Что прочнее сварной шов или сплошной металл

Обновлено: 19.09.2024

Трудно переоценить значение сварки в народном хозяйстве и при решении личных задач. Сварка обладает большими преимуществами перед другими видами соединений. Имеются различные методы и способы ее применения. Сварщик, осуществляя этот технологический процесс, как правило, не подозревает, что он в этот момент устанавливает путем совместного нагрева межатомные связи в свариваемых им элементах.

Зато он должен обладать более практичными знаниями - классификацию сварных соединений и получаемых в результате швов. Имеются нормативные материалы, где изложены описания различных видов швов, получаемых таким способом. Наиболее популярный из них - ГОСТ-5264. В межгосударственном стандарте ясно и точно определена классификация сварных швов, имеются необходимые условные обозначения сварных соединений, их конструктивные элементы и размеры, описаны технологические особенности.

Позиции, по которым осуществляется классификация

Согласно нормативным документам классификация сварочных швов имеет подразделения в зависимости от их положений, необходимой длине, направленности усилий, числу проходов, особенностям выполнения, в частности количеству слоев. Существуют различные виды сварных узлов в связи с условиями работы. Готовые швы классифицируется по их ширине и наружной форме.

Положение в пространстве

Классификация сварных швов по месту выполнения предлагает всего четыре варианта расположения сварных швов:

внизу;
сверху;
горизонтально;
вертикально.

При возможности опытные сварщики сами выбрали бы нижнее положение и посоветовали то же самое новичкам. Преимущества этого положения очевидны, зато каждый из оставшихся вариантов имеет свои особенности при выполнении. Всех их объединяет главная проблема - сила тяжести, под действием которой металл начинает стекать вниз.

Верхнее положение иначе называется потолочным. В этой подгруппе оно считается самым сложным. Начать с него обучение профессии сварщика не стоит - здесь потребуется настоящее мастерство. Электрод может быть только в одном положении - вертикально вверх, что трудно и без того в неудобном положении исполнителя. Сварку следует выполнять круговыми движениями с постоянной скоростью. Дуга не должна быть длинной. Несмотря на выполнение всех рекомендаций, такой шов не всегда может получиться очень качественным.

При горизонтальном положении варить допускается как направо, так и налево. Угол наклона электрода должен быть достаточно большим с учетом величины тока. При значительном стекании металла проблему можно частично решить, увеличив скорость движения, что даст уменьшение нагрева. Еще один вариант - периодически отрывать дугу, давая время на остывание металла.

В отличие от горизонтального положения при вертикальном вниз будет стремиться не вся сварочная ванна, а только капли металла. Шов сваривается в любых направлениях, а дуга делается короткой.

Протяженность

Основная градация по протяженности заключается в разделении на два вида: сплошной и прерывистый. Если с определением сплошного все понятно, то прерывистым называется шов, технология применения которого предусматривает наличие постоянного интервала. Прерывистый сварной шов в свою очередь делится на цепной, шахматный и точечный.

Сварные швы могут выполняться на одной или обеих сторонах. Соединения на цепных дорожках находятся друг против друга. Сварной шов шахматный предполагает сварку, произведенную в шахматном порядке.

ГОСТ 5264 регламентирует правила обозначение сварного шва. В чертежах должно быть указано, имеет ли он цепное или шахматное расположение. Обозначение содержит сведения о размерах. Так, прерывистый сварной шов 50/100 означает, что его длина составляет 50 мм, а шаг - 100 мм. Шаг сварного шва 100/100 имеет такой же размер, как и длина. Прерывистый сварной шов с шагом, длина которого составляет 40 мм, а шаг - 120 будет обозначаться 40/120.

Если требуется указать данные нестандартного сварного шва, то его конструктивные размеры устанавливаются таким образом, чтобы они соответствовали поставленной задаче. Точечный способ не требует наличия сварочной ванны. Элементы металлических изделий при таком способе скрепляются, применяя нахлесточное сварное соединение.

Направление усилий

Еще одной группой квалификации является разделение по направлению прилагаемых усилий.

Дифференциации подвергаются сварные швы вдоль сечения:

При фланговом или продольном способе усилие направлено параллельно оси шва.
При лобовом или поперечном варианте усилия составляют с осью прямой угол.
Комбинированный метод сочетает первые два способа.
При косом варианте действие усилия находится под углом к оси шва.

Форма поверхности

Классификация сварных соединений включает в себя разделение по внешнему виду формы поверхности сварных швов. Существует три вида:

Нормальные. Название говорит само за себя.
Выпуклые. Иначе - усиленные.
Вогнутые. По другому - ослабленные.

Преимущества каждый вид имеет в зависимости от условий работы. Выпуклые швы являются многослойными. Они находят применение, когда скрепляемое соединение предстоит использовать под статическими нагрузками.

Однако, следует учитывать, что увеличенный наплыв приведет к дополнительному расходу электродов, что повышает себестоимость процесса. Вогнутые применяются, когда скреплять предстоит листы из тонкого металла. При динамических нагрузках лучше использовать швы плоские или вогнутые, поскольку в этом случае отсутствует большой перепад между основным материалом и швом.

Условия, в которых предстоит работать узлу, имеющему сваренные поверхности

Разделение зависит исключительно от условий эксплуатации узла изделия. К рабочим относятся сварные швы, которым предстоит принимать на себя нагрузки, иногда значительные. Нерабочие швы являются просто соединительными или связующими. Естественно, в предъявляемых к ним требованиях имеется существенная разница. Рабочие швы необходимо подвергать контролю подходящими для этого методами.

Сварной шов, являющийся нерабочим, но находящийся в неблагоприятных погодных условиях, должен быть избавлен от пустот и трещин.

По ширине

Согласно этому критерию сварочные швы бывают двух видов:

При работах наплавочного характера применяют уширенный вариант. Если предстоит сваривать листы тонкого металла, выбирают ниточные швы.

Число слоев

Слои иначе называют проходами. Классификация по этому признаку насчитывает два варианта

однослойные или однопроходные;
многослойные или многопроходные.

Многослойный сварочный шов имеет свою особенность - это такой шов, в котором число слоев совпадает с количеством проходов. Если же какие-то слои были выполнены за несколько проходов, то они получат название многопроходных. Сфера применения многослойных швов - стыковое сварное соединение. Многопроходный вариант используется для угловых швов и с тавровой конфигурацией.

При многопроходном методе наложение последующего слоя происходит на неостывший предыдущий. Перед этим необходимо успеть быстро удалить сварочный шлак. Если сварка производится на участке длиной от 200 мм, то ее ведут в разных направлениях. При наложении следующего слоя в предыдущем происходит отжиг, что положительно влияет на структуру и механические характеристики сварного шва.

Характер выполнения

По характеру выполнения сварные швы делятся на односторонние и двусторонние.

Односторонний шов располагается с одной стороны, а двусторонний - по обе стороны.

Дополнительные технологии

Соединение сваркой может производиться с применением различных дополнительных технологий. К основным видам относятся следующие:

Подварочный. Предварительный шов. Предотвращает прожоги при осуществлении основного процесса.
Прихватка. Фиксирует детали, приготовленные для процесса сваривания.
Временный. Скрепляет заготовки на необходимое время, а затем удаляется.
Монтажный сварной шов. Применяется при монтаже всевозможных конструкций.

Дополнительные технологии облегчают проведение основного процесса и увеличивают положительные характеристики сварных швов.

Виды сварок

Качество сварных швов во многом зависит от применяемого оборудования. Основные сварочные виды:

Ручная дуговая. Этим способом можно скрепить детали из металлов любой толщины.
Автоматическая. Из оборудования требуются трансформатор, выпрямитель или инвертор.
В инертном газе. Соединение получается очень прочным. Инертные газы предохраняют металлические детали от окисления. К плюсам относятся отсутствие шлаков и отходов, а также аккуратный внешний вид.
Газовая. Шов осуществляется под действием температуры горения газа из горелки.
С помощью паяльника.

Вид сварки выбирают, исходя из требованиям к сварному шву.

Вид сварных соединений

К основным типам соединений, произведенных с помощью сварки, относятся:

Стыковые. Особенностью расположения является то, что все свариваемые детали находятся в одной плоскости.
Угловые. Соединяемые элементы могут располагаться друг относительно друга под любым углом.
Нахлесточное. Детали располагаются параллельно друг другу.
Тавровые. Под углом располагаются торец одной детали и поверхность другой.
Торцовые. Свариваемые детали совмещены своими поверхностями.

Сварка стыковых соединений находит широкое применение для соединения деталей в конструкциях из листового металла, труб и резервуаров. Технология сварки стыковых соединений состоит в том, что две свариваемые детали соединяют между собой торцовыми поверхностями. Детали при этом должны располагаться на одной плоскости.

Сварка встык, как иначе называют стыковой вид сварки, является соединением простым и надежным. Рекомендуется применять ее в конструкциях, подвергающихся действию переменного напряжения. Метод обеспечивает высокую прочность и наименьшие деформации. Сложностью применения является необходимость тщательной подгонки кромок друг к другу. Достоинствами являются экономия расходных материалов и небольшое время, необходимое для проведения процесса. Особые требования предъявляются к выбору электродов.

Имеются различные способы сварки стыковых швов:

на весу;
на подкладке из меди;
на стальной подкладке;
при выполнении предварительного подварочного шва.

Сваркой на весу получить хороший провар основания шва достаточно трудно. Более предпочтительными являются методы с использованием медной или стальной подкладки. Они должны быть сильно прижаты к сварным кромкам. Это уменьшит вероятность вытекание из ванны жидкого металла. Подварочный шов выполняется с другой стороны, если имеется такая возможность.

Небольшие детали свариваются без разделки кромок. В зависимости от толщины деталей сварка может быть с одной стороны или с двух. Электродом совершают колебательные движения. Во время совершения такого вида сварки надо следить за равномерностью расплава обеих кромок на необходимую глубину.

Преимуществами сварки встык перед другими способами являются уменьшение расхода электродов и электрических ресурсов, простота контроля процесса сварки. Толщина свариваемых деталей не обязательно должна быть одинаковой. Усилить шов в этом случае поможет замковое соединение.

Угловые сварные швы могут применяться для сварки емкостей и различных резервуаров. Они имеют ограничение - толщина металла должна быть не более 3 мм. Не используются в конструкциях, которые испытывают внутреннее давление большой величины. Угловые соединения кажутся простыми, но и в этом виде имеются сложности. Металл может стекать вниз на горизонтальную плоскость. Чтобы этого избежать, необходим постоянный контроль за движениями электрода и выдержка правильного угла его наклона.

Качественную угловую сварку получают в случае применения "лодочки". Если свариваются металлические листы неодинаковой толщины, то электрод следует располагать к утолщенной детали, чтобы обеспечить ей более сильный нагрев. Одновременно это предотвратит прожег тонкого металла. При сварке угловым методом необходимо соблюдение геометрических критериев: ширины, изогнутости, выпуклости.

Нахлесточное соединение применяется для сварки конструкций из металлических листов толщиной до 12 мм. Нахлесточный сварной шов является распространенным видом соединения сваркой. Его использование возможно, когда поверхности соединяемых деталей прилегают друг к другу плотно и без зазоров. Это обеспечивает перекрытие частей соединяемых элементов. Нахлесточное сварное соединение является достаточно простым и подойдет для начинающих без большого опыта в сварном деле. Его применение оправдано в местах, где необходимо достичь большого значения прочности на растяжения.

Швы при этом методе расположены на некотором расстоянии, что обеспечивает дополнительную прочность. Нежелательно применение, если существует нагрузка на излом. Расчет нагрузки соединения внахлест учитывает все виды существующих нагрузок для обеспечения необходимой прочности. К преимуществам способа относятся простота исполнения, высокое значение прочности на разрыв, небольшая себестоимость. В качестве подготовительных работ необходима только обрезка.

Тавровое соединение напоминает перевернутую букву "Т". Свариваются торец одной детали и поверхность второй под углом, который является прямым. Отклонения от значения угла должны быть минимальными. Применяется в сварке несущих конструкций. Необходима тщательная обработка поверхностей. Тавровые соединения удобно осуществлять в вертикальных и горизонтальных положениях.

Наиболее удобно сварку осуществлять в наклонном положении, используя принцип "лодочки". При этом процесс можно проводить в нижнем положении, что является неоценимым преимуществом. Скорость сварки увеличивается, уменьшается вероятность подрезов. Такой вид сварки является одним из наиболее прочных.

Расположение элементов обеспечивает дополнительную жесткость. Соединения тавровым способом позволяют осуществлять сварку в труднодоступных местах. Применяется для сваривания деталей различной толщины. При таких соединениях конструкции способны выдерживать большие нагрузки.

При торцовом виде соединения свариваются торцы двух деталей, а боковые стороны плотно друг к другу прилегают. Могут применяться как для тонких, так и для толстых материалов и деталей. Вероятность появления прожогов невелика, деформации и напряжения небольшие. К достоинствам относится высокая теплопроводность. Особые требования к поверхности торцов не предъявляются. Исполнение является несложным.

Интересное видео

Как правильно класть сварочный шов

Сварка - самый популярный способ соединения металлических изделий. Но, часто применяемый, не значит простой. Науке, как правильно класть шов сваркой, нужно учиться так же, как и другим. Несложно приобрести теоретические знания и даже получить удостоверение об окончании профильного обучения. При первом опыте выясняется, что не всегда можно выполнить красивый сварочный шов.

Опытные мастера знают, как правильно наносить сварочный шов. Но, и они могут столкнуться с нештатной ситуацией, поскольку техника в сварном деле идет вперед и промышленность выпускает более современное оборудование. Следует постоянно повышать свою квалификацию и осваивать новые методы, как правильно делать шов сваркой.

Разные виды сварок отличаются друг от друга способом воздействия на соединяемые материалы.

Дуговая. Самый часто применяемый вследствие его простоты способ. При дуговой сварке в качестве плавящего инструмента используют электрод. С помощью него возбуждается дуга и удерживается на всем протяжении процесса сварки. Электрод выбирают в зависимости от марки металла, а его диаметр - от ширины сварного шва.
Газовая. Источником тепла при газовой сварке выступает горелка. Из нее действием сильного давления выходит пламя, которое образовалось при горении смеси, состоящей из горючего газа типа ацетилена и кислорода.
Полуавтоматическая. Используется механический прибор - полуавтомат. Роль электрода выполняет проволока при автоматизированной ее подаче. Туда же поступает газ, задачей которого является защита расплавленного металл от агрессивного воздействия среды. Имеется возможность установки различных режимов, что делает возможной сварку многопроходных швов полуавтоматом.
Автоматическая. В отличие от полуавтоматики весь процесс проводится сварочным аппаратом. Необходима только настройка автомата для конкретной операции.
TIG сварка. Популярностью пользуется у профессионалов. Привлекает ее универсальность и возможность сваривать металл разной толщины.

Независимо от того, какой вид сварки применяется, правильный сварочный шов получится в результате соблюдения требований технологического процесса, проведения подготовительных работ, выполнении рекомендаций.

Разновидности сварных швов

Как правильно делать сварочный шов во многом зависит от его вида.

Геометрические параметры шва включают в себя его ширину, протяженность, глубину залегания, размер выпуклости. Красивые сварные швы могут получиться только при удачном подборе его параметров для каждого конкретного случая.

Стыковые швы получаются при обычном соединении поверхностей металла или их торцов. Много времени для такого процесса не требуется. Потребление металла также является минимальным. При соединении тавровым способом в результате получается конструкция, имеющая вид перевернутой буквы "Т".

Достоинством метода является то, что с его помощью возможно соединение элементов, имеющих значительную разницу в ширине. Использование установки "лодочкой" делает процесс сварки более удобным и уменьшает вероятность появления дефектов. Обычно такое соединение осуществляется за один проход.
Угловое соединение обычно выполняется под прямым углом, но возможны и небольшие отклонения от этой величины. Более прочным соединение получается при проварке с двух сторон. Метод внахлест подходит для тонких деталей. При накладывании одной детали на другую проваривание осуществляется с двух сторон.

Важным моментом, как правильно класть сварочный шов, является удачный выбор скоса кромок. Имеются различные варианты. Кроме того, возможно соединение без скоса кромок, например, при способе внахлест.

Подготовка

Значительным по своей важности моментом, как сделать красивый шов при сварке, является правильное проведение подготовительных работ. Поскольку процесс сопровождается появление огня, необходимо вдумчиво подготовить рабочее место сварщика, выполняющего работу. Обеспечить его защитной одеждой и маской. Около места проведения работ не должны находиться легковоспламеняющиеся предметы и материалы.

Свариваемое изделие необходимо очистить от загрязнений, пыли, остатков на его поверхности пятен краски, жира и масла. Кроме механического воздействия допустимо применение растворителей или спирта.

Если используется сварочное оборудование, то следует предварительно проверить его работоспособность. Затем выбрать режим и выставить необходимые параметры. При неисправности прибора его эксплуатация строго запрещена.

Возбуждение дуги

Одним из основных моментов, как правильно варить сваркой швы, является грамотное возбуждение дуги. Следует выбрать один из известных способов. Первый из них заключается в том, что, держа электрод в руке, его кончиком прикоснуться к металлу и отвести быстро назад на расстояние 2-4 миллиметра. Промедление грозит прилипанием электрода к металлу. Результатом станет появление дуги. Если этого не произошло, следует повторить попытку.

Другой способ заключается в том, что быстрым движением провести электродом по поверхности металла и сразу приподнять его на несколько миллиметров. Одним из секретов, как правильно накладывать сварочный шов, является поддержание во все время процесса сварки короткой дуги. Это обеспечит плавность сваривания и получения качественного шва с хорошим внешним видом. Однако, при чересчур короткой дуге возможно прерывание процесса, что вызовет появление дефекта в виде кратера. Для продолжения работы кратер необходимо заварить.

Бесконтактный способ возбуждения дуги возможен при использовании осциллятора. Он служит дополнением к главному сварочному аппарату. Для возбуждения дуги электрод следует приблизить к металлической поверхности на расстояние порядка 5-ти миллиметров. Затем следует нажать соответствующую кнопку на осцилляторе и дождаться появления сварочной дуги.

Положение электрода

Знание, как класть сварочный шов, начинается с умения выбрать нужное положение электрода. Иначе, может произойти ситуация, при которой произойдет шлакование шва, что не пойдет на пользу его качеству.
Существует три варианта положения электрода при сварке. Первые два предполагают его наклон в разные стороны в одинаковых пределах, а третий происходит под прямым углом.

Способ "углом вперед" подразумевает движение вперед от сварщика. Он подходит для сваривания нетолстых металлов в вертикальном и горизонтальном положениях. При "угле назад" движение осуществляется по направлению к сварщику. Удобно применять на коротких дистанциях для сваривания стыковых и угловых швов. В труднодоступных местах используется положение угла 90 градусов. Это несколько сложнее, но решает вопрос со сваркой потолочного шва.

Движения электродом

Идеальный сварочный шов, вернее приближение к нему, возможен при удачном выборе способа движения электрода при сварке. Самые обычные движения - по оси электрода и вдоль оси шва. Но простое перемещение по заданному направлению не принесет желанного результата. При этом будет получен узкий нитевидный шов. Его можно использовать в качестве первого шва при многопроходной сварке.

Для получения нужного эффекта движения должны носить колебательный характер. Это обеспечит получение шва нужной ширины, хороший прогрев не только корня шва, но и его кромок.

Траектории, по которым происходит колебательное поперечное движение:

зигзаг;
петля;
ломанная линия;
елочка или треугольники;
полумесяц;
серп.

Все движения выполняют поперек направления сварного шва.

Ломанную линию используют, когда предстоит сварка металлических листов встык в нижнем положении. Полумесяц выбирают для стыковых и угловых швов. Перед сваркой елочкой необходимо предварительно сделать наплавку небольшой поверхности, на которой она будет держаться. Простая техника ведения электрода елочкой состоит в том, что, передвинув его в горизонтальном направлении, поместить затем чуть выше в середину шва.

Движения полумесяцем могут применяться при ТИГ сварке. При этом ширина шва будет большой, но ее можно контролировать при самом процессе сварки. Поперечные движения полумесяцем гарантируют хорошую проварку кромок деталей.

Применение петли обеспечивает красивые соединения при сварке тонких металлов. Цепочка петель должна быть непрерывной. Применение петлеобразных движений оправдано, когда необходимо хорошо прогреть края шва. Особенно это важно, когда происходит сварка деталей из высоколегированной стали. Амплитуду возвратно-поступательных движений выбирают в зависимости от необходимой ширины шва.

Выбор схемы движения для решения задачи, как сделать красивый сварочный шов, зависит от его положения в пространстве. Швы бывают горизонтальными и вертикальными. Горизонтальный шов, расположенный наверху, называется потолочным. Он является самым трудным для выполнения, поскольку сварщик должен долго находиться в неудобной позе. Горизонтальный шов можно выполнять двумя способами - движениями налево или направо.

При сварке в вертикальном направлении направление движения шва - снизу вверх. Создание вертикального шва является более трудным, чем горизонтального, поскольку происходит интенсивное стекание вниз расплавленного металла. Если вести движение сверху вниз, то капли металла при застывании образуют твердую преграду для продолжения шва. Сварку вертикального шва следует вести при короткой дуге.

Включения

Посторонними включениями называют полости внутри шва, заполненные шлаком, флюсом, оксидом, инородным металлом.

При попадании в сварочный шов частиц шлака образуется дефект, называемый шлаковыми включениями. Сварочный шов шлакуется при недостаточно хорошей зачистке кромок и сварочной проволоки от загрязнений и оксидов. К другим причинам, почему шлакуется сварочный шов, относятся: сварка длинной дугой, маленькое значение тока, слишком большая скорость процесса сварки. Если осуществляется многопроходный шов, то шлаки могут попадать внутрь при отсутствии зачистки предыдущих слоев.

Шлаковые сечения уменьшают площадь поперечного сечения шва, что приводит к уменьшению прочности.
Флюсовые включения возникают в результате того, что гранулы флюса не успели раствориться в жидком металле и не всплыли на его поверхность. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходимо использовать флюс высокого качества и предотвратить непреднамеренное попадание его в сварочную ванну. Инородные тела могут попасть в сварочную ванну случайно.

Выбор инвертора

Правильный сварной шов получится при выборе оборудования, подходящего для конкретных условий сварки. Сварочный инвертор - надежный компактный аппарат, отличающийся простотой применения. Характеристики позволяют генерировать ток разной величины, что делает возможным сварку деталей различной толщины и разные марки металлов. Существует автоматическая система отключения при перепадах напряжения сети, перегреве и слишком продолжительном времени работы.

Одной из важных характеристик при выборе инвертора является его мощность. В инструкции по эксплуатации указывается срок беспрерывной работы конкретной модели. Дополнительные опции делают работу с ним более удобной.

Возможные ошибки

Советы профессионалов помогут узнать, как получить надежные и красивые сварочные швы и как правильно их варить. К основным ошибкам, не позволяющим получить качественный шов, относятся:

Слишком быстрое перемещение электрода. В результате шов получается неровным.
Чрезмерно маленькая скорость ведения электрода. Образуются прожоги, которые являются серьезным дефектом и в ответственных конструкциях недопустимы.
Неправильно выдержанный угол наклона электрода. Он должен находиться в пределах от 30 до 60 градусов. При выходе за эти значения нарушается ровность шва.
Сваривание металлов разных марок, имеющих сильно отличающиеся характеристики, в частности, температуру плавления. Когда один металл уже расплавился, а второй еще только слабо нагрелся, то сваривание произойти не может. Появляются трещины, подлежащие ликвидации.
Работа с влажными электродами. Перед началом сварки их необходимо просушить или даже прокалить. Влажность вызывает неравномерное горение дуги.
Неправильно выбранные режим сварки, тип электрода, величина тока.
Слишком большая или маленькая длина дуги.
Использование сварочного оборудования с просроченным сроком поверки.
Недостаточное прогревание кромок. Для этого необходимо подобрать поперечные колебательные движения, размах которых соответствует ширине шва.
Большой зазор между деталями может вызвать усадочную раковину.

Красивые сварочные швы не могут быть получены при наличии в них пор. Существует много причин их появления в сварочном шве:

недостаточная зачистка кромок, оставление на них грязи, ржавчины, окалин;
большое содержание влаги на кромках и электроде;
наличие в зоне сварки сквозняков;
некачественные электроды;
большая разница в химическом составе основного и присадочного материалов.

Со временем приходит опыт, как правильно вести сварочный шов. В этом заключается мастерство сварщика, профессия которого является востребованной и престижной.

Металл сварного шва

Свойства, качество, процесс кристаллизации металла сварного шва зависят от множества параметров. К первичным относятся расходные материалы, используемые при сварке, свойства металла заготовки, режим работы сварочного аппарата. Вторичные – это среда, в которой производилась сварка, скорость выполнения шва, его остывания и т. д.

Подбирая те или иные параметры, можно заранее прогнозировать, каким получится сварной шов. Также это поможет избежать распространенных дефектов металла. Больше информации о металле сварного шва вы узнаете из нашего материала.

Параметры, влияющие на свойства металла сварного шва

Физические характеристики, определяющие особенности швов, сформированных сваркой, принято называть комплексными механическими свойствами сварных соединений. Подобные свойства зависят от расчетного соотношения механических показателей поверхности шва, зоны обработки, термических особенностей структуры изделия.

При проведении работ отталкиваются от характеристик металла сварного шва, а любые соединения в норме имеют структуру, приближенную к строению самого материала изделия.

Сварное соединение называют качественным, если достигнут предел прочности, а текучесть находится на уровне, обеспечивающем достаточную пластичность.

Равнопрочность сварного шва зависит от ряда технических и физических характеристик, таких как:

используемые расходники (электроды, флюс, проволоки);
химические показатели металла сварного шва;
режим проведения работы;
методика пайки, резки материала;
размеры изделия, причем основным показателем, с точки зрения прочности металла сварного шва, является толщина заготовки;
скорость охлаждения материала;
вероятная деформация в пластических характеристиках шва.

В соответствии с данным регламентом устанавливают физические и технические параметры металла, что упрощает определение его фактических характеристик при переходе от легированного к нелегированному типу и обратно.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Ключевые нормы определения механических свойств для сварных швов установлены в ГОСТ 9467-60. Причем подобные методы определения используются в том числе и для операций с применением флюса и иных методов сварки. К последним относится ручная, дуговая, электродуговая сварка автоматом и полуавтоматом.

Факторы, влияющие на качество металла сварного шва

Качество металла сварного шва зависит от ряда факторов, таких как свариваемость, степень подверженности металла термическим воздействиям, окисляемость, пр. Важно учитывать все подобные критерии, чтобы готовые сварные соединения подходили под определенные условия эксплуатации.

Свариваемость металлов является показателем, от которого зависит способность металлов и сплавов при подходящей обработке формировать соединения с заданными параметрами. Специалисты выделяют физическую и технологическую свариваемость.

В любом случае значимую роль здесь играют физические, химические особенности металлов, их кристаллическая решетка, присутствие примесей, степень легирования, пр., что сказывается на надежности металла сварного шва.

Физической свариваемостью называют способность материала образовывать монолитное соединение с устойчивой химической связью. Данное качество свойственно большинству чистых металлов, а также их техническим сплавам и некоторым комбинациям металлов и неметаллов.

Технологическая свариваемость – это реакция материала на сварку и способность сформировать шов с необходимыми характеристиками.

Чтобы определить критерии свариваемости, учитывают такие свойства материалов:

чувствительность к тепловому воздействию в процессе сварочных работ;
склонность к росту зерна при сохранении неизменных пластических и прочностных характеристик, структурным, фазовым изменениям в области нагрева;
химическая активность, которая сказывается на окисляемости металла во время термического воздействия;
способность сопротивляться поробразованию, растрескиванию в холодном и горячем виде.

Качество сталей во многом зависит от их раскисляемости, которая определяется долей марганца, кремния и ряда прочих элементов в составе металла. Также на нее влияет и то, насколько равномерно распределены эти компоненты. На основании раскисляемости выделяют кипящие стали, маркируемые как «КП», полуспокойные с обозначением «ПС» и спокойные, то есть «СП».

В кипящей стали примеси распределены неравномерно по толщине проката, что наиболее ярко проявляется в случае с серой и фосфором и объясняется неполным раскислением марганцем.

У подобных сталей быстро проявляется старение, формируются кристаллизационные трещины на металле сварного шва и прилежащей к нему области. В результате при температуре ниже 0°C материал становится хрупким.

Спокойная сталь отличается равномерным распределением примесей, благодаря чему не так склонна к старению. Кроме того, на ней меньше отражается повышение температуры при сварке.

Полуспокойная сталь по своим свойствам находится между кипящей и спокойной.

Названные характеристики ложатся в основу выбора метода сварки, способов создания сварного шва, параметров теплового воздействия, пр.

Процесс кристаллизации металла сварного шва

Во время кристаллизации металл сварочной ванны испытывает на себе влияние горячей сварочной дуги и холодного окружающего металла. Иными словами, дуга вводит теплоту, а металл изделия ее отводит.

Переход металла из жидкого состояния в твердое сопровождается формированием кристаллов – это и есть кристаллизация. Металл сварного шва претерпевает этот процесс на протяжении всего процесса сварки.

Сварной шов обладает структурой литого металла. При сварке плавятся кромки заготовки и электродная проволока, подаваемая в зону ванны. Условно, последняя состоит из передней или головной и хвостовой части: в первой идет плавление, а во второй протекает кристаллизация и формируется шов.

Принято выделять первичную и вторичную кристаллизацию. Первичная – это переход жидкого металла в твердое состояние, что сопровождается формированием кристаллов. Сначала образовавшийся кристалл растет свободно, обладает правильной формой.

Но поскольку идет параллельное развитие множества кристаллов, постепенно они начинают касаться друг друга, соответственно, форма нарушается. В итоге они становятся округленными, больше всего напоминающими зерно, поэтому кристаллы обозначают как зерна.

От хода кристаллизации зависит размер зерен: они бывают крупными, различимыми без специального оборудования, и мелкими. Вторые видны только под микроскопом.

Кристаллическое строение металла, сплава называют структурой. Также принято говорить о макроструктуре или строении металлов, которое можно различить невооруженным глазом или при помощи лупы.

Кристаллизация металла сварных швов происходит с гораздо большей скоростью, чем аналогичный процесс со слитками. Это объясняется тем, что интенсивный нагрев сварочной ванны быстро сменяется отводом тепла в заготовку.

Кристаллизация протекает в отдельных тонких слоях. Когда сформировался первый слой кристаллов, охлаждение металла замедляется на фоне выделения скрытой теплоты от протекающего процесса. Далее затвердевает второй слой, и так дальше по всей ванне.

Кристаллизационные слои имеют толщину от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров – конкретный показатель определяется объемом сварочной ванны и особенностями теплоотвода. Столбчатые кристаллы каждого нового слоя становятся продолжением предыдущего, благодаря чему кристаллы перерастают из слоя в слой.

Чтобы запустился процесс первичной кристаллизации, должны сформироваться ее центры или зародыши, которые будут непрерывно расти. Данную роль выполняют оплавленные зерна металла, оказавшиеся на дне сварочной ванны.

Далее могут появиться дополнительные центры кристаллизации – обычно это тугоплавкие частицы, обломки зерен или самопроизвольно сформировавшиеся в жидком металле центры.

Во время многослойной сварки функция центров ложится на кристаллы предыдущего слоя. Они растут, присоединяя атомы из окружающего жидкого металла.

Каждый кристалл представляет собой группу элементарных столбчатых кристаллов, один конец которых соединен с общим основанием или оплавленным зерном основного металла. По форме и расположению кристаллов специалисты различают зернистую, столбчатую и дендритную или древовидную структуру остывшего металла.

Испытание металла сварного шва на прочность

Механические испытания сварных швов позволяют определить эксплуатационные характеристики и на их базе рассчитать возможные нагрузки.

Подобные проверки металла сварного шва проводятся различными способами, но всегда предполагают разрушение образцов при помощи разнонаправленных нагрузок. Также здесь используется специальное контрольное оборудование.

В первую очередь выбирают несколько серийных образцов, чтобы при помощи ряда идентичных операций определить пластичность, устойчивость шва к разрушениям.

Для швов, сформированных посредством различных видов сварки существует комплекс исследований. Речь идет о группах методов испытаний с направленными напряжениями:

Статический метод предполагает постепенное повышение разрушающей нагрузки. Чтобы обеспечить постоянное напряжение, на испытания отводят много времени.
Динамическое напряжение является мгновенным, не требуя большого отрезка времени для проведения проверки.
Усталостные способы связаны с неоднократным воздействием на образец, причем количество циклов достигает десятков миллионов, а нагрузка изменяется по знаку, значению.

Без механических испытаний металла сварных швов не обходится серийное производство деталей. При помощи статических проверок оценивают стыковые соединения, замеряют такие физические характеристики швов, как твердость, ползучесть, растяжимость, пластичность, способность к изгибу, пр.

Для этого соединение сравнивают с образцом из целостного металла. На исследования отправляют образцы с зачищенным и не зачищенным валиком.

Стоит пояснить, что условный предел текучести – это напряжение, на фоне которого длина изделия увеличивается на 0,2 %. Испытание на изгиб позволяет контролировать пластичность диффузного слоя. Подобная нагрузка замеряется до появления первой трещины на продольном и поперечном сечении сварного шва.

Такие эксперименты проводят с плоскими и трубчатыми образцами.

С помощью динамических испытаний устанавливают вероятность усталостной деформации шва, прочность на ударный изгиб. Для проверки задают разные условия, а именно нормальную, пониженную и повышенную температуру. Все полученные показатели фиксируются в протоколе в формате графиков, после чего исследуются по типу кривых.

Иногда могут использоваться иные, нормативно утвержденные исследования и расчеты показателей металла сварного шва.

Твердость замеряют в области диффузного слоя и зоны термического воздействия. Для проверки структурной прочности металла задействуют метод металлографии, с помощью которого исследуют такие области, как:

диффузный слой шва;
зона термического влияния;
металл изделия, не испытывавший воздействия повышенной температуры в процессе сварки.

Причины возникновения дефектов

Дефекты могут появляться по объективным и субъективным причинам. Дело в том, что любой вид металлопроката имеет определенный уровень свариваемости, который зависит от метода его изготовления и состава сплава. Если планируется работа с плохо свариваемыми деталями, то в технологических картах изначально прописывается значительный процент брака.

Обычно сварка швов связана с такими проблемами, как:

нарушение целостности металла;
деформация элементов под действием внутренних напряжений;
нарушение формы валика шва;
изменение геометрии наплавочного валика;
структурные изменения в металле, а именно меняется размер зерна в зоне фазового перехода сварного соединения.

Внешние дефекты несут меньшую опасность, чем внутренние, и могут быть обнаружены при помощи неразрушающих методов проверки. Однако важно понимать, что рискованно формировать ответственные сварные швы, не имея достаточных знаний и навыков, и лучше обратиться за помощью к специалистам.

Обычно нарушение целостности металла сварных швов и зоны, подвергавшейся температурному воздействию, происходит по таким причинам:

некачественно проведена обработка стыков, например, плохо выполнена зачистка металла сварных швов от окалины, ржавчины, остатков оксидной пленки, жира и грязи, допущены нарушения в процессе удаления кислорода из металла сварного шва;
использована наплавочная проволока, электроды, не подходящие к металлу заготовки;
неисправно оборудование;
неправильно установлены параметры на регуляторах сварочного аппарата, такие как сила тока, напряжение;
допущена ошибка при укладке деталей, не учтен коэффициент линейного расширения;
нарушено расстояние между электродом и заготовкой, из-за чего дуга имеет слишком большую или недостаточную длину.

Сварочные работы сильно влияют на механические свойства низкоуглеродистой стали. А обработка конструкционных сталей приводит к структурным изменениям в зоне термического воздействия, из-за чего снижаются механические показатели соединения. При этом в металле сварного шва появляются закалочные структуры, трещины.

Нужно понимать, что шов, зона термического влияния и металл заготовки, не подвергавшийся воздействию, имеют разную прочность. А значит, во время исследования важно расценивать сварное соединение как неоднородное тело. Разрушения могут происходить в любой из трех названных зон – все зависит от того, где наблюдается самая низкая прочность.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Виды и особенности сварных швов

В сварке, как и в любом другом технологическом процессе, важен не только конечный результат, но и все те нюансы, от которых и зависит конечное качество работы. В нашем случае эквивалентом качества становится сварочный шов, поскольку от него напрямую зависит прочность (а значит и долговечность) металлической конструкции.

Для сварки мастеру нужны не только качественные комплектующие и оборудование, но и бесценный опыт. Чтобы его накопить, необходимо постоянно обучаться и практиковаться. Насчет практики придется позаботиться самостоятельно, а вот с теорией мы вам поможем. В этой статье мы подробно расскажем, какие существуют виды сварных швов и какие особенности нужно учесть, чтобы выполнить работу качественно.

Общая информация

Прежде чем узнать, какие есть виды сварных соединений и швов, нужно определиться с понятием свойств сварного соединения. Свойства — это, по сути, характеристики шва, от которых зависит его качество. К свойствам относится прочность, вязкость, относительное удлинение и сужение. Но чем определяются свойства сварного соединения? Свойства сварного шва зависят от металла, метода сварки, комплектующих и многих косвенных факторов (например, от усталости сварщика).

Так же важно знать, какую нагрузку выдерживает сварной шов. В интернете ходит много споров по этому поводу. Каждый мастер считает, что именно он знает, сколько выдерживает сварной шов. Мы скажем лишь одно: не существует единого ответа на этот вопрос. Для каждого типа металла это отдельное значение, поскольку разные виды швов имеют свой предел прочности.

Виды швов

Вот основные виды сварных соединений и швов:

В этой статье мы подробно разбирали каждый вид сварного соединения.

Особенности

У швов есть свои дополнительные особенности, которые нужно знать. Прежде всего, это форма соединения. Она может быть выступающей, впалой или плоской. Выбор формы зависит от конкретных задач, которые нужно выполнить.

Так, например, выступающий (или просто выпуклый) шов применяется при сварке металлоконструкций, к которым предъявлены повышенные требования по нагрузке. Впалые (или вогнутые) швы без проблем переносят различного рода динамические нагрузки. Но в большинстве случаев вы встретите плоские швы, поскольку их характеристики наиболее универсальны и примени к большинству видов работ.

Также швы могут быть протяженными и прерывистыми. Протяженные (или сплошные) — это швы, которые выполняются за один подход, не имеют интервалов. Прерывистые, соответственно, наоборот выполняются с интервалами. Для выполнения большинства работ вам будет достаточно прерывистых сварочных швов и соединений. Сплошные швы применяются при сварке усиленных металлоконструкций.

Наиболее технологичный и качественный способ сделать соединение прерывистого типа — это контактная сварка. Ее выполняют с помощью вращающихся дисковых электродов. В домашней сварке этот метод скорее бесполезен, зато на крупных производствах ему нет равных. С помощью контактной сварки можно за короткие сроки выполнить большой объем работ, при это качество соединений не пострадает, а только улучшится.

Также есть роликовая сварка, с помощью которой можно выполнить качественный сплошной шов. Получаемый сварочный шов отличается прочностью, герметичностью и долговечностью. В большинстве случаев роликовая сварка подойдет для промышленной сварки (например, труб или модулей, требующих повышенной герметичности).

Теперь поговорим о слоях. Сварные соединения могут быть однослойными и двухслойными. Если шов был сделан за один подход, то он называется однослойным. Если металл очень толстый или соединение должно получится очень прочным, то применяют двухслойный метод, когда шов формируется в несколько подходов, буквально по слоям. Нельзя однозначно говорить, какой шов лучше поскольку это зависит от того, какие задачи стоят перед вами.

Зная все это вас не должно удивлять то, что сами швы могут иметь различную пространственную ориентацию, которая так же зависит от задач, которые нужно выполнить. Соединение может быть нижним, верхним (или потолочным), вертикальным или горизонтальным.

При сварке вертикального шва электрод нужно вести снизу-вверх, при этом существует множество способов траектории движения электрода. Мы не будем перечислять их в рамках этой статьи, просто посоветуем новичкам метод «полумесяца». Более опытные мастера перемещают электрод «елочкой». Чтобы металл не стекал вниз, установите маленькую мощность на своем аппарате. Так вы сможете контролировать скорость плавления металла.

Если нужно сварить нижний шов, то ведите дугу под углом в 45 градусов, это позволит добиться хорошего результата. Так же рекомендуем использовать метод несимметричной «лодочки», если предстоит сварка в труднодоступном месте.

Сварка потолочного шва наиболее трудоемкая, поскольку здесь металл охотно стекает вниз под действием силы притяжения. Мы не рекомендуем выполнять потолочный шов, если у вас в целом недостаточно опыта. Но если вы все же решитесь, то используйте короткую дугу и существенно уменьшите силу тока.

От пространственной ориентации зависит положение, в котором будет двигаться электрод. Для выполнения большинства работ (например, сварки вертикальных, горизонтальных и потолочных швов) держите электрод углом вперед. А при сварке стыкового или углового шва направьте стержень углом назад. Если нужно сварить труднодоступное место, то подойдет прямой угол.

Завершение работ

Виды сварочных соединений важны, но без правильных завершающих работ вы не сможете назвать шов по-настоящему качественным. Завершающие работы не менее важны, чем подготовительные, поэтому отнеситесь к этому серьезно. Следуйте нашим простым рекомендациям, и вы сможете существенно улучшить качество работ.

У всех начинающих и опытных сварщиков при сварке образуется шлак. Это абсолютно нормально. Но нужно следить, чтобы шлак не попал в шов, иначе это негативно повлияет на качество соединения. Вы можете использовать флюс, но если такой возможности нет, то после сварки тщательно зачистите швы. Мы подробнее расскажем, как это сделать.

Если вы формируете шов в несколько подходов, то зачистка швов выполняется после каждого подхода. Можно использовать любой удобный для вас способ. Но мы расскажем об универсальном. Для начала сбейте молотком излишки шлака и зачистите шов жесткой металлической щеткой. Это можно выполнить вручную.

Затем рекомендуем выполнить механическую зачистку с помощью металлического жесткого круга. Если шов слишком крупный, то его нужно зачистить на специальном станке. Затем сварное соединение нужно тщательно отполировать. Для этого так же можно использовать шлифовальную машину, но заменить жесткий металлический круг на шлифовальный. Такое оборудование хорошо подойдет для быстрой шлифовки.

Вместо заключения

Особенности и типы сварных соединений постоянно меняются из-за технического прогресса. Сварочное дело не стоит на месте и неустанно развивается. Появляются не только новые материалы, но и методы сварки и обработки металла. Не игнорируйте эти изменения, обучайтесь новому. Так вы сможете повысить свой профессиональный уровень. Мы подробно рассказали вам, какие существуют виды сварочных швов и способы нанесения.

Помимо этой информации рекомендуем изучить нормативные документы, чтобы знать, какие предъявляются требования к сварным швам. Это действительно важно, если вы хотите работать на крупном производстве или стать домашним умельцем, а не воспринимать сварку как хобби. Соединение для детали играет такую же важную роль, как опыт мастера и качество металла. Желаем удачи в работе!

Читайте также: