОСТ 2601-92. Этот документ стандартизирует основные термины и концепции в области сварки. В этом же документе определены основные типы сварных соединений. Это включает:

Стыковые

Концы идеально подходят друг к другу. Это широко распространенный вид соединения, который может быть получен с помощью различных технологий сварки. Стыковые швы имеют ряд преимуществ, по сравнению с другими: высокая скорость работы, соответственно, высокая производительность выполняемой работы. Минимальный расход материала. Безусловно, высокая прочность сварного шва 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 деталей.

Этот тип используется для соединения листового металла, труб и сортового проката.

Нахлесточные

При таком способе сборки детали располагаются так, чтобы их плоскости были параллельны друг другу и частично перекрывали друг друга. Соединения этого типа часто используются при выполнении точечной сварки и сварки сопротивлением. В остальных случаях при выполнении такого шва без надобности увеличивается расход самого металла и электродов. При выполнении нахлесточного шва предварительная обработка канавок не требуется. Но в любом случае листы необходимо разрезать с помощью специального оборудования, например, механических ножниц. Во избежание коррозии, которая может возникнуть между листами, рекомендуется этот стык сваривать по всей длине.

Такое крепление заготовок рекомендуется использовать, если их толщина не превышает 10 мм.

Угловое

Детали располагаются относительно друг друга под определенным углом, а шов находится в точке их соприкосновения.

Угловые соединения могут быть односторонними или двусторонними. Их используют при соединении листов, фитингов и труб. Угол наклона может быть разным, все зависит от назначения конструкции. Небольшое усложнение заключается в том, что нужно обрезать края соседней детали.

Тавровое

Конец одной детали прилегает к плоскости другой, чаще всего под прямым углом.

У вертикально установленной детали обязательно должна быть обрезная кромка. Таким образом обеспечивается поддержка одной стороны другой. Кстати, при подготовке к сварке в зависимости от толщины может потребоваться предварительная обрезка кромки. Если металл достаточно толстый, например более 20 мм, необходимо снять фаску с обеих сторон детали. Такой подход обеспечит проникновение в стык.

Торцовое

Это форма поверхностного литья, при которой края свариваемых деталей примыкают друг к другу, и полученная деталь напоминает разрезанный сэндвич.

Сварные соединения получили распространение в промышленности и строительстве. Сварка широко используется для замены кованых изделий и деталей, изготовленных методом литья.

Технологические особенности сварочных работ

У каждой работы есть свои секреты, которыми в основном владеют профессионалы, и сварка не исключение. Например, при выполнении тройника, состоящего из листов разной толщины, электрододержатель необходимо устанавливать так, чтобы угол между ним и толстым листом составлял 60 градусов.

Еще одна особенность Т-типа — установка листов в «лодочку», то есть угол между заготовкой и горизонтальной плоскостью должен составлять 45 градусов. При такой форме установки деталей электрод можно устанавливать строго вертикально. В результате увеличивается скорость сварки и снижается вероятность появления дефектов типа подрезов, кстати, это наиболее частый дефект таврового соединения. В зависимости от толщины металла может потребоваться выполнение несколько проходов с электродом. Лодочная сварка используется при использовании автоматической сварки.

Наклон электрода

Сварные швы классифицируют по разным критериям. Виды и типы сварных соединений следует рассматривать последовательно, вникая в тонкости процесса. На сшивание влияет положение, направление и траектория электрода.

После закрепления выбранного электрода в зажиме, установки силы тока, подключения полярности начинается процесс сварки.

У каждого техника свой предпочтительный угол наклона электрода. Многие считают оптимальным 70 ° для горизонтальной поверхности.

В этом случае от вертикальной оси образуется угол 20 °. Некоторые работают с максимальным углом 60 °. Как правило, большинство руководств по тренировкам имеют диапазон значений от 30 ° до 60 ° от вертикальной оси.

В определенных ситуациях при сварке в труднодоступных местах необходимо ориентировать электрод строго перпендикулярно поверхности свариваемого материала.

Вы также можете двигать электрод по-разному, в противоположных направлениях: от себя или к себе.

Если материал требует глубокого нагрева, электрод подводят к себе. Если следовать ему по направлению к сварщику, рабочая зона становится длиннее. Образовавшийся шлак покрывает место сплава.

Если работа не связана с сильным нагревом, электрод отводят от самого себя. За ним «проползает» зона сварного шва. Глубина нагрева при такой конструкции шва минимальна. С менеджментом вопрос ясен.

Траектория движения

Особое влияние на шов оказывает траектория движения электрода. В любом случае он носит колебательный характер. В противном случае две поверхности нельзя будет соединить.

Качели могут казаться зигзагами с разными шагами между острыми углами траектории. Они могут быть плавными, напоминающими движение по шахматной восьмерке. Траектория может быть похожа на ёлочку или заглавную Z с монограммами вверху и внизу.

Идеальный шов имеет постоянную высоту, ширину, однородный вид без дефектов в виде кратеров, подрезов, пор, неплавления. Название возможных дефектов говорит само за себя. Хорошо поработав над навыками, можно успешно накладывать любой шов, сваривать самые разные металлические детали.

Нормативы и понятие катета

Сварной шов начинает формироваться в рабочей зоне расплавленного металла и в конечном итоге формируется после затвердевания.

Существующая классификация группирует швы по различным критериям: типу соединения деталей, полученной форме шва, его длине, количеству слоев, ориентации в пространстве.

Типы возможных сварных соединений указаны в стандарте на ручную и дуговую сварку ГОСТ 5264. Стыки, выполненные дуговой сваркой в ​​среде защитного газа, стандартизированы документом ГОСТ 14771.

В ГОСТах есть обозначение для каждого сварного соединения, а также таблица, содержащая основные характеристики, в частности, значения сварной ветви.

Что такое нога, понять довольно просто, взглянув на чертеж соединяемых деталей. Это сторона вымышленного равнобедренного треугольника максимального размера, которая вписывается в сечение шва. Правильно рассчитанное значение ножки обеспечивает стабильное соединение.

Для деталей неравномерной толщины за основу берется площадь поперечного сечения детали в самой тонкой части. Не стоит без надобности пытаться поднять ногу. Это может привести к деформации сварной конструкции. К тому же увеличится расход материалов.

Контроль размеров ноги осуществляется с помощью универсальных эталонных моделей, представленных в специальной литературе.

Виды соединений

В зависимости от взаимного расположения деталей сварные соединения возникают:

• от одного конца до другого;
• перекрывать;
• угловой способ;
• т-образный

При стыковой сварке сваривают концы двух деталей, находящихся в одной плоскости. Соединение может быть выполнено с отбортовкой, без фаски и со скосом. Тупая форма может напоминать буквы X, K, V.

В некоторых случаях сварка выполняется внахлест, тогда одна часть частично приподнимается над другой, ставится параллельно. Комбинированная деталь — это накладка. В этом случае сварка выполняется без фаски с двух сторон.

Часто бывает необходимо сделать сварной уголок. Это соединение определяется как угловое. Он всегда выполняется с двух сторон, не может быть тупым или скошенным с одной стороны.

Если сварные детали обозначаются буквой Т, это значит, что выполнено Т-образное соединение. Иногда сварные Т-образные детали образуют острый угол.

В любом случае одна часть приваривается к другой стороне. Сварка выполняется с двух сторон без фаски или с фаской с каждой стороны.

По технологии выполнения

В зависимости от технологии склеивания можно выделить четыре основных типа:

• Подсварка, где с обеих сторон находится самая маленькая часть шва, выполняется заранее, чтобы избежать ожогов при последующей сварке;
• строчка сшивания позволяет закрепить детали, которые уже есть для сварки;
• нужен временный шов, чтобы на время скрепить детали, а по окончании работы он снимается.
• монтажная сварка, применяемая при установке различных конструкций.

По отношению к направлению действующих усилий

Стыковая сварка содержит еще одну важную классификацию, зависящую от отношения к направлению сил:

• Продольный способ создания стыка (бочки), при котором сила действует параллельно оси пути;
• Поперечный (передний) способ сварки, при котором его ось перпендикулярна (90 градусов) оси силы;
• Комбинированное сварное соединение бывает как бокового, так и поперечного типа;
• Наклонный, при котором ось шва наклонена относительно направления действующих сил.

По форме наружной поверхности

По форме склеиваемые поверхности делятся на три основных типа:

• Выпуклые (армированные) швы — это многослойные швы, применяемые в муфтах при статических нагрузках, но усиленное опускание приводит к чрезмерному расходу электродного металла и, следовательно, требует экономического обоснования своего использования.
• Вогнутые (ослабленные) методы используются для скрепления тонкого металла.
• Нормальные или плоские подходят для динамических нагрузок, так как они не имеют большой разницы между рельсом и основным металлом.

По виду сварки

Классификация сварных швов по типу сварного шва делится по типу воздействия сварочного аппарата. Например, при работе с аргоном или другим защитным газом соединение будет не более чем «газовым», при работе с электродом — «электрической дугой». Самыми основными видами считаются следующие швы:

• ручная дуговая сварка — стыковое соединение или соединение внахлест производится вручную с помощью электрода. Таким образом, можно закрепить практически любой металл толщиной от 0,1 до 100 мм в любом положении;
• автоматическая сварка, которая выполняется при работе с одним устройством: трансформатором, выпрямителем или инвертором;
• сварка в инертном газе. Такие стыковые, угловые и нахлесточные соединения считаются наиболее прочными, так как сварка происходит в среде инертного газа, защищающей его от окисления. Большим преимуществом этого склеивания является эстетический аспект и отсутствие отходов и шлаков;
• газовая сварка — дорожка образуется под действием температуры, которая создается за счет сгорания рабочего газа от горелки;
• паяные соединения выполнены паяльником.

Помимо описанных, существует множество других способов соединения деталей, как обычных, так и нестандартных, которые используются для сварки деталей в труднодоступных местах. Например, швы могут быть однослойными (а) или многослойными (б, в), в которых накладывается несколько валиков, расположенных на одном уровне с поперечным сечением шва.

Форма и протяженность

Форма шва может быть выпуклой, ровной (ровной). Иногда возникает необходимость создания вогнутой формы. Выпуклые соединения рассчитаны на большие нагрузки.

Вогнутые места сплавов хорошо выдерживают динамические нагрузки. Плоские швы, которые делают чаще, отличаются универсальностью.

По длине швы непрерывные, без зазоров между сращенными швами. Иногда достаточно прерывистых точек.

Интересной промышленной разновидностью прерывистого шва является соединение, образующее контактную сварку. Выполняется на специальном оборудовании, оснащенном вращающимися дисковыми электродами.

Их часто называют роликами, и этот вид сварки — роликовая. На таком оборудовании также можно выполнять прочные соединения. Полученный шов получается очень прочным, абсолютно плотным. Метод используется в промышленных масштабах для производства туб, контейнеров, герметичных модулей.

Слои и расположение в пространстве

Металлический шов может состоять из бортика, выполненного за один прием. В этом случае он называется однослойным. При большой толщине свариваемых деталей выполняется несколько этапов, в результате которых валики впоследствии формируются друг на друга. Такое паяное соединение называется многослойным.

Учитывая разнообразие производственных ситуаций, в которых происходит сварка, очевидно, что швы ориентированы по-разному в каждом конкретном случае. Различают нижний, верхний (потолочный), вертикальный и горизонтальный швы.

Вертикальные швы обычно сваривают снизу вверх. Используется траектория движения электрода по полумесяцу, елочке или зигзагу. Начинающим сварщикам удобнее передвигаться полумесяцем.

При горизонтальной сварке выполняется несколько проходов от нижнего края соединяемых деталей до верхнего края.

В нижнем положении выполняется стыковая сварка или любой угловой метод. Хорошие результаты дает сварка под углом 45 ° «лодочка», который может быть симметричным и асимметричным. При сварке в труднодоступных местах лучше использовать асимметричную «лодку».

Сварка сверху сложнее. Для этого нужен опыт. Проблема в том, что шпиндель пытается вытекать из рабочей зоны. Чтобы этого не произошло, сварку проводят короткой дугой, сила тока снижается на 15-20% по сравнению с нормальными значениями.

Если толщина металла в месте сварки превышает 8 мм, то необходимо выполнить несколько проходов. Диаметр первого прохода должен составлять 4 мм, следующего — по 5 мм.

В зависимости от ориентации шва выбирается соответствующее положение электрода. Для выполнения горизонтальных, вертикальных, потолочных соединений, сварки неподвижных стыков труб электрод направляют под углом вперед.

При сварке угловых и стыковых соединений электрод направлен назад. Труднодоступные места приваривают прямоугольным электродом.

Обработка сварного соединения

При сварке образуется шлак. Если в шов попадают включения шлака, его качество ухудшается. Все слои шлака должны быть чистыми.

Если сварка ведется в несколько проходов, швы зачищаются после каждого этапа сварки. В этом случае используются все методы. Сначала сварные детали забиваются и очищаются жесткой щеткой.

Затем выполняется грубая чистка. Мелкие детали очищаются специальными ножами или шлифовальными кругами. Большие заготовки очищают на станках. На завершающем этапе происходит шлифовка сварного шва.

Часто для этого используют фибровое колесо. Есть и другие способы полировки сварных швов.

Сфера сварки постоянно развивается. Появляются новые материалы, совершенствуется технология. Вам нужно следить за новостями сварочной отрасли, чтобы узнавать много нового и интересного.

Дефекты сварных швов

Начинающие сварщики часто сталкиваются с ошибками при выполнении швов, которые приводят к дефектам. Некоторые из них критичны, некоторые — нет. В любом случае важно уметь идентифицировать ошибку, чтобы исправить ее позже. Самые распространенные дефекты среди новичков — это неравномерная ширина шва и неравномерное заполнение. Это происходит из-за нерегулярных движений кончика электрода, изменения скорости и амплитуды движений. По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через время полностью исчезают.

Другие погрешности — при выборе силы тока и ширины дуги — можно определить по форме шва. Их сложно описать словами, их легче изобразить. На фото ниже показаны основные дефекты формы: подрезы и неравномерное заполнение, указаны причины их возникновения.
Ошибки, которые могут возникнуть при сварке

Непровар

Одна из ошибок начинающих сварщиков: отсутствие плавки

Этот дефект заключается в неполном заполнении стыка деталей. Этот недостаток необходимо исправить, так как он влияет на прочность стыка. Основная причина:

• недостаточный сварочный ток;
• высокая скорость передвижения;
• недостаточная подготовка кромок (при сварке толстых металлов).

Устраняется регулировкой силы тока и уменьшением длины дуги. Правильно подобрав все параметры, избавляются от этого явления.

Подрез

Этот дефект представляет собой бороздку по шву на металле. Обычно это происходит, когда дуга слишком длинная. Шов становится широким, температуры дуги для нагрева не хватает. Металл по краям быстро затвердевает, образуя эти бороздки. Это «лечится» более короткой дугой или увеличением силы тока.

Угловой подрез

При угловом или тройниковом соединении образуется поднутрение из-за того, что электрод более прямой в вертикальной плоскости. Затем металл стекает вниз, снова образуется бороздка, но уже по другой причине — слишком сильный нагрев вертикальной части шва. Устраняется снижением силы тока и / или укорачиванием дуги.

Прожог

Это сквозное отверстие в сварном шве. Основная причина:

• слишком большой сварочный ток;
• недостаточная скорость передвижения;
• слишком большой зазор между краями.

Похоже на ожог при пайке

Способы коррекции понятны — мы пытаемся подобрать оптимальный режим сварки и скорость электрода.

Поры и наплывы

Поры выглядят как маленькие дырочки, которые можно сгруппировать или рассыпать по всему шву. Они являются недопустимым недостатком, так как значительно снижают прочность соединения.

Появляются поры:

• при недостаточной защите сварочной ванны, чрезмерном количестве защитного газа (некачественные электроды);
• тяга в зоне сварного шва, отводящая защитные газы и поступающий в расплавленный металл кислород;
• при наличии грязи и ржавчины на металле;
• недостаточный паз.

Отказ появляется при сварке присадочной проволокой с неправильно подобранными режимами и параметрами сварки. Они представляют собой нечувствительный металл, который не приклеился к основной детали.
Основные дефекты сварных швов

Холодные и горячие трещины

При остывании металла появляются горячие трещины. Его можно направлять по шву или сквозь него. Холодные уже появляются на холодном шве в тех случаях, когда нагрузки на этот вид шва слишком велики. Холодные трещины приводят к разрушению сварного шва. Эти недостатки можно исправить только перепаянием. Если дефектов слишком много, шов разрезается и накладывается повторно.

Холодные трещины приводят к выходу продукта из строя

Сравнительная характеристика сварных швов

Из перечисленных сварных соединений наиболее надежными и недорогими являются стыковые соединения, в которых действующие нагрузки и силы воспринимаются так же, как и целые несварные элементы, то есть практически эквивалентны основному металлу, конечно, при соответствующем качестве сварки. Однако следует учитывать, что обработка кромок стыковых соединений и подгонка их под сварку достаточно сложны, к тому же их использование ограничено особенностями формы конструкций.
Также распространены угловые и тавровые соединения в конструкциях. Их положительные свойства влияют на изготовление трехмерных структур.

Соединения внахлест наиболее просты в обработке, так как не требуют предварительной подготовки кромок, а их подготовка к сварке проще, чем стыковые и угловые соединения. Следовательно, а также из-за структурной формы некоторых конструкций они распространились для соединения элементов небольшой толщины, но допускаются для элементов толщиной до 60 мм.
Недостатком соединений внахлест является их неэкономичность, вызванная чрезмерным расходом основы и наплавленного металла. Также из-за смещения линии действия сил при переходе с одной стороны на другую и возникновения концентрации напряжений несущая способность таких соединений снижается.

***

Помимо перечисленных сварных соединений и швов, при ручной дуговой сварке используются соединения с острыми и тупыми углами по ГОСТ 11534-75, но встречаются они гораздо реже.
Для газовой сварки, сварки алюминия, меди, других цветных металлов и их сплавов используются сварные соединения и стыки, предусмотренные отдельными стандартами. Например, форма подготовки кромок и стыков трубопроводных конструкций предусмотрена ГОСТ 16037-80, определяющим основные размеры стыков для различных видов сварки.