Виды сварных соединений и швов

Виды сварных соединений и швов

Идеальный сварочный шов является основной целью в работе сварщика. От этого зависит насколько долго будут удерживаться детали и какие нагрузки сможет выдержать конструкция. Для достижения желаемого результата нужно соблюсти несколько факторов. Основные из них: правильно выбрать угол наклона электрода и силу тока, обладать нужным уровнем мастерства.

  • Наклон электрода
  • Траектория движения
  • Понятие катета и общепринятые нормативы
  • Виды сварочных швов
  • Протяженность и форма
  • Слои и расположение в пространстве
  • Обработка швов

Стыковка труб

Чтобы исключить смещение заготовок относительно друг друга катушки укладываются на уголке или швеллере. В идеале несовпадение должно равняться нулю, так как даже расхождение в 1 мм, разрешенное правилами, приводит к непровару. Зазор, в зависимости от толщины стенок, устанавливается в пределах 2 — 3 мм. В повседневной практике для этого между торцами труб вставляют электрод подходящего диаметра. При толщине стенок от 10 мм величина зазора выставляется 3 мм. При стыковке также нужно учитывать погрешность, которая возникает при прихватке из-за нагрева металла в ее точках. Возникающие термические напряжения стягивают трубы, поэтому зазор увеличивают на несколько десятых долей миллиметра.

Процесс стыковки упрощается, если использовать центратор. Он обеспечит точное совмещение осей труб и неизменность их положения во время сварки. Обычно применяют наружный центратор, но лучше выбрать внутренний, так как он исправляет нарушения формы, например, овальность торцов труб.

Сварочное соединение состоит из следующих элементов:

  1. Непосредственно сварной шов – зона стыка деталей.
  2. Зона сплавления.
  3. Зона термического влияния сварочного аппарата – это участок металла, где заметны термические изменения в результате воздействия сварки.
  4. Основной металл – остальная площадь металлических деталей, которые соединили с помощью сварки.

При выполнении сварки в несколько слоев, выделяют также корневой шов – это самый первый сварочный слой, расположенный глубже других. При его выполнении воздействие должно быть максимальным и по возможности – непрерывным.

Сварные швы классифицируют по нескольким основным признакам – в зависимости от вида стыка, сечения, пространственного расположения, и т. д. Каждый шов применяется в зависимости от общей идеи конструкции, целесообразности, и других условий.

По виду соединения

  • Стыковые швы

Стыковочные или стыковые швы – самые простые и распространенные. Они образуются, когда две детали соединяют их торцевыми поверхностями. Благодаря методу стыковки расход металла получается меньший, чем при использовании других способов соединения деталей.

Шов в данном случае может быть:

  • Односторонний со скосом кромки – рекомендуется при сварке деталей толщиной 8-25 мм. Самый популярный вид скоса – V-образный, но иногда используется и U-образное соединение.
  • Односторонний без скоса кромки – применяется при сваривании листов металла толщиной до 4 мм.
  • Двусторонний со скосом кромки – толщина от 12 мм. В этом случае чаще всего применяется X-образное скашивание кромок, которое требуется меньшего расхода металла в сравнении с V-образным.
  • Двусторонний без скоса кромок – при сваривании деталей толщиной до 8 мм.

  • Тавровые швы

Они образуются, когда два листа металла, или другие металлические детали соединяют в виде буквы «Т». Одна часть будущей конструкции прислоняется торцом к боковой поверхности другой части. Тавровые соединения также могут быть без скоса кромок, с односторонним или двусторонним скосом.

  • Нахлесточные швы

Используются, когда две детали необходимо расположить в параллельных плоскостях, чуть внахлест по отношению друг к другу. Такие швы рекомендуется использовать при сварке листов толщиной от 10 мм. Сваривают детали с обеих сторон.

  • Угловые швы

Образуются, если детали соединяют под прямым или любым другим углом. Иногда для прочности такие швы делают с обеих сторон соединения. В зависимости от толщины деталей, они могут быть со скошенными кромками, или без них.

Угловые швы также делятся по протяженности сварочных отрезков (участков воздействия сварки) на:

  • Непрерывные – сплошной сварочный шов.
  • С шахматным расположением сварочных отрезков – участки воздействия сварки на одной стороне противоположны участкам с другой стороны.
  • Цепные – участки сварки с обеих сторон стыка расположены одинаково.

По степени выпуклости

Принято считать, что сварной шов должен быть ровным и практически незаметным. Однако глубина или вогнутость шва зависит в первую очередь от типа сварного соединения и выбранного режима сварки.

По этому признаку швы делятся на следующие виды:

  • Выпуклые – рекомендованы при статическом режиме сварочного аппарата. Это так называемые усиленные швы.
  • Нормальные – с минимальной выпуклостью.
  • Вогнутые, или ослабленные – используются при угловых соединениях. Браком является наличие вогнутого шва при стыковом соединении конструкции.

По умолчанию подразумевается, что все соединения должны быть усиленными и слегка выпуклыми. Вогнутый шов должен быть обозначен на чертеже будущей конструкции.

По количеству проходов

Многопроходной сварочный шов.

По числу проходов сварочным аппаратом и слоев швы могут быть:

  • Однопроходными (или однослойными).
  • Многопроходными (многослойными).

Под термином «слой сварного шва» подразумевается количество металла, наплавленного за один проход сварочным аппаратом (сварочных валиков).

По действующему усилию

По этому критерию сварные швы подразделяются на несколько видов:

  • Фланговые – действующее усилие параллельно области шва.
  • Лобовые – усилие аппарата направлено перпендикулярно.
  • Косые – усилие идет под углом менее 90 градусов.
  • Комбинированные – совмещают в себе несколько видов.

По конфигурации и положению в пространстве

По этому признаку все швы можно разделить следующим образом:

  • Кольцевые – используются для сварки цилиндрических деталей, сваривание идет только снаружи.
  • Прямолинейные.
  • Вертикальные – шов расположен в вертикальной плоскости.
  • Горизонтальные – сварка идет в горизонтальной плоскости.

Особым видом сварочного шва является потолочный. В данном случае усилие идет в горизонтальной плоскости, но выше уровня сварочного аппарата. Поэтому потолочный шов считается самым сложным видом сварки. Очень важно при его выполнении соблюдать технику безопасности – максимально защитить себя сварочной маской и плотной одеждой.

По свариваемым материалам

Еще одна классификация – по материалам, которые соединяют друг с другом.

По этому критерию выделяют:

  • Швы на углеродистой и легированной стали.
  • На цветном металле.
  • На биметалле.
  • На пластике и полиэтилене.

Особенности усиления швов для различных систем

Для режима усиления сварного шва при рад сварке, необходимо уделить внимание на угловые соединения швов. В данном случае происходит увеличение длины конструкционного соединения, за счёт внедрения дополнительных лобовых швов, допускается проведение высоты усиления сварного шва за счёт приварки дополнительных параметров рёбер, накладок, а также иных конструкционных частей и элементов, в том числе имеющие характеристики катета. В данном случае, для снятия усиления сварного шва для напряжений, рекомендуется брать в качестве расчётных параметров единицы расчёта в пределах 40 мм, но не менее этого значения.

Параметры тока и перемещение электрода

Сила тока и то, с какой скоростью движется электрод – показатели, которые оказывают самое непосредственное влияние на качество образуемого шва. Чем выше будут показатели силы тока, тем большая глубина прогрева будет образовываться в металле, а это значит, что электроды будут двигаться с более высокой скоростью.

Читайте также  Как сделать закладки из бумаги

Для того, чтобы шов получился максимально ровным и качественным, должно соблюдаться соотношение тока и скорости перемещения электродов.

В процессе перемещения электрода с заданной скоростью, надо не забывать учитывать показатели мощности дуги. Если подавать электрод слишком быстро и при этом использовать маленькую мощность, то металл не прогреется до нужной температуры и в итоге необходимая глубина не будет достигнута. А это означает, что шов будет тонким и некачественным.

некачественный шов

Если же перемещение электрода будет осуществляться с недостаточной скоростью, то изделие может перегреться и привести к дефектам на линии сваривания. Если вы свариваете деталь, толщина которой слишком маленькая, то используя мощную дугу, вы просто прожжете металл.

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.

Группировка по форме поверхности

Есть три типа швов:

  • Выпуклые или усиленные – много шаровые стежки. Например, для сцепления величина, направление и точка приложения нагрузки изменяются во времени незначительно. Экономично не обоснован в связи с чрезмерным расходом электродов.
  • Вогнутые или ослабленные — применяются, что бы соединить/сварить элементы из тоненькой стали.
  • Обычные или сплюснутые— прибегают в динамике, в связи с наличием между тропой и сталью небольшого перепада.

Работа сваркой

Перед тем, как приступить к работе, необходима подготовка:

  1. Очистить и обезжирить места соединений
  2. Трубы устанавливаются ровно и плотно, зазоры и перекосы недопустимы.
  3. На сварочный аппарат устанавливается требуемый режим и электрод
  4. Трубу заземляются
  5. Металлические трубы тяжелые, поэтому для хорошей фиксации положения изделий, можно сделать несколько прихваток по окружности.

Как сварить неповоротный вертикальный стык

Сварной шов делается короткой дугой в два захода. Сечение трубы визуально делится на две равные части, а те в свою очередь на три основных положения

  1. Потолочная позиция с 1 по 3
  2. Вертикальная позиция с 4 по 8
  3. Нижняя позиция с 9 по 11

Процесс заполнения шва всегда начинается с потолочной позиции.
Дина дуги определяется по формуле Imin=0/5dэ мм (dэ – длина электрода)

Заканчивается заполнения разъема в нижнем положении.

Начинать соединение следует отступив 1 – 2 см от вертикальной осевой. Место соединения швов (замок) может составлять от 2 до 4 см, зависит от сечения трубы.

Сварка производится под определенным углом. Потолочное положение делается углом назад (позиция 1-2), после переходит в позицию (3-7) углом вперед, следом образуется прямой сварочный угол и завершается шов углом назад (позиция 9-11)

Соединение второго участка делается аналогичным образом. Перед началом варки детали следует очистить.

Для сварки замка используются электроды диаметром 3 мм.

Положение электрода Сила тока (А)
потолочное 80-95
вертикальное 75-90
нижнее 85-100

Как сделать шов

Качественный корневой шов образуется при помощи постоянной подачи электрода в стык. В результате внутреннего проплавления труб образуется маленькое окошко, она называется технологическое окно.

Это начало корневого шва. Постепенно металл накапывается в стык деталей. С обратной стороны образуется большой валик. В этом месте чаще всего возникают поры, так как валик долго остывает и успевает вступить в контакт с атмосферой.

Заполнение стыков у труб, где толщина стенок превышает 8 мм, получается неравномерным. В подавляющем большинстве недотягивает нижнее положение. Для устранения это дефекта, требуется в верхней части стыка еще раз «накидать» металл (наплавить валик).

Важно. После последнего прохода допускается не заполнение шва максимум на 2мм.

Сварка облицовочного шва

Облицовочное соединение образуется в результате однократного прохода электродом в одном направлении или нескольких проходов.

Предпоследний проход следует завершить так, чтобы зазор между трубами остался незаполненным на 0.5-2мм, а металл по краям шва выходил за стык на половину ширины электрода.

Рекомендация. Монтаж труб с толщиной стенок меньше 6 мм и сечением до 15 см следует выполнять при постоянном однозначном напряжении, максимально подходит показатель для потолочного положения. Когда осуществляется изменение на вертикальное положение, используется прерывистая накидка металла.

Те же самые манипуляции проделывают, когда источник питания расположен далеко от места монтажа.

Как производятся «мазки» электродом

Металл накапывается всегда в одном направлении. Электрод прикладывается к одной кромке, доводится до противоположной, производится кратковременный обрыв дуги (шлак не должен успеть остыть).

  • — начало дуги, — конец дуги, — — — отсутствие дуги

Если толщина труб большая, то начало и обрыв делаются в одной точке.

Важно. Начало дуги запрещено совмещать с точкой, в которой был произведен только что обрыв

  • — начало дуги, — обрыв дуги

Метод сварки неповоротного горизонтального стыка

Монтаж металлических элементов осуществляется электродом толщиной 3 мм.

Угол наклона электрода 80-90 градусов.

Сила тока для варки выбирается в соответствии с толщиной стенок изделия, шириной и глубиной зазора.

«Угол вперед» — дает максимальное плавление

«Угол назад» — минимальный уровень плавления.

К сведению. Если уровень плавления недостаточный, длина дуги создается короткой. Если плавление нормальное – дуга среднего размера.

  1. Корневой шов следует делать в месте с минимальным расплавлением соединения.
  2. Во втором проходе металл накидывают так, чтобы расплавить корневой шов и оба края изделия. Должен образоваться валик нормальной формы.
  3. Третий проход рекомендуется осуществлять при повышенном режиме под «углом назад» или прямым. Расплавленный металл надо накапать выпуклым валиком. Электрод должен двигаться по маршруту, совпадающему с краем предыдущего прохода.
  4. Четвертый проход создается в режиме третьего валика. Электрод имеет прямой или почти прямой угол. Скорость плавления держат такой, чтобы одновременно плавились верхняя кромка разделки, второй валик и вершина третьего.

Замок. Металл накидываю с равномерным расширением шва в начале и с плавным сужением в конце, уровень наплыва на основной шов 2-3 см.

Рекомендация. Дуговая сварка в много проходов делается по спирали, это поможет сократить количество замков.

Для выполнения лицевого слоя размер электродов берется такой же, как и для заполнения стыка. Максимально допустимый диаметр электрода для лицевого слоя 4 мм. Металл накладывается на большой скорости, для образования узкого и плоского шва.

После завершения работ. Производится отшлифовка шва до одного уровня с трубой + по 2 см с каждой стороны, чтобы не осталось неровностей и шлака.

В результате шлифовки может выявиться погрешность, такая как пора.

В таком случае, место с дефектом следует вычистить до зазора и снова заварить, затем опять отшлифовать.

Читайте также  Отделка веранды

Шлифовка осуществляется в одном направлении от трубы к шву, это поможет избежать «подрезов».

Орбитальная сварка нержавеющих труб

В основу этого способа заложен аргонодуговой метод, но сварочная головка движется по окружности трубы, вдоль стыка, создавая непрерывный шов. Отсюда и название. Процесс полностью автоматизирован и контролируется процессором. Длину дуги выставляют путем крепления головки на направляющих в нужном положении.

Программа, заложенная в процессор, изменяет параметры процесса в зависимости от положения головки во время ее движения по орбите. Для этого стык по длине делится на горизонтальные, вертикальные и участки под углом. При прохождении головки по любому из них автоматически изменяются значения параметров:

  • скорость движения головки;
  • величина сварочного тока;
  • скорость подачи присадочной проволоки;
  • расход аргона.

Поскольку на всех участках орбиты условия сварки оптимальны, формируется однородный шов высокого качества. Для соединения труб диаметром 8 — 275 мм используется головка открытого типа. На трубопроводах большего сечения, предварительно заполненных инертным газом, применяется закрытая конструкция. Стыковка труб из нержавеющей стали с толстыми стенками проводится в несколько проходов с изменением угла наклона головки. Длительность процесса увеличивается, поэтому в комплект оборудования включается блок ее принудительного охлаждения.

Не важно, каким способом свариваются трубы из нержавеющей стали. Главное качество шва, от которого зависит надежность и срок эксплуатации трубопроводов

Можно и вручную добиться хороших результатов, но лучше обзавестись полуавтоматом для аргонодуговой сварки (TIG). Он универсален и позволяет качественно сваривать различные металлы толщиной от 1 мм.