Что такое сварочный шов

Обновлено: 15.05.2024

Сварочные швы и соединения представляют собой места в металле, которые во время сваривания находятся в расплавленном состояние. Они классифицируются по разным признакам. По видам примыкания поверхностей швы делятся на угловые, тавровые, стыковые, внахлест. А по пространственному положению делятся на нижние, горизонтальные, потолочные и вертикальные.

Сварочные работы требуют получить представления не только об основных видах швов и соединений, но и целесообразности их применения в том или ином случае. Полезные статьи и материалы позволят изучить информацию о видах соединений и швов, их особенностях и применении.

Флюс для пайки нержавейки может применяться при использовании мягких и твердых припоев. При мелком ремонте используется флюс для пайки нержавейки оловом.

Обработка сварного шва - что это такое и какие проблемы решает. Основные способы обработки сварных швов после сварки и особенности их проведения. Чем обработать сварной шов от коррозии, методы зачистки швов после сварки.

Что такое сварочный шов. Виды сварочных швов. Конструктивные элементы сварного шва. Какие бывают типы сварных швов. Виды сварки и типы сварных соединений. Конструкция сварного соединения.

Катет сварочного шва - что это такое и как он сказывается на прочности стыков. Как измерить катет сварного шва, математические формулы и таблицы для вычислений. Способы проверки сварочных стыков и параметров катета.

Методы контроля качества сварных соединений. Контроль сварных швов металлоконструкций. Как проверить качество сварного шва. Оценка качества сварных соединений.

Обозначение сварочных швов на чертежах и их расшифровка. Виды сварных швов и способы нанесения основных и вспомогательных обозначающих символов. Примеры обозначений стыковых соединений с расшифровкой аббревиатуры. Основные требования ГОСТа к обозначениям швов.

Испытания сварных соединений позволяют выявить подтвердить высокое качество швов или наоборот выявить наличие дефектов. Нужно знать этапы их проведения, основные методы и особенности.

Что обеспечивает ультразвуковой контроль качества сварных соединений? Методы проведения дефектоскопии и порядок выполнения диагностики. Области использования УЗК сварных швов, плюсы и минусы методики.

Как провести расчет сварных швов на прочность при сваривании конструкций из металлов. Факторы, влияющие на качество сварных стыков и точность вычислений их прочностных характеристик.

Положения сварки в пространстве. Обозначения различных положений. Виды соединений. Существующие положения сварного шва. Положения и движения электродов. Подготовка кромок.

Классификация сварных соединений

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

Разбираемся в чертежах сварочных швов по ГОСТу

Виды сварки

Если вы скажете, что ГОСТ – ваше любимое слово, вам вряд ли кто-нибудь поверит. Но если вы занимаетесь сваркой и претендуете на статус профессионала высокого класса, вам придется это слово если не полюбить, то относиться со всем уважением.

Его нужно не просто уважать, а хорошо разбираться в положенных государственных стандартах, касающихся типологии сварочных способов. Почему? Потому что, если вы работаете с чем-то серьезнее, чем старый тазик на даче, вы обязательно столкнетесь с рабочими чертежами, где будут в огромных количествах значки, буквы и аббревиатуры.

Все верно, без технических спецификаций и стандартных обозначений – никуда. Современные сварочные технологии – это широкий набор самых разных методов со своими требованиями и техническими нюансами. Все они укладываются в несколько стандартов, по которым мы сейчас пройдемся и рассмотрим самым внимательным образом.

Обозначения сварки на чертежах по ГОСТу на первый взгляд выглядят устрашающе. Но если разобраться и запастись оригинальными версиями трех главных ГОСТов по видам и обозначениям сварочных технологий, обозначения станут понятными и информативными, а ваша работа точной и профессиональной.

Виды сварочных швов

Виды сварных соединений.

Сначала ЕСКД – это Единая Система Конструкторской Документации, если проще – комплекс всевозможных стандартов, согласно которым должны выполняться все современные технические чертежи, в том числе документация по сварочным работам.

В составе этой системы есть несколько стандартов, которые нас интересуют:

ГОСТ 2.312-72 под названием «Условные изображения и обозначения швов сварных соединений».
ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные», в котором исчерпывающе описаны все возможные виды и обозначения сварных швов.
ГОСТ 14771-76 «Швы сварных соединений, сварка в защитных газах».

Чтобы разобраться с условными обозначениями сварочных способов в инженерных чертежах, нужно разобраться и с их видами. Предлагаем взглянуть на пример обозначения сварного шва на чертеже:

Выглядит громоздко и устрашающе. Но мы не будем нервничать и не спеша во всем разберемся. В это длинной аббревиатуре есть четкая логика, начнем двигаться по этапам. Разобьем этого монстра на девять составных частей:

Теперь эти же составные элементы по квадратам:

Квадрат 1 – вспомогательные знаки для обозначения: замкнутая линия или монтажное соединение.
Квадрат 2 – стандарт, по которому приведены условные обозначения.
Квадрат 3 – обозначение буквой и цифрой типа соединения с его конструктивными элементами.
Квадрат 4 – способ сварки согласно стандарту.
Квадрат 5 – тип и размеры конструктивных элементов по стандарту.
Квадрат 6 – характеристика в виде длины непрерывного участка.
Квадрат 7 – характеристика соединения, вспомогательный знак.
Квадрат 8 – вспомогательный знак для описания соединения или его элементов.

А теперь разберём в деталях каждый элемент нашей длинной аббревиатуры.

В квадрате №1 находится кружок — одна из дополнительных характеристик, символ кругового соединения. Альтернативным символом является флажок, обозначающий монтажный вариант вместо кругового.

Специальная односторонняя стрелка показывает шовную линию. С этой стрелкой связана еще одна специфическая особенность сварочных чертежей. У этой стрелки с односторонним оперением есть симпатичная особенность под названием «полка». Полка играет роль настоящей полки – все условные обозначения могут располагаться на полке, если указано видимое соединение.

Или под полкой, если это шов невидимый и расположен с обратной стороны, т.е. с изнанки. Что считать лицевой стороной, а что изнанкой? Лицевая сторона одностороннего соединения – всегда та, с которой производится работа, это просто. А вот в двустороннем варианте с несимметричными кромками лицевой стороной будет та, где идет сварка основного соединения. А если кромки симметричные лицевой и изнанкой могут любые стороны.

А вот самые популярные вспомогательные знаки, используемые в чертежах со сваркой:

Разбираем квадраты №2 и 3, виды швов по ГОСТам

Вариантами соединений вплотную занимаются два стандарта: уже знакомый нам ГОСТ 14771-76 и знаменитый ГОСТ 5264-80 о ручной дуговой сварке.

Чем знаменит второй стандарт: он был написан много лет назад – в 1981 году, и это было сделано так грамотно, что этот документ отлично работает до сих пор.

Пример чертежа сварных швов по ГОСТ.

Виды сварочных соединений следующие:

С – стыковой шов. Свариваемые металлические поверхности соединяются смежными торцами, находятся на одной поверхности или в одной плоскости. Это один из самых распространенных вариантов, так как механические параметры стыковых конструкций очень высокие. Вместе с тем этот способ достаточно сложный с технической точки зрения, он по силам опытным мастерам.

Т – тавровый шов. Поверхность одной металлической заготовки соединяется с торцом другой заготовки. Это самая жесткая конструкция из всех возможных, но за счет этого тавровый способ не любит и не предназначен для нагрузок с изгибаниями.

Н – нахлесточный шов. Свариваемые поверхности параллельно смещены и немного перекрывают друг друга. Способ довольно прочный. Но нагрузки переносит меньше, чем стыковые варианты.

У – угловой шов. Плавление идет по торцам заготовок, поверхности деталей держат под углом друг к другу.

О – особые типы. Если способа нет в ГОСТе, в чертеже обозначается особый тип сварки.

Оба стандарта в рамках ЕКСД хорошо перекликаются друг с другом и справедливо делят ответственность по видам:

Варианты изображения сварных швов на чертежах.

Соединения ручного дугового способа по ГОСТу 5264-80:

С1 – С40 стыковые
Т1 – Т9 тавровые
Н1 – Н2 нахлесточные
У1 – У10 угловые

Соединения сварки в защитных газах по ГОСТу 14771-76:

С1 – С27 стыковые
Т1 – Т10 тавровые
Н1 – Н4 нахлесточные
У1 – У10 угловые

В нашей аббревиатуре во втором квадрате указан ГОСТ 14771-76, а в третьем Т3 – тавровый способ без скоса кромок двусторонний, который как раз указан в этом стандарте.

Квадрат №4, способы сварки

Как обозначаются различные виды швов.

Также в стандартах присутствуют обозначения способов сварки, вот примеры самых распространенных из них:

A – автоматическая под флюсом без подушек и подкладок;
Aф – автоматическая под флюсом на подушке;
ИH – в инертном газе вольфрамовым электродом без присадки;
ИHп – способ в инертном газе с вольфрамовым электродом, но уже с присадкой;
ИП – способ в инертном газе с плавящимся электродом;
УП – то же самое, но в углекислом газе.

У нас в квадрате №4 указано обозначение сварки УП – это способ в углекислом газе с плавящимся электродом.

Квадрат №5, размеры шва

Это обязательные размеры шва. Удобнее всего обозначить длину катета, так как речь идет о тавровом варианте с перпендикулярным объединением под прямым углом. Катет определяют в зависимости от предела текучести.

Надо заметить, что, если на чертеже указано соединение стандартных размеров, длина катета не указывается. В нашем чертежном обозначении катет равен 6-ти мм.

Классификация сварных швов.

Дополнительно соединения бывают:

SS односторонними, для которых дуга или электрод передвигаются с одной стороны.
BS двусторонними, источник плавления передвигается с обеих сторон.

В дело вступает третий участник нашей чертежно-сварочной тусовки – ГОСТ 2.312-72, как раз посвященный изображениям и обозначениям.

Согласно этому стандарту швы подразделяются на:

Видимые, которые изображаются сплошной линией.
Невидимые, обозначаемые на чертежах пунктирной линией.

Теперь вернемся к нашему первоначальному шву. Нам по силам перевести это условное обозначение сварки в простой и понятный для человеческого уха текст:

Двусторонний тавровый шов методом ручной дуговой сварки в защитном углекислом газе с кромками без скосов, прерывистый с шахматным расположением, катет шва 6 мм, длина провариваемого участка 50 мм, шаг 100 мм, выпуклости шва снять после сварки.

Виды сварных соединений и швов

Нередко причиной брака у начинающих сварщиков становится неправильно выбранные сварные соединения. Что неудивительно, так как со дня проведения первой сварки было разработано больше сотни разновидностей. В них несложно разобраться, поскольку сварные швы и соединения объединены в несколько групп по технике выполнения, положению деталей и другим признакам.

Что такое сварочное соединение

Новички ошибочно полагают, что понятия сварной шов и соединение равноценны. На самом деле шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры. К ним относят:

Один или несколько швов, которые образуются при плавлении только основного или с добавлением присадочного металла.
Зону сплавления, расположенную между сварным швом и основным металлом деталей. Она не нагревается до температуры плавления, но может насыщаться элементами, которые вводят в сварочную ванну электродами или флюсом. Поэтому по составу отличается от основного металла.
Зону термического воздействия. Это полоса, примыкающая к зоне сплавления, где под действием температуры изменились свойства металла.

Схема сварного соединения: 1 — сварной шов; 2 — зона сплавления; 3 — зона термического влияния; 4 — основной металл

Важно не путать два абсолютно разных понятия — сварочный шов и сварное соединение!

Сварочный шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры.

Виды сварных соединений

В зависимости от того как расположены заготовки между собой к основным видам сварочных соединений относят:

стыковые;
угловые;
нахлесточные;
тавровые;
торцевые.

Стыковые

Самые простые по выполнению швы даже для начинающих сварщиков. Ими соединяют заготовки, примыкающие друг к другу торцами, размещенные в одной плоскости или на ровной поверхности. При сварке деталей с разной толщиной допускается смещение поверхностей. Стыковым способом сваривают конструкции из листового проката, резервуары, трубы. Сравнительно с другими сварными соединениями сокращаются сроки выполнения работы и расход материалов, но нужно тщательно подготавливать кромки.

Угловые

Это сварные соединения двух металлических деталей под любым углом. Если заготовки разной толщины, толстостенную размещают снизу, чтобы на тонкой не появились прожиги и подрезы, сварочную ванну создают за счет плавления металла толстой заготовки. Для повышения прочности соединения швы накладывают с обеих сторон. Внутренний угол сваривают малым током, чтобы снаружи не образовалось закругление.

Угловые сварные соединения удобно выполнять способом «в лодочку». Заготовки прихватывают под нужным углом, затем устанавливают так, как будто это плывущий кораблик. После расплавления металл будет равномерно растекаться по обеим сторонам без образования дефектов.

Угловым способом сваривают каркасы небольших строений, емкости, навесы, кузова грузовиков. Кроме этого устанавливают детали конструкций в труднодоступных местах.

Нахлесточные

Такими сварными швами соединяют параллельно расположенные металлические пластины, которые наложены одна на другую с небольшим перекрытием. Для повышения прочности на разрыв и предотвращения проникновения влаги внутрь сварку выполняют с обеих сторон. Этим способом можно соединять листы толщиной до 12 мм. Для выполнения нахлесточных соединений от сварщика не требуется высокая квалификация, так как нет опасности прожога и не нужно подготавливать кромки. Недостатком считают повышенный расход металла.

Тавровые

Это сварное соединение торца одной детали с боковой поверхностью другой под прямым или небольшим углом. Если толщина заготовки больше 4 мм сварка проводится с обеих сторон с тщательной подготовкой кромок вертикальной пластины. Тавровые соединения применяют преимущественно при сборке несущих конструкций. Поэтому, если есть возможность изменения положения, сварку ответственных узлов лучше выполнять «в лодочку».

Торцевые

При выполнении таких соединений сваривают торцы заготовок, которые плотно примыкают одна к другой или расходятся от места стыка под углом не больше 30⁰. Способ применяют при производстве кожухов, вентиляционных коробов, контейнеров, металлических шкафов и пр. К достоинствам торцевого типа сварочных соединений относят низкую вероятность образования прожогов и внутренних напряжений, вызывающих деформацию. Недостатками считают завышенный расход материала и появление коррозии при проникновении воды между листами через дефекты шва.

Выбор сварного соединения зависит от расположения заготовок относительно друга друга.

Классификация сварных швов

Даже в одном типе соединения сварочные швы могут отличаться по конфигурации, протяженности, технологии и т. д. Поэтому в нормативных документах они сгруппированы по параметрам.

По положению в пространстве

По пространственному положению сварные швы могут быть:

Нижними, когда стык находится внизу относительно сварщика. Расплавленный металл не вытекает из сварочной ванны, а шлак и газы беспрепятственно поднимаются на поверхность. При сварке электрод или пламя горелки ведут вдоль стыка с небольшими поперечными движениями.
Горизонтальными, если сваривают вертикально установленные детали справа налево или наоборот. Для предотвращения стекания металла нижнюю заготовку смещают на 1 мм, чтобы получился уступ. После завершения работы разница будет незаметна. Важно не ошибиться со скоростью сварки, поскольку при медленном перемещении дуги или пламени горелки появятся потеки, а при быстром ― непровары.
Вертикальными, когда вертикально установленные детали соединяют сверху вниз или в обратном направлении. Для удержания расплава в сварочной ванне сварку ведут снизу вверх прерывистой дугой на малом токе.
Потолочными, если стык расположен над головой мастера. Расплавленный металл удерживается поверхностным натяжением.

По конфигурации

В эту группу занесены три вида сварочных швов, которые зависят от формы стыков. Они бывают прямолинейными, криволинейными, кольцевыми (спиральными). Конфигурация швов не зависит от пространственного положения заготовок.

По степени выпуклости

По форме поперечного сечения сварные швы квалифицируют как:

Выпуклые (усиленные). Используют для сборки узлов эксплуатируемых с большой статической нагрузкой.
Вогнутые (ослабленные). Используют при сварке тонкого металла.
Нормальные (плоские). Хорошо противостоят динамическим и разнонаправленным воздействиям.
Специальные в виде неравнобедренных треугольников применяют в угловых и тавровых соединениях, на которые действуют переменные нагрузки.

По протяженности

В эту классификацию входят сплошные и прерывистые сварные швы, которые выполняют отрезками по 10 — 30 см, но учитывается суммарная протяженность соединения. По расположению отрезков сварки прерывистые типы называют:

цепными одно или двухсторонними, если разрывы равномерно расположены по обе стороны заготовки;
шахматными двухсторонними, когда отрезки сварки на одной стороне сдвинуты относительно участков на другой;
точечными при контактной сварке.

В зависимости от длины сварные швы относят к трем категориям:

короткие ― до 25 см;
средние ― 25 — 100 см;
длинные ― больше 1 м.

По количеству проходов

Независимо от типа сварочные швы выполняют одним или несколькими проходами. Выбор варианта определяется толщиной металла и необходимой прочностью. При каждом проходе наплавляется один валик. Если их расположить на одном уровне образуется слой сварного шва.

Детали толщиной до 5 мм соединяют однопроходными швами. Угловые соединения из заготовок со стенками 6 — 8 мм сваривают одним слоем, а стыковые двумя. Многослойные швы используют при работе с толстостенными элементами и для предотвращения термических деформаций.

Типы сварных швов по количеству проходов: а) однослойный, однопроходной; б) многослойный; в) многопроходной

По направлению действующего усилия и вектору действия внешних сил

По этим критериям соединения и швы подразделяются на 4 вида:

продольный (фланговый) ― усилие параллельно стыку;
поперечный (лобовой) ― вектор направлен под углом 90⁰;
комбинированный ― сочетает признаки предыдущих;
косой ― направление усилия меньше 90⁰.

По виду сварки

Классификацию по этому критерию проводят по типу сварочного аппарата, который создает условия для выполнения сварки. Из длинного списка технологий можно выделить основные виды;

ручная электродуговая;
автоматическая;
в среде инертных газов;
плазменная;
лазерная;
газопламенная.

Требования к сварным швам

Требования к швам зависят от условий эксплуатации, видов нагрузки, свойств металла, технологии сварки и пр. Для их классификации по конкретным условиям были разработаны ГОСТы. Например, требования к соединениям ручной сварки приведены в ГОСТ 5264-80.

К общим для всех швов независимо от условий относят:

прочность;
надежность;
долговечность;
стойкость к коррозии и агрессивным веществам.

Чтобы шов был качественным, необходимо соблюдать технологию подготовки металла и выполнения сварки.

О длине и толщине швов в зависимости от особенностей конструкции и марки металла, методах проверки качества и т. д. можно узнать из тематических СНиПов, которые нетрудно найти в свободном доступе. Полученные сведения можно использовать как шпаргалку при выполнении сложной работы.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество соединения сваркой зависит не только от соблюдения технологии, но и от подготовки деталей. Даже форма кромок влияет на качество соединения. Независимо от вида соединения подготовку проводят в следующем порядке:

зону шириной не меньше 20 мм от линии стыка очищают от грязи и коррозии;
на кромках, если толщина металла больше 3 мм, снимают фаски, оставляя притупление;
устанавливают зазор между деталями.

Зависимость угла разделки, величины притупления и зазора от толщины металла показана в таблице:

Знание основных видов соединений и принципов их применения поможет правильно выбирать сварочный шов нужного типа для каждого конкретного случая. Для повышения квалификации полезно следить за технологическими новостями, чтобы не пропустить появление новых сплавов и методов сварки.

Что такое сварка и какие виды бывают

В промышленности, строительстве и при ремонте используются различные способы стыковки деталей конструкций. Наибольшее распространение получили разнообразные виды сварки, которыми скрепляют не только однотипные и разнородные металлы, но также стекло, пластик, керамику. Популярность технологии объясняется высокой прочностью и надежностью соединений.

Определение процесса сварки

Независимо от вида, сваркой называют технологию создания неразъемных соединений путем нагрева, деформирования или комбинированием обоих методов. Сущность сварки заключается в том, что под действием внешнего источника энергии (тепла, давления) между соединяемыми материалами образуются прочные связи на межатомном уровне. После кристаллизации в процессе остывания на стыке образуется сварочный шов. В зависимости от вида материала и условий проведения работы, это локальный или общий нагрев и деформирование стыкуемых поверхностей.

Классификация видов сварки

В зависимости от критериев, классификацию способов сварки выполняют по виду защиты расплавленного металла от кислорода воздуха, способу управления процессом, материалу и т. д. Также учитываются технологические особенности проведения сварочных работ. По способу воздействия на детали выделены три основных вида сварки:

Механическую проводят внешним давлением, под действием которого поверхности деформируются, что приводит к плотному соединению.
Термическую выполняют с применением дополнительных материалов, которые расплавляются теплом от источника энергии. Жидкий металл заполняет промежуток между заготовками, после остывания образуется прочное соединение.
При термомеханических (комбинированных) видах сварки детали подвергаются совместному воздействию тепла и давления. Для повышения пластичности детали предварительно нагревают, затем сжимают.

Термический класс сварки

Эти способы сварки выполняются с образованием сварочной ванны из расплавленного металла деталей и электрода или присадочного материала.

Дуговая

Тепло для локального плавления металла заготовок выделяется при горении электрической дуги между электродом и заготовками. Для зажигания кратковременно касаются электродом поверхности, затем отводят на расстояние 2 — 5 мм. Чем короче дуга, тем выше ее температура.

Для соединения деталей используют следующие методы сварки:

ручную, когда все манипуляции с электродом выполняет сварщик;
полуавтоматическую с подачей электродной проволоки механизмом, установленным в аппарате;
автоматическую, когда процесс выполняется по заданному алгоритму без вмешательства человека.

Дуговой вид выполняется плавящимися и неплавящимися угольными или вольфрамовыми электродами с введением присадочной проволоки в рабочую зону. Для защиты расплавленного металла от соприкосновения с воздухом механизированные способы проводят под флюсом или в среде инертного газа.

Газовая

В отличие от дугового вида при газовой сварке нагрев и охлаждение материала происходит более медленно. Поэтому этим методом проще сваривать тонкостенную сталь, цветные металлы, проводить наплавку. Независимость от электроэнергии позволяет работать в полевых условиях.

Стык нагревается факелом горелки, который образуется при сгорании в чистом кислороде ацетилена, пропана, водорода, паров бензина или керосина. Шов формируется за счет плавления присадочного материала. Для сварочных работ чаще используют ацетилен, температура пламени которого доходит до 3100⁰C. Похожая по принципу работы плазменная сварка выполняется струей ионизированного газа с температурой больше 10000⁰C.

Лучевая

Технология основана на плавлении материала деталей световым лучом лазера или потоком электронов, создаваемого электронной пушкой. Оба метода применяются преимущественно в радиоэлектронной отрасли для соединения и крепления микроэлементов. Чтобы луч не рассеивался, электронно-лучевая сварка проводится в вакуумной камере.

Лазерная сварка позволяет накладывать швы с высокой точностью. При этом, практически не нагреваются прилегающие поверхности, что исключает деформирование даже очень тонкого материала. Для работы в труднодоступных местах изменяют направление луча призмами. Процесс рекомендуется проводить в среде инертного газа.

Термитная

Для сварки этого вида используют порошкообразную смесь (термит), состоящую из алюминия, магния, окислов железа. При сгорании образуется тепло, которое расплавляет кромки заготовок. Расплавленный термит смешивается с металлом деталей, после кристаллизации образуется соединение.

Для запуска процесса термит дистанционно поджигают пиропатроном, электрическим разрядом, бикфордовым шнуром. Температура горения смеси достигает 2700⁰C, которой достаточно для сварки металлов распространенных видов. Термитным способом ремонтируют крупногабаритное оборудование, рельсы, сращивают провода на линиях электропередачи.

Электрошлаковая

Эта разновидность термической сварки применяется для соединения стали толщиной от 5 см до 3 м. Заготовки устанавливают вертикально, зазор между ними с обеих сторон закрывают подвижными ползунами из меди с водяным охлаждением. Снизу на поддон насыпают слой флюса, под которым зажигают дугу.

После расплавления флюса образовавшийся шлак становится электропроводным. Дуга гаснет, но проходящего через шлак тока хватает для плавления новых порций флюса, электрода и кромок. По мере остывания расплава в сварочной ванне ползуны постепенно передвигаются выше. Этим способом соединяют заготовки за один проход независимо от их толщины без образования трещин.

Термомеханический класс сварки

Комбинированными видами соединяют небольшие детали, если другими способами невозможно создать качественный шов. К термомеханическому классу относят следующие виды сварки:

кузнечную;
контактную;
диффузионную.

Кузнечная

Этим способом соединяли железные заготовки задолго до изобретения современных классов сварки. Заготовки нагревают в горне, кладут одна на другую, скрепляют ударами молота. Механизированный подвид, когда заготовки сдавливаются прессом, называют прессовой сваркой.

Качество соединения зависит от опытности мастера. Перечень металлов, которые можно сваривать этим методом, ограничен видами с хорошей пластичностью. Из-за малой производительности и низкой надежности соединения кузнечный вид сварки применяется редко.

Контактная

Металл нагревают током, проходящим через место соприкосновения заготовок, затем сжимают или осаживают. Этот вид легко автоматизируется, поэтому широко используется на предприятиях машиностроительной отрасли в составе роботизированных комплексов.

В зависимости от решаемых задач контактный вид сварки выполняют как:

Точечную, зажимая детали между электродами. После подачи тока в месте сдавливания образуется точечное соединение.
Стыковую с нагревом всей площади соприкосновения.
Рельефную с предварительным нанесением выступов (рельефов) на соединяемые плоскости. После подачи тока рельефы деформируются, поверхность выравнивается.
Шовную, когда детали соединяют внахлест роликовыми электродами.

Диффузионная

Технология основана на взаимном проникновении (диффузии) атомов материалов, если их плотно прижать один к другому. При нагреве скорость обмена частицами увеличивается. Сварку проводят в вакуумной камере или среде инертного газа. Детали сжимают с усилием не меньше 20 МПа, поверхностные слои нагревают электротоком до температуры близкой к точке плавления. Для надежного сцепления заготовки оставляют в этом положении на некоторое время, не отключая ток.

Механический класс сварки

Эти виды сварки выполняют за счет энергии трения, взрыва, давления, ультразвука. При их воздействии выделяется тепло, достаточное для плавления материала.

Трением

Технология входит в список перспективных разработок. Одну из соединяемых заготовок крепят неподвижно, другая, прижатая к ней, вращается. Подробная классификация сварки трением включает следующие подвиды:

С перемешиванием выполняется на оборудовании, оснащенном инструментом вращения с двумя элементами ― основанием (бурт) и наконечником (пин). Соединение создается методом выдавливания с последующим перемешиванием.
Радиальной стыкуют трубы, помещая вращающееся кольцо между торцами.
Штифтовой заделывают небольшие сквозные повреждения. На месте дырки просверливают круглое отверстие, в которое вставляют вращающийся штифт из такого же металла что и основной.
Линейная выполняется без вращения. Заготовки трут одна о другую пока не начнут плавиться стыкуемые поверхности, затем повышают усилие сдавливания.
При инерционном виде сварки заготовки двигают за счет энергии предварительно раскрученного маховика.

Холодная

В основу технологии заложен принцип сжатия деталей пуансонами с усилием 1 — 3 ГПа. Точечную сварку проводят стержнями, шовную роликами. Пуансон вдавливают в заготовку до образования пластической деформации, что способствует появлению межатомных связей и созданию соединения между деталями. Сварку выполняют простым сжатием или со сдвигом деталей после сдавливания. Прочность соединения зависит от качества подготовки места стыка, степени сжатия, характера воздействия (вибрационное либо статичное).

При соединении встык величину деформации ограничивают размером выступающих из зажимов частей заготовок. Чтобы предотвратить коробление листов при соединении внахлест, их закрепляют прижимами. После пластической деформации металл становится тверже, поэтому прочность шва выше, чем у заготовок.

Холодный вид соединения применяют для работы с алюминием, медью, цинком, серебром и другими металлами с низкой температурой плавления.

Взрывом

Для сварки этим способом над стационарной заготовкой под углом 3 — 10⁰ или параллельно с зазором 2 — 10 мм устанавливают подвижную (метаемую) деталь. На верхнюю пластину помещают равномерный слой взрывчатки с детонатором. Чтобы предотвратить боковой разлет металла, площадь подвижной заготовки делают больше чем у нижней.

После подрыва подвижная деталь под действием ударной волны с большой скоростью ударяется о нижнюю пластину. В месте соприкосновения образуется давление, значительно превышающее прочность металлов, при котором материал начинает течь как жидкость. В результате поверхности одновременно деформируются, создавая соединение. Длительность процесса не превышает миллионных долей секунды, поэтому диффузия происходит только в поверхностных слоях.

Несмотря на то, что до сих пор не разработана детальная методика этого вида, сварка взрывом получила широкое применение в промышленности для стыковки разнородных материалов. Таким способом получают биметаллические соединения, детали и заготовки больших размеров, наносят плакирующие слои толщиной до 45 мм.

Ультразвуковая

Такой вид сварки проводится преобразователем ультразвуковых волн в механические колебания в сочетании с небольшим давлением. При воздействии на поверхность сначала за счет сухого трения разрушается оксидная пленка, затем плавится материал. Поэтому нет необходимости в тщательной подготовке стыка. Для повышения прочности шва детали предварительно подогревают.

Помимо металлов, в том числе тугоплавких, этим видом соединяют пластик, кожу, ткани. Также доступно сваривание стекла и керамики с металлом, фольги толщиной 0,001 мм. При необходимости детали можно сваривать с металлической или пластмассовой прослойкой между ними.

В сварочном деле постоянно что-то меняется, улучшается, дорабатывается. Поэтому для повышения мастерства полезно знакомиться с новинками и тестировать на практике. Какие-то из них пригодятся профессиональным сварщикам, другие для домашних работ.

Читайте также: