Основные сварные соединения и швы. Сварные швы и соединения. виды, обозначение, параметры, классификация сварных швов Названия сварных швов

Сварочные швы – зоны сварных соединений, которые образованы первоначально расплавленным, а затем кристаллизованным при остывании металлом.

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.

	Сварные соединения и швы	Особенности расположения	Основное применение	Примечание
1	Стыковые	Соединяемые детали, элементы находятся в одной плоскости.	Сварка конструкций из листового металла, резервуаров и трубопроводов.	Экономия расходных материалов и времени на сварку, прочность соединения. Тщательная подготовка металла и выбор электродов.
2	Угловые	Соединяемые детали, элементы расположены под любым углом относительно друг друга.	Сварка емкостей, резервуаров.	Максимальная толщина металла 3 мм.
3	Нахлесточные	Параллельное расположение деталей.	Сварка конструкций из листового металла до 12 мм.	Большой расход материала без тщательной обработки.
4	Тавровые (буквой Т)	Торец одного элемента и боковая часть другого находятся под углом	Сварка несущих конструкций.	Тщательная обработка вертикального листа.
5	Торцовые	Боковые поверхности деталей примыкают друг к другу	Сварка сосудов без давления	Экономия материала и простота исполнения

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 < 100 см – используется обратно-ступенчатый способ сварки, при этом строчка разбивается на малые отрезки длиной в 100-300 мм;

Все протяженные швы обрабатываются обратно-ступенчатым способом, от центра к краям.

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:

В таблице 2 приведены особенности подготовки кромок в зависимости от толщины металла.

Таблица 2

№,п/п	Толщина металла, мм	Разделка кромки	Угол, α	Зазор b,мм	Притупление кромок c, мм
1	3-25	Односторонняя V-образная	50	–	–
2	12-60	Двухсторонняя X-образная	60	–	–
3	20-60	Односторонняя, двухсторонняя U-образная	–	2	1-2
4	>60	I-образная	–	–	–

Процесс современной сварки относится к высоким технологиям с классификацией и критериями качества. Поскольку главным финальным продуктом являются сварочные швы, они также хорошо описаны, классифицированы и имеют свои критерии качества и способы выполнения.

Стандарты в виде ГОСТов содержат исчерпывающие сведения и условные обозначения вариантов самого разного назначения.

Для начала определимся с понятиями «сварочный шов» и «сварочное соединение», потому что некоторые источники рассматривают их как одно и то же, другие разводят формулировки.

Самое короткое определение: – это неразъемное соединение сваркой.

Второй вариант раскрывает физику процесса сварки как таковой: сварочный шов – это участок, в котором соединены две или несколько деталей в результате кристаллизации или деформации вещества, или одного и другого вместе. Так или иначе, сварочные швы и соединения логичнее принимать за один и тот же процесс.

Один из самых старых и известных среди специалистов стандартов – «ГОСТ 5264 – 80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные». Этот ГОСТ был введен в действие еще в 1981 году, он до сих пор прекрасно справляется со своими задачами: четко и ясно перечислены основные виды сварных швов, их размеры, конструктивные элементы и инструкции, как правильно класть сварочный шов. Отличный пример документа, который не нуждается в корректировках в течение долгого времени.

Виды сварочных швов

Типы сварочных соединений.

Как и методы сварки, виды сварочных швов подпадают под стройную классификацию по разным критериями:

Способу соединения деталей;
Положению во время сварки;
Протяженности ;
Расположению к силе, действующей на шов.

Самые популярные и важные виды швов объединены в группу по способу соединения деталей:

Стыковые.
Угловые.
Тавровые.
Внахлест.

Важно! Какой бы вид шва от сварки вы не выбрали, нужно помнить и соблюдать одно простое правило: никакой ржавчины на металле! Предварительная обработка напильником или наждачной бумагой обязательна, вопрос больше не обсуждается.

Швы встык

Классификация электродов для сварки.

Виды сварных соединений включают как очень популярные способы, так и редкие. Стыковые способы можно отнести к высокой популярности: они используются при сварке листового металла или торцов труб. Принципиальное требование для стыкового способа – жесткая фиксация соединяемых деталей с зазором 1 – 2 мм, который заполняется металлом по ходу процесса сварки.

Важнейший «стыковой» вопрос – края деталей, которые будут плавиться и соединяться. Вернее, способ обработки этих краев. Стыковое соединение считается одним из самых надежных и экономичных с точки зрения прочности. Особенно это касается случаев, когда варят с обеих сторон. Предварительная подготовка краев – серьезная составляющая высокого качества шва. Все 32 типа стыковых соединений с вариантами обработки краев изложены в стандарте ГОСТ 5264-80.

Вот некоторые примеры:

Если лист металла тонкий – меньше 4 мм, предварительная обработка не требуется, это семейство с условными обозначениями С1, С2, С3.
Если толщина листа в пределах 4 – 12 мм, шов можно варить как с одной, так и с двух сторон. Но в этом случае необходима обработка края зачисткой. Здесь все зависит от требований к качеству сварки. Если вы решили варить с одной стороны, вам придется делать несколько проходов для заполнения шва. Если требуется высокое качество – зачищать и варить нужно с двух сторон. Зачистки бывают в виде V или U. Вариантов множество, все перечислены в ГОСТе, например, условные обозначения С28, С42.
Если металлический лист толще 12 мм, применяются только двойные швы с обработкой краев с обеих сторон в виде буквы Х. V или U формы зачистки кромок при большой толщине невыгодны: потребуется слишком много металла для их заполнения. А это снижает скорость процесса и повышает расход электродов. Условные обозначения С27, С39, С40.

Нет нужды излагать в данном обзоре все возможные способы сварки металлов дуговым методом в зависимости от толщины листов и способов обработки краев, лучше ГОСТа 5264-80 никто этого не сделает. Поэтому самым правильным решением будет сослаться на него и рекомендовать этот прекрасный образец технической инструкции для тщательного изучения.

Если коротко по ГОСТу, стыковое семейство делится на:

Односторонние и двусторонние без обработки кромок;
С обработкой одной из кромок;
С обработкой обеих кромок;
Распилкой в виде V или X;
С двусторонней обработкой обеих кромок.

Тавровые соединения

Тавровый способ в разрезе представляет собой букву «Т»: торец одной детали приварен к боковой поверхности другой детали. Чаще всего элементы расположены перпендикулярно друг к другу. В ГОСТе 5264-80 описаны 9 тавровых видов: с Т1 по Т9. Для качественного таврового соединения необходимо глубокое плавление, которое выполняется с помощью автоматической сварки. Если сварка , тщательная обработка кромок обязательна.

Интересная особенность тавровых швов глубокого плавления: они прочнее основного металла. Прочность угловых швов (о них см. ниже), напротив, меньше основного металла. Такого рода различия нужно не просто учитывать, а заранее производить расчеты. Понятие «расчет сварных соединений» входит в особый раздел технической механики, который изучается на инженерных факультетах.

Эти задачи сопромата учитывают главные особенности и недостатки сварочных соединений: неравномерную прочность, неровные процессы нагрева и охлаждения, как результат, возможное коробление, остаточное напряжение или скрытые дефекты.

Угловые соединения

Схема создания вертикального шва.

В некоторых источниках угловые швы при сварке описываются как часть тавровых. Их описать так же легко, как тавровые: угловой профиль напоминает букву «Г», а в ГОСТе 5264-80 они обозначаются с начальной буквой «У»: от У1 до У10.

При кажущейся простоте в сварке углового соединения иногда возникают трудности: металл стекает с угла или вертикальной поверхности на горизонтальную. Решение такой проблемы – контроль движения электрода, чтобы соблюдать правильные углы его наклона, и чтобы это движение было ровным. В этом случае вы получите качественный ровно заполненный шов.

Отличным способом качественной угловой варки является метод, получивший название «сварка в лодочку»: детали расположены друг к другу под прямым углом, длина швов 8 мм и больше.

Если угловых соединений включает листы металла разной толщины – тонкий и толстый – электрод должен быть расположен к более толстой детали под углом 60 градусов, чтобы больше прогрева пришлось на нее. Тогда тонкий металл не прогорит.

Сварка угловых швов предусматривает выполнение правил геометрии сварочных соединений.

Главные геометрические критерии следующие:

Ширина – зазор между краями сплавления металлов;
Изогнутость – зазор в точке максимальной вогнутости;
Выпуклость – зазор в точке максимальной выпуклости;
Корень стыка – самая далекая от профиля грань (фактическая изнанка)

Сварка углового шва будет самой оптимальной при вогнутой форме уровня. Это объясняется риском неполной проварки угловых швов корня на всю толщину. Если говорить о самом прочном варианте из всех возможных, нужно помнить о множестве разнообразных факторов.

Основные типы сварных швов.

Основные нормы электросварки на величину шва:

Напряжение тока дуги;
Темп работы;
Величина сечения проволоки;
Величина, плотность, полярность напряжения.

Например, при увеличении силы тока увеличивается глубина провара (размер не меняется). Но в то время, когда дуга усиливается, шов расширяется и, как следствие, падает глубина провара.

Если уменьшается размер сечения сварной проволоки, ток в проводе усиливается, глубина провара увеличивается, а сам шов уменьшается в размерах. Примеров оптимального сочетания факторов сварки много. Все виды сварных соединений содержат главное требование – не нарушать технологии выполнения, заранее планировать и рассчитывать величины всех вводимых параметров.

Швы внахлест

Соединения внахлест: поверхности параллельны друг другу, частично перекрывают друг друга, сварены угловым способом. Это самые простые для исполнения швы – отличный старт для обучения новичков.

Соединение внахлест – схема.

Все типы сварных швов внахлест имеют строгое ограничение по толщине листового металла – он должен быть не больше 8 мм. Здесь важно найти правильный угол наклона электрода – диапазон от 15 до 45 градусов. В ГОСТе соединения внахлест условно обозначены как H1 и H2.

При работе с двумя заготовками часто используется односторонняя точеная сварка, у которой отмечается серьезный недостаток: между деталями формируются зазоры. Влага, коррозия становятся главными врагами при таком способе. Результат такого рода дефектов описывается одним словом – недолговечность.

Тем не менее, соединения внахлест имеют очень широкое применение, вот несколько таких примеров:

Установка легких конструкций типа павильонов или ларьков;
Установка рекламных щитов и других конструкций;
Сборка тентов, навесов.

Сравниваем, оцениваем

Из вышеперечисленных вариантов самыми надежным и экономичным считается стыковой способ сварки. По действующим нагрузкам они практически равны целым элементам, которые не подвергались сварке, иными словами – основному материалу. Естественно, такая прочность достигается только при адекватном качестве работ.

Вместе с тем нужно помнить, что надежность и экономичность способа не означает простоту его исполнения. Требования к обработке краев, подгонка множества факторов под условия конкретной сварки, определенные ограничения в применении из-за формы – все это требует жесткой профессиональной дисциплины.

Сварка стыковых швов.

Тавровые соединения (включая угловые) тоже довольно популярны. Особенно часто их используют при сварке массивных конструкций.

Самые простые для исполнения – соединения внахлест. В них не требуется обработка , общая подготовка тоже намного проще. Очень популярны в сварке листов небольшой толщины (допускается толщина до 60 мм). Простота не означает экономичности: перерасход наплавленного и основного металлов – обычная для таких вариантов ситуация.

Швы по положению в пространстве

Следующий критерий классификации – положение поверхностей в пространстве. Таких положений четыре:

Нижние швы
Горизонтальные
Вертикальные
Потолочные

Если бы можно было выбирать, опытные мастера выбрали бы сварку в нижнем положении. Это самый удобный способ, к тому же лучше контролируется сварочная ванна. Подходящий способ для дебютных работ новичков – здесь практически не встречаются сложности. Зато три остальных пространственных варианта сопряжены с техническими нюансами и специальными требованиями к исполнению.

В сварке в горизонтальном положении главной проблемой выступает сила тяжести – из-за нее металл попросту сползает вниз. Такие соединения можно варить как справа налево, так и слева направо, кому как удобно. Но правило использования электрода одно на всех: угол его наклона должен быть достаточно большим. Конечно, при подборе угла нужно учитывать параметры тока и скорость движения, все взаимосвязано.

Подбирайте, пробуйте, главное – чтобы ванна не стремилась вниз. Если металл все-таки стекает, нужно уменьшить его прогрев – это можно сделать, увеличив скорость движения. Второй вариант – отрывать периодически дугу, чтобы металл хоть чуть-чуть остывал. Метод с отрывом дуги больше подходит новичкам

Классификация швов по положению в пространстве.

В вертикальных соединениях та же проблема – сила тяжести, но здесь вниз стремится не вся ванна, а капли металла. Обычно в таких случаях берут дугу покороче. Шов варить можно в любом направлении. В Регламенте аттестации сварщиков РД 03-495-02 эти варианты обозначаются как «положение при сварке В1» – вертикальное снизу-вверх (этот способ удобнее). «Положение при сварке В2» – вертикальное сверху вниз, его используют реже, так как здесь необходим жесткий контроль сварной ванны.

Потолочное соединение – самое сложное в подгруппе, для которого понадобится настоящее мастерство. В положении электрода нет никаких других вариантов – держать только под прямым углом к потолку. Дугу взять покороче, скорость круговых движения должна быть постоянной. Выделение газов и шлаков в данном случае затруднено, расплав трудно удержать от стекания. Даже если мастерство на должном уровне, и все технологические требования выполнены верно, потолочный способ уступает по прочности и общему качеству сварочным швам во всех других положениях.

Сварные соединения по очертанию

Как классифицируются сварные швы по очертанию:

Продольные: требуют самой тщательной подготовки металла в виде доскональной зачистки от заусениц, кромок и любых неровностей, помимо всего необходимо обезжиривание поверхностей участка сварки.
Кольцевые: это работы по окружностям со своими специальными требованиями – чрезвычайно высокими аккуратностью и точностью.

Варим трубопроводы, особые требования

К работе с промышленными трубопроводами допускают лишь опытных сертифицированных мастеров с высокой квалификацией. Трубные соединения относятся к вертикальному способу со всеми «вертикальными» нюансами. Особенность заключается в угле, под которым держится электрод, это угол в 45 градусов.

Ширина трубного шва может достигать 4 см, это зависит от толщины самой трубы. Для этого вида сварки предусмотрены отдельные стандарты, например, в ГОСТе 16037-80 описаны размеры швов для различных соединений конструкций трубопроводов.

Зачистка сварных швов

По своему виду вновь сваренные швы иногда напоминают келоидные рубцы на коже человека: они выпуклые и выступают над поверхностью. Шлак, окалина, капли металла часто остаются на поверхности. Убрать все это можно и нужно, процесс называется зачисткой швов.

Его этапы:

Сбить окалину молотком или зубилом;
Выровнять участок болгаркой;
Иногда нужно нанести тонкий слой расплавленного олова (лужение).

Брак и швейные дефекты

Самый частый дефект в работе новичка – кривой шов с неровным заполнением. Такая картина – результат неравномерного ведения электрода, он буквально пляшет в руках юного мастера. Здесь вам понадобятся упорство и труд: с опытом все это проходит без следа. Вторая по частоте ошибка – неверный выбор силы тока или длины дуги, после чего остаются «подрезы» или неровное заполнение. При одних дефектах больше страдает эстетика, при других – прочность.

Непровар – недостаточное заполнение металлом стыка деталей. Его нужно исправлять, так как речь идет о прочности соединения.

В каких случаях появляется непровар:

Некачественная обработка (или отсутствие таковой) кромок поверхностей;
Слишком слабая сила тока;
Слишком быстрое движение электрода.

Подрез – ненужная канавка вдоль шва. Диагноз простой, это выбор слишком длинной дуги. Лечение тоже понятное: либо дугу покороче, либо силу тока побольше.

Примеры схем движения электрода.

Прожог – банальная дырка в шве по следующим причинам:

Широкий зазор между краями;
Слишком большая сила тока;
Низкая скорость движения электрода

И здесь ищем оптимальное соотношение трех составляющих: тока, ширины зазора, движения электрода.

Поры и наплывы – множественные отверстия малого размера. Это критический , влияющий на прочность соединения.

Грязь и ржавчина на металле;
Попадание кислорода к расплавленному металлу (при сквозняке);
Некачественная обработка кромок;
Электроды низкого качества;
Использование присадочных проволок;

Трещины – серьезные нарушения целостности швов. Появляются после остывания металла и по своей сути являются предвестниками разрушения самого шва. В данном случае спасет только новая сварка или полное удаление старого шва и повторное накладывание нового.

Можно ли новичку самостоятельно научиться накладывать качественные швы? Да, без сомнений. В некоторых источниках присутствует слово «с легкостью». Легкости лучше не обещать, потому что сварка никогда не была легким и безопасным процессом. Но определить последовательные и выполнимые шаги вполне возможно самостоятельно. Принцип – от простого к сложному. Безусловно, все основные типы сварочных соединений имеют свои секреты и тонкости, которые нужно освоить.

Для дебютантов лучше всего подойдет электрическая дуговая сварка. Самый оптимальный вариант – начинать учиться под присмотром опытного наставника. Но если такой возможности нет, в сети огромное количество видеороликов с показом всех действий и подробнейшими разъяснениями к ним.

Однопроходные и многопроходные швы.

Главный начальный этап – это грамотная подготовка нужного оборудования.

Вот что нужно подготовить для электрической дуговой сварки:

Сварное оборудование (разные типы);
с правильно подобранным диаметром (чрезвычайно важно!)
Молоток для зачистки остывшего шва;
Металлическая щетка для той же зачистки сварного участка
Маска, специальный световой фильтр.

Требования к одежде простые: она должна быть плотной, с длинными рукавами и перчатками. Пригодятся выпрямитель с трансформатором (особенно если оборудование старое).

Итог

Основные типы сварных соединений уложены в рамки точной и ясной классификации с условными обозначениями и детальным описанием технологических особенностей и советов. Один из самых популярных стандартов – ГОСТ 5264-80 с описанием практически всех видов сварочных швов.

Научиться сварке можно самостоятельно по принципу «от простого к сложному». «Простым» началом для исполнения можно взять швы внахлест. Закончить можно работой высшего пилотажа – сваркой при потолочном расположении поверхностей. Желаем чистого металла, хороших заказов и рабочего настроения.

Сварочные швы представляют собой зону соединяемых заготовок, которая подвергается непосредственному тепловому воздействию пламени, электрической дуги/плазмы или лазерного луча. По внешнему виду сварного соединения судят о квалификации сварщика, о технологическом предназначении конструкции и даже о способе сварки.

Типовой сварочный шов включает в себя:

Зону наплавленного металла (из сварочного электрода или из основного металла соединенных между собой заготовок).
Зону механического сплавления.
Зону термического влияния.
Переходную зону к основному металлу.

При рассматривании шлифа сварного шва в любой разграниченность вышеперечисленных зон определяется весьма четко. Исключение составляют лазерные технологии соединения тонкостенных и мелких деталей, когда из-за точной локализации светового потока некоторые зоны могут отсутствовать.

Зона наплавленного металла представляет собой сплошную литую структуру, формирование которой происходит с момента начала расплавления электрода или заготовки. На обычных микрошлифах эту зону рассмотреть невозможно вследствие особой мелкой дисперсности частиц, которые ее составляют. Зона отличается наибольшей твердостью, но часто имеет поверхностные дефекты, обусловленные совместным действием сварочных шлаков, кислорода воздуха, остатков сварочного флюса и т.д.

Протяженность зоны механического сплавления связана с термодиффузионной активностью металлов соединяемых деталей. При интенсивном проникновении одного металла в другой глубина зоны сплавления может достигать 40-50% от объема литой зоны. Состав зоны неоднороден: наряду со структурами основного металла, там могут присутствовать интерметаллидные соединения углерода и азота с легирующими элементами, которые имеются в основном металле. Чаще всего в этой зоне встречаются грубодисперсные карбиды вольфрама, хрома, железа, а также более мелкие по размерам нитриты тех же металлов.

Зона термического влияния по своей структуре напоминает поверхностные зоны термически обрабатываемого металла в условиях скоростной и поверхностной закалки или упрочнения. Непосредственно к объемам механического сплавления примыкает так называемый «белый слой» - нетравящаяся часть металла этой зоны. Твердость белого слоя - максимальна и часто превосходит показатели зоны механического сплавления. Причиной тому являются тепловые процессы, энергии которых уже недостаточно для расплавления, но вполне хватает для сверхскоростной закалки (особенно, если сварка ведется под слоем инертного газа). Далее по глубине располагаются зоны структурных превращений, 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 к основному металлу зоне присутствуют структуры троостита, остаточного аустенита, перлита и других составляющих, которые формируются в условиях сравнительно небольших температурных перепадов.

Качество сварки определяется скачками твердости и структурной однородности: чем они меньше, тем долговечнее и прочнее будет сварочный шов.

Таким образом, структура сварного шва является неоднородной, а сопоставительный анализ ее основных физико-механических характеристик (твердости, прочности, однородности и пр.) определяет качество сварного соединения.

В основу классификации типов сварных соединений могут быть приняты различные факторы: геометрические, конструктивные, технологические и прочностные.

С точки зрения месторасположения сварных соединений их подразделяют на:

Горизонтальные.
Вертикальные.
Наклонные.
Нижние.

Из всех типов сварных швов нижний, при котором разделка кромок исходной заготовки производится со стороны сварщика, считается не только самым доступным для освоения, но и самым прочным. Это объясняется удобством формирования расплава (как при ручном, так и при автоматическом процессах), когда силы тяжести металла способствуют лучшему заполнению зазоров между соединяемыми поверхностями. Нижний тип еще и наиболее экономичен. Используется два основных приема его формирования - от себя и на себя.

Горизонтальный шов формируется в условиях, когда подготовленные поверхности расположены перпендикулярно плоскости сварочного электрода. Приемы его получения аналогичны описанным выше, но расход сварочных электродов и флюсов увеличивается, поскольку часть расплава уносится силами тяжести из сварочной зоны.

Еще тяжелее условия для производства вертикальных швов. Здесь, кроме возрастающих потерь металла, увеличивается и неравномерность геометрических характеристик: на последних участках шов получается более толстым, а вероятность ухудшения механических параметров, в сравнении с горизонтальным и нижним типами, увеличивается.

Хуже всего качество у вертикально расположенных швов. Даже при автоматической сварке потери металла велики. Кроме того, в данном случае требуются особые меры безопасности процесса, которые бы исключали возгорание поверхностей, оплавление смежных площадей соединяемых заготовок и т.д. Количество швов, налагаемых вертикально, при проектировании сварных конструкций должно быть минимальным.

Типы сварного соединения могут классифицироваться и по конструктивному принципу своего образования. Соответственно, сварочные швы могут быть:

Встык.
Внахлестку.
Угловыми.
Тавровыми.
Под электрозаклепки.

Стыковое соединение считается оптимальным по соотношению «экономичность-прочность». Габариты шва при правильной подготовке зоны соединения (тип разделки, подготовка кромок, зазоры) практически не искажают форму поверхности. Качество стыкового соединения зависит от толщины заготовок. При толщине до 4 мм (все размеры здесь и далее приводятся относительно низко- и среднеуглеродистых сталей) чаще выполняется односторонняя разделка кромок, при толщине до 8-10 мм - двухсторонняя U/V-образная, а при более толстых деталях - Х-образная. Соответственно, изменяется и зазор между смежными деталями: в частности, для тонких заготовок его величина не должна превышать 1-2 мм.

Соединение внахлестку используется для ситуаций, когда свободного пространства для сварки обычным способом недостаточно. Толщина заготовок не должна превышать 8-10 мм, а для обеспечения равнопрочности подготовку необходимо выполнять с обеих сторон. Если разделка кромок невозможна, то сечение приходится увеличивать. Вариантом соединения внахлестку является прорезное, когда торцы одной из деталей искусственно увеличивают для того, чтобы добиться желаемой прочности.

Угловое соединение, в свою очередь, может быть торцевым и «в лодочку» (используется, когда торец одной детали приваривается к поверхности другой). С целью придания прочности угловым швам их, по возможности, обваривают с обеих сторон. Технология угловой сварки требует более высокой квалификации исполнителя. В частности, из-за опасности проплавления одной из смежных поверхностей электрод должен располагаться под углом 45-60 0 к более длинной стороне угла. При сварке «в лодочку» расход сварочной проволоки увеличивается, протяженность зоны термического влияния возрастает, а ее твердость, наоборот, падает. Это связано с ухудшением условий отвода тепла.

Тавровое соединение считается более сложным вариантом углового, когда сваркой формируются обе полки такого составного профиля. Подготовка кромок в этом случае не обязательна, зато имеются определенные ограничения в направлении удерживаемого электрода, который должен располагаться к вертикальной стенке тавра под углом не выше 60 0 . При тавровом способе вероятность дефектов выше (как, впрочем, и расход сварочной проволоки, поскольку сварку приходится проводить за несколько проходов горелки).

Когда особых требований к герметичности готового соединения нет, используется шов под электрозаклепки. Подготовленные к соединению изделия плотно прижимаются плоскими поверхностями друг к другу, после чего в верхней детали любым способом получают отверстие. В него вводят горелку и расплавляют металл, который далее проникает вовнутрь, сваривая изделия между собой. Такой метод чрезвычайно экономичен и, при последующей шлифовке, обеспечивает необходимый внешний вид поверхности.

Классификация сварных швов помогает выбрать оптимальную последовательность их получения.

Основные характеристики сварочного шва

Различают геометрические и технологические параметры сварного шва. К геометрическим относят размеры в поперечном сечении - ширину, толщину и высоту над основной плоскостью. На виды сварочных соединений влияют также и технологических параметры: катет и корень в стыке, его выпуклость/вогнутость, а также соотношение объема металла шва к общей площади сварного стыка.

Виды сварочных швов, в частности, ширина, высота и толщина, зависят от требуемых прочностных показателей соединения. Такая зависимость не является однозначной: чрезмерно массивный шов, наоборот, снижает качество соединения, поскольку сцепление зон наплавки и механического сплавления ослабляется, а качество поверхности может ухудшиться из-за наличия сварочного грата, а также интенсификации процессов окисления и обезуглероживания материала деталей.

Классификация сварных швов и форма их поверхности важны и с точки зрения долговечности готовых конструкций. Вогнутые швы, оформляемые по параболической зависимости высоты шва от его толщины, снижают уровень внутренних напряжений и минимизируют остаточные деформации. Наоборот, ровные швы, когда сохраняются острые углы при переходе от одной поверхности к смежной, уровень остаточных напряжений и деформаций повышают.

Оптимизацию формы поперечного сечения сварочного соединения можно производить при помощи следующих практических коэффициентов:

Для наилучшего соотношения ширины к высоте - 1,2-1,5;
Для наилучшего соотношения ширины к выпуклости - не более 8;
Для наилучшего соотношения площадей поверхности шва к площади металла в зоне соединения - 0,85-1,0.

Виды сварных швов и технология их получения определяют качество процесса. Для оценки используют такие параметры, как глубина провара металла и количество проходов.

Глубина провара определяет однородность структуры в зоне соединения. Она принимается в пределах 0,5-0,8 (при меньших значениях ухудшается прочность сварного стыка, а при увеличенных - возрастает опасность проплавления).

Количество проходов зависит от способа разделки кромок и толщины соединяемых элементов. При увеличенных зазорах и обычном профиле кромок (со скосом) количество проходов и амплитуду колебаний горелки приходится изменять, что повышает уровень внутренних сварочных напряжений. Проблема (для сварки толстых листов) снимается оптимизацией формы подготовки кромок. Число проходов для глубоких швов может достигать 6-8, при этом стараются заполнить сначала основной зазор (между кромками), а затем обварить место стыка с обеих сторон.

На качество сварных швов и соединений влияют также относительные размеры корня по отношению к катету и высоте. Если корень шва меньше указанных параметров, то качество готового соединения будет хуже из-за уменьшенной глубины провара металла. При статических нагрузках на соединение это обстоятельство не критично, однако при динамических нагрузках может стать причиной разрушения сваренной конструкции.

Классификация сварочных швов основывается на технологии их образования, соотношении геометрических размеров и последовательности выполнения сварки.

Сварка обеспечивает неразъемные соединения металлов за счет установления прочных межатомных связей между элементами (при их деформации). Какие бывают сварочные аппараты, знают специалисты. Швы, полученные с их помощью, способны соединять одинаковые и разнородные металлы, их сплавы, детали с дополнениями (графит, керамика, стекло), пластмассу.

Основа классификации

Эксперты разработали классификацию сварных швов по следующему принципу:

способу их выполнения;
внешним характеристикам;
числу слоев;
расположению в пространстве;
протяженности;
назначению;
ширине;
условиям функционирования сварных изделий.

По оценке способа выполнения сварочные швы бывают односторонними или двусторонними. Внешние параметры позволяют классифицировать их на усиленные, плоские и ослабленные, которые специалисты называют выпуклыми, нормальными и вогнутыми. Первые виды способны выдерживать длительное время статические нагрузки, но они недостаточно экономичны. Вогнутые и нормальные соединения хорошо выдерживают динамические или знакопеременные нагрузки, так как переход от металла к швам плавный, а риск концентрации напряжений, способных их разрушить, ниже 1-го показателя.

Сварка, учитывая количество слоев, может быть однослойной или многослойной, а по количеству проходов она бывает однопроходной и многопроходной. Многослойные спаи используют для работы с толстыми металлами и их сплавами и при необходимости уменьшения зоны термического воздействия. Проходом называют перемещение (1 раз) теплового источника в процессе наплавки или сваривания деталей в одном направлении.

Валик – часть шовного металла, которую можно наплавить в процессе одного прохода. Слой сварки – спай металла с несколькими валиками, расположенными на одном уровне поперечного сечения. Ориентируясь на их положение в пространстве, предусмотрено подразделение швов на нижние, горизонтальные, вертикальные, в «лодочку», полугоризонтальные, полувертикальные, потолочные, полупотолочные. Характеристика прерывистости или непрерывности говорит о протяженности. Первые типы используют для стыковых швов.

Принципы классификации

Сплошные соединения могут быть короткими, средними и длинными. Выделяют герметичные, прочные и прочноплотные швы (по их назначению). Ширина помогает подразделить их на следующие типы:

уширенные, которые выполнены с поперечными, колебательными движениями электрода;
ниточные, ширина которых может незначительно превышать или совпадать с диаметром электрода.

Условия, в которых будут в дальнейшем использоваться сварные изделия, предполагают, что спаи могут быть рабочими и нерабочими. Первые хорошо переносят нагрузки, а другие используются, чтобы соединить части сварного изделия. Сварные соединения классифицируются на поперечные (в них направление перпендикулярно оси шва), продольные (направлением, параллельным оси), косые (с размещенным под углом к оси направлением) и комбинированные (применение поперечного и продольного швов).

Способ удержания раскаленного металла позволяет подразделять на созданные:

на остающихся и на съемных подкладках из стали;
без дополнительных подкладок, подушек;
на подкладках из флюсомеди, меди, асбеста или керамики;
на газовых и флюсовых подушках.

Материал, который используется в процессе сваривания элементов, классифицируется на соединения цветных металлов, стали (легированной или углеродистой), винипласта и биметаллов.

В зависимости от расположения относительно друг друга частей изделий, которые подлежат сварке, бывают спаи под прямым углом, под тупым или острым углом и располагающиеся в одной плоскости.

Неразъемные соединения, которые возникают при использовании сварки, бывают:

угловыми;
стыковыми;
тавровыми;
нахлесточными или торцевыми.

Угловые виды используют при проведении строительных работ. Они предполагают надежное соединение элементов, которые расположены по отношению друг к другу под определенным углом и сварены в местах примыкания краев.

Стыковые виды нашли применение при сваривании резервуаров или трубопроводов. С их помощью детали свариваются торцами, которые расположены на одной поверхности или в одной плоскости. Толщина поверхностей не должна обязательно совпадать.

Нахлесточные виды используют при изготовлении металлических контейнеров, в строительных работах и при сварке резервуаров. Этот тип предполагает, что один элемент накладывается на другой, расположенный в аналогичной плоскости, частично перекрывая друг друга.

Результативность и качество работы зависит от наличия необходимого инструмента, материала и умений. На успех в любом деле, какого бы направления он ни был, существенно влияет также и знание теории. Сварочные работы принято считать одними из наиболее распространенных.

Для этого вида деятельности нужен материал, оборудование, опыт работы, а также теоретические знания. Овладев необходимой информацией, человек получает представление о том, что такое шов, какая существует классификация сварных швов и как подобрать оптимальный вариант для сцепления различных металлических изделий.

Что собой представляет сварочный шов?

Во время сварочных работ в процессе задействованы три металлических участка: между собой при помощи третьего, которым выступает электрод, скрепляются два куска железа. В месте соединения друг с другом металлических деталей происходит термический процесс, образующий шов. Таким образом, шов - это часть полученная в результате воздействия плавленого и затвердевшего железа.

Соединять методом сварки можно любые металлы. Они имеют свои особенности структуры, в соответствии с которыми подбирается определенный тип крепления. Классификация производится в зависимости от типа сцепления, материала и других параметров. Для каждого соединения имеются свои инструкции и свой порядок выполнения.

Размеры

Существует классификация сварных швов по протяженности. В зависимости от размеров, бывают:

Короткие. Размер не превышает 30 см. Такой шов появляется в результате сварки, выполняемой в одном направлении от самого начала до конца.
Средние. Длина шва - от 30 см до 1 метра. Данные швы свариваются от середины к краям. Для них идеально подходит обратно-ступенчатый способ. Его суть заключается в том, что весь шов разделяется на несколько участков, которые поочередно обрабатываются сваркой. Каждый из этих отрезков имеет длину от 10 до 30 см.
Длинные (свыше одного метра). Свариваются так же, как и средние швы, с той лишь разницей, что количество участков здесь будет больше.

Виды сварных соединений

Классификация сварных швов осуществляется также по типу крепления. Существует четыре вида соединений:

стыковое;
тавровое;
внахлест;
угловое.

Самый распространенный вид

Во время стыкового сцепления учитывается толщина изделия. Это позволяет сэкономить значительную часть материала.

Стыковое сцепление считается наиболее популярным. Это обусловлено тем, что данный процесс сварки - самый быстрый и экономный.

Для данного типа сцепления характерна Т-образная форма соединения металлических изделий. Как и в стыковом сцеплении, особое внимание уделяется толщине метала, в зависимости от которой швы бывают односторонние и двухсторонние.

Применяя данный вид сцепления, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

Выполняя тавровую сварку при сцеплении двух изделий, имеющих различную толщину, необходимо сварочную горелку по отношению к изделию потолще держать под углом в 60 градусов.
Сварочные работы можно облегчить, если расположить конструкцию «в лодочку». Такое положение обрабатываемого изделия исключит подрезы, пропущенные недоваренные участки, которые для данного вида сцепления считаются самыми распространенными дефектами.
Если один проход сварочной горелки окажется малоэффективным, поскольку могут оставаться дефектные участки, их следует варить, осуществляя колебания сварочных электродов.
В тавровом соединении можно ограничиться и односторонней сваркой. Для этого нужно использовать сварочную аппаратуру Oineo Tronic Pulse, которая позволяет осуществить RW-варку.

Сварка внахлест

Принцип данного заключается в двухстороннем приваривании изделий, толщина которых не более 1 см. Эта сварка применяется в случаях, когда необходимо предотвратить попадание влаги в промежуток между стальными листами. В результате такой работы образуется два шва. Данный вид сварного соединения считается продолжительным и не является экономным, поскольку для работы требуется больше материалов.

Угловое сцепление

Данный тип сварки применяется для соединения металлических изделий в положении перпендикулярно друг к другу. В зависимости от толщины листов угловая сварка характеризуется наличием или отсутствием скошенных краев. При необходимости данный вид соединения производится с внутренней части изделия.

Формы сварных швов

Классификация сварных швов по форме наружной поверхности определяет три типа:

Плоские. Эффективны при динамической и знакопеременной нагрузке, поскольку у этих швов (как и у вогнутых) отсутствует концентрация напряжения, способная вызвать резкие перепады и разрушить сварочное сцепление.
Вогнутые. Допустимой считается вогнутость шва, не превышающая 0,3 см. В противном случае вогнутость сварного шва считается чрезмерной и расценивается как дефект. Измеряется уровень вогнутости на участке, где имеется наибольший прогиб.
Выпуклые швы. Возникают в результате скопления большого количества застывшего металла и считаются неэкономными. Но в то же время сварное соединение, дающее выпуклый шов, эффективнее при статической нагрузке, чем соединение с плоским или вогнутым сварным швом. Показатель выпуклости - это расстояние от поверхности основного метала до точки наибольшего выступа. Стандартными считаются выпуклости, не превышающие 0,2 см для нижней сварки и не более 0,3 см для сварки, выполненной в других положениях.

Классификация сварных швов по положению в пространстве

Согласно критерию размещения в пространстве имеется четыре типа швов, каждому из которых присущи свои особенности и рекомендации для сварки:

Нижние швы. В техническом аспекте считаются самыми простыми. Сваривание нижних швов производится на ровной поверхности в позиции снизу. Данный процесс характеризуется высокой результативностью и качеством. Это обусловлено более комфортными условиями для сварщика. Расплавливаемый металл своим весом направлен в расположенную в горизонтальном положении сварную ванну. За варкой нижних швов легко уследить. Работа выполняется быстро.
Горизонтальные швы. Свариваются немного труднее. Проблема заключается в том, что растапливаемый металл под воздействием своего веса затекает на нижние края. Это может повлечь за собой появление подрезов в области верхнего края.
Вертикальные швы. Являются результатом соединений металлических изделий, размещенных в вертикальной плоскости.
Потолочные швы. Данная сварка считается самой трудной и ответственной. Характеризуется минимальным комфортом. В процессе сварки утрудняется выделение шлаков и газов. С этим делом справится не каждый, необходим большой опыт, так как удержать в ходе работы падающий на лицо шлак непросто. При этом важно соблюдать качество и прочность соединения.

Как обозначаются сварные швы и соединения?

Классификация и обозначение сварных швов производится при помощи специальных значков, линий и выносок. Они размещаются на и на самой конструкции. Классификация сварных соединений и швов обозначается, согласно нормативному документу, при помощи специальных линий, которые могут быть сплошными или штриховыми. Непрерывными обозначаются видимые сварные швы, штриховыми - невидимые.

Условные обозначения шва ставятся на полке от выноски (в случае если шов расположен на лицевой части). Или, наоборот, под полкой, если шов размещен с обратной стороны. При помощи значков указывается классификация сварных швов, их прерывистость, размещение отрезков для сварки.

Рядом с основными значками располагаются дополнительные. Они содержат вспомогательную информацию:

о снятии усиления сварного шва;
об обработке поверхности для плавного перехода к основному металлу и предотвращения наплывов и неровностей;
о линии, по которой производится шов (является ли она замкнутой).

Для идентичных конструкций и изделий одного ГОСТа предусмотрены стандартные условные обозначения и технические требования. Если же в конструкции имеются одинаковые швы, то им лучше дать порядковые номера и разбить на группы, которым также для удобства присваиваются номера. Вся информация о количестве групп и швов должна быть указана в нормативном документе.

Положение шва

Классификация сварных швов осуществляется на основе положения шва. Они бывают:

Односторонние. Образуются в результате сварки листов, толщина которых не превышает 0,4 см.
Двухсторонние. Возникают при двухстороннем сваривании металлических листов толщиной 0,8 см. Для каждого случая соединения рекомендуется оставлять 2-миллиметровые зазоры, обеспечивающие качество сцепления.

Возможные изъяны

Дефекты во время сварочных работ могут возникать по причине чрезмерно большой силы тока и напряжений на дуге. Также это может быть результатом неправильных манипуляций с электродами. Классификация по месту их расположения:

Внутренние. Для их выявления применяется методика, заключающаяся в контроле: не разрушающем конструкцию, разрушающем полностью или частично.
Наружные. Они легко выявляются при внешнем осмотре.

По причине нарушения режима сварки, вызванного отсутствием необходимого опыта, недостаточной подготовительной работой, проведением неправильных замеров, дефекты делятся на:

Непровар. Проявляется в локальном отсутствии сплавлений между соединяемыми элементами. Дефект приводит к увеличению концентрации напряжения и уменьшению сечения шва. Конструкция с таким изъяном характеризуется пониженной прочностью и надежностью. Причиной непровара могут быть как недостаточная сила тока, так и сварка в быстром режиме.
Подрез. Дефект заключается в локальном уменьшении толщины основного металла. Данная проблема наблюдается возле границ сварных швов.
Прожог. Изъян имеет вид полости в сварном шве. Она возникает по причине утечки расплавленного металла из ванны сварки. Прожог - это недопустимый дефект, его нужно срочно исправить.
Незаваренный кратер или углубление. Возникает по причине обрывов дуги во время подхода к концу шва.
Наплыв. Дефект проявляется в затекании металла сварного шва на основной металл без их сплавления.

Причины дефектов могут быть самыми разными, но они одинаково способны снизить прочность сцепления, эксплуатационную надежность, точность и испортить внешний вид изделия.

КАТЕГОРИИ