Формирование шва при сварке

Обновлено: 06.05.2024

Некоторые характеристики качества сварного шва прямо или косвенно зависят от свойств источника. Таковы количественные — глубина провара, ширина шва, высота усиления и качественные характеристики — подрезы, включения, чешуйчатость. При низких надежности зажигания и устойчивости процесса дуга горит с частыми и длительными перерывами, в результате образуется неровный шов с непроварами, перетяжками и включениями окислов и шлака. Например, при сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием обрыв дуги длительностью более 0,3 с уже приводит к образованию пор в шве. При устойчивом, но нестабильном процессе дефекты формы не столь значительны, но все же заметны. Они обнаруживаются при отклонении тока и напряжения длительностью более 1 с. Приемы повышения устойчивости и стабильности режимов сварки рассмотрены выше, поэтому в данном разделе подробно рассматривается как раз противоположная проблема — программного изменения параметров режима с целью управления размерами шва.

Рисунок. 5.19 – Циклограмма процесса дуговой сварки

Программное управление отдельными стадиями процесса сварки (рисунок. 5.19) предполагает задание длительности нарастания тока t_нар в начале и длительности спада t_спад в конце сварки. Плавное нарастание тока в начале бывает полезно при механизированной сварке тонкого металла, чтобы предотвратить начальный прожог при медленном трогании сварочного аппарата. Плавное снижение тока в конце сварки используется особенно широко с целью постепенного заполнения кратера шва при механизированной сварке неплавящимся электродом. Иногда в источнике заранее настраивают два (I_д1, I_д2) или более различных режимов, с тем чтобы в процессе сварки быстро перейти от одной ступени к другой. Такая необходимость возникает при изготовлении изделий из заготовок разных толщин и сварке в различных пространственных положениях. Иногда циклограмму, т.е. график программного управления, наносят непосредственно на пульте источника, располагая регуляторы тока и времени вблизи от соответствующих участков циклограммы, что существенно облегчает настройку (см. рисунок. 5.19).

Рисунок. 5.20 – Схема формирования шва (а) и осциллограммы тока (б, в, г) при сварке пульсирующей дугой

Сварка пульсирующей дугой рекомендуется для соединения деталей малой толщины при использовании покрытых и неплавящихся электродов. В отличие от импульсно-дуговой сварки с управляемым переносом здесь импульсы имеют вид, позволяющий управлять формированием шва на весу (рисунок. 5.20, б). За время импульса t_и на изделии образуется круглая ванночка небольших размеров, металл которой в течении паузы I_п успевает закристаллизоваться. Параметры импульса — ток I_и и время t_и — подбираются так, чтобы обеспечить полное проплавление без прожога изделия, а параметры паузы — в основном время I_п — так, чтобы гарантировать перекрытие ванночек для получения сплошного шва (рисунок. 5.20, а). Ток паузы I_п необходим только для поддержания межэлектродного промежутка в ионизированном состоянии с целью повышения устойчивости пульсирующей дуги, иногда он может и вообще отсутствовать (рисунок. 5.20, г). Пульсирующая дуга может питаться и от источника переменного тока (рисунок. 5.20, в).

Кроме сварки тонкого металла, пульсирующая дуга используется также при выполнении вертикальных и потолочных швов, где четкое дозирование энергии предотвращает стекание сварочной ванны.

Процесс образования соединения при сварке

Процесс образования соединения при сварке происходит в три стадии. На первой стадиидостигается физический контакт, т.е. осуществляется сближение соединяемых веществ на расстояния, необходимые для межатомного взаимодействия. На второй стадиипроисходит химическое взаимодействие и заканчивается процесс образования прочного соединения. Эти две стадии характерны для микроучастков. В микрообъемах процесс сварки завершается третьей стадией— диффузией.

Для качественного соединения материалов необходимо обеспечить контакт по большей части стыкуемых поверхностей и их активацию. Активацияповерхностей состоит в том, что поверхностным атомам твердого тела сообщается некоторая энергия, необходимая для обрыва связей между атомами тела и атомами внешней среды и для повышения энергии поверхностных атомов до уровня энергетического барьера схватывания, т.е. для перевода их в активное состояние. Такая энергия может быть сообщена в виде теплоты (термическая активация), упругопластической деформации (механическая активация) и других видов воздействия.

При сварке плавлениемметалл соединяемых элементов (рис. 18.1, а) в месте сварки доводится до жидкого состояния теплотой, при этом происходит локальное расплавление основного (свариваемого) металла по кромкам соединяемых элементов. Сварка может осуществляться за счет расплавления основного металла или основного и дополнительного (присадочного) металлов. В практике преимущественное применение находит второй вариант.

Рис. 18.1. Схема образования сварного соединения при сварке плавлением: а — соединяемые детали; б — сварочная ванна; в — кристаллизация; г, д — структура шва

Расплавленные основной и дополнительный металлы самопроизвольно, без приложения внешних сил, сливаются в общую сварочную ванну(рис. 18.1, б), смачивающую оставшуюся твердую поверхность соединяемых элементов. При этом происходит сближение атомов металла сварочной ванны и основного металла до расстояния, при котором возникают атомно-молеку- лярные связи. В процессе расплавления металла устраняются неровности поверхности, органические пленки, адсорбированные газы, оксиды и другие загрязнения, мешающие сближению атомов. Межатомному сцеплению способствует повышенная подвижность атомов, обусловленная высокой температурой расплавленного металла.

По мере удаления источника нагрева жидкий металл остывает и происходит его затвердевание — кристаллизация.Кристаллизация начинается на границе раздела между твердым основным металлом и расплавленным металлом сварочной ванны. Граница раздела является поверхностью охлаждения основного и присадочного материала.

Зародышевыми центрами кристаллизации являются оплавленные зерна основного металла, на которых, как на своеобразной подложке, начинают расти первичные столбчатые кристаллы сварного шва (рис. 18.1, в).Эти кристаллы растут нормально к поверхности охлаждения в глубь жидкого металла ванны и имеют вид дендритов разной величины.

При сравнительно малой продолжительности существования сварочной ванны (малый объем ванны, повышенная скорость сварки) столбчатые кристаллы могут прорасти до встречи в области центральной линии шва (рис. 18.1; г).При большой ванне и медленной ее кристаллизации в центральной части сварочного шва образуется небольшая зона равноосных кристаллов (рис. 18.1, д). После завершения кристаллизации сварочной ванны образуется монолитный, имеющий литую структуру шов, соединяющий в единое целое ранее разобщенные детали.

При сварке давлением(в твердом состоянии) сближение атомов и активация (очистка) поверхностей достигаются в результате совместной упругопластической деформации в месте контакта соединяемых материалов, часто с дополнительным нагревом.

Первая стадия сварки характеризуется деформацией как микрошероховатостей, так и волнистостей на соединяемых поверхностях (рис. 18.2, а). В зависимости от количества оксидных и адсорбционных наслоений в процессе сближения могут создаваться металлические связи в масштабе немногих микроскопических островков, но прочной связи не наблюдается.

Рис. 18.2. Схема образования сварного соединения при сварке давлением: а — деформация микрошероховатостей в зоне контакта; б — рекристаллизация и образование прочного соединения

Под действием усилияFвозможно фактическое соприкосновение отдельных микровыступов. Для реального металла, деформируемого на воздухе, в лучшем случае только десятитысячные доли общей площади контакта приходят в такое близкое соприкосновение. На остальной плоскости зазоры между контакти- руемыми деталями измеряются долями микрометра или даже микрометрами. При этом даже высокие давления не способны в холодном состоянии создать через эти плоскости непосредственный контакт. Этот процесс происходит более эффективно при нагреве соединяемых поверхностей.

В процессе сближения, т.е. при одновременном деформировании микрошероховатостей и волнистостей, начинается вторая стадия сварки — формирование физического контакта. В его ходе осуществляются схватывание отдельных атомов, их химическое взаимодействие и образование общих кристаллов на границе раздела соединяемых поверхностей. В дальнейшем идет процесс рекристаллизации и создания прочного сварного соединения (рис. 18.2, б).

Длительность стадий образования физического контакта и химического взаимодействия здесь существенно больше, чем при сварке плавлением, и зависит от ряда факторов: физико-химических и механических свойств соединяемых материалов, состояния их поверхности, состава внешней среды, характера приложения давления и других средств активации (ультразвук, трение и т.д.).

4 фактора влияния на качество сварочных швов дуговой сварки

Как лично я делаю красивые швы ручной дуговой сварки: обзор нюансов формирования сварочных швов по типам соединений + рассмотрение 3 пространственных положений + разбор 4 моментов для формирования красивого сварочного шва.

Наложение правильного шва – это основа практики для новичков в сварке. В сегодняшней статье будет рассказано, как лично я делаю красивые швы ручной дуговой сварки + какие разновидности соединений существуют вообще.

Особенности наложения сварочных швов ручной дуговой сваркой по типам соединения

Должен отметить, что сварочные швы имеют весьма обширную квалификацию. Первостепенный параметр – типаж соединения элементов. В зависимости от числа сторон накладки, швы могут быть односторонние и двухсторонние. В 70% случаев моей практики сварщика, я пользовался односторонними, а вот остальные 30% составляют двухсторонние.

Если сварщику по силам освоить односторонний шов, то и с двухсторонним у него проблем возникнуть также не должно. Перед изучением хитростей ручной дуговой сварки, требуется детально рассмотреть разновидности шовных соединений. Этим я и предлагаю заняться далее.

1) Стык в стык

Стыковые соединения я использую для листового металла и труб торцового типа. Детали требуется укладывать с небольшим зазором в пару миллиметров. Если элементы неустойчивы, используйте для фиксации струбцины.

Важно: если толщина элемента более 4 мм, советую производить заделку кромок. Для листового металла менее 4 мм наложение сварного соединения можно производить без предварительной зачистки области.

Метод зачистки выбирайте самостоятельно. Мне обычно хватает зашкуривания и доработки напильником. В методической литературе 90-х годов нашел полезную схему, и хочу поделиться ею с вами. На рисунке ниже подана глубина и градус скоса при разделке кромки для различных толщин металла.

При сваривании толстых слоев металла только с одной стороны, помимо разделки кромок, мне приходится накладывать швы в несколько слоев. Подобная техника именуются многослойной и выполняются в 2-8 заходов вдоль одной кромки.

2) Внахлест

Соединение внахлест использую для металлических элементов с толщиной не более 8 миллиметров. Залог успеха кроется в угле наклона электрода к плоскости сварочного соединения. Здесь ничего не нужно выдумывать, а достаточно следовать рекомендациям в технической литературе – от 15 до 40 градусов.

Важно: во избежание коррозии металла в месте сварки, советую проваривать элементы с двух сторон.

Отклонения электрода в процессе работы могут привести к неправильному распределению наплавки металла, а это уже приведет к ухудшению качества сварного шва. Как итог, можно потратить весь электрод и получить нулевой результат.

3) Тавровое + угловое

В данном случае название отображает форму соединения – буква «Т» и буква «Г» соответственно. Тавровое обычно делаю двухсторонним – это помогает лучше проварить соединение и избавиться от риска слома. Кромки же разделываю больше для угловых, а для тавровых данный этап подготовки использую лишь на деталях с толщиной стенки от 8 мм.

Угловые швы являются упрощенной версией таврового, потому рекомендации по разделке и сварке от меня будут почти такие же. Единственный нюанс состоит в нижнем пороге толщины для разделки. Так как обеспечить качество соединения «Г» — образного шва сложнее, подготовку кромок стоит проводить для металлов с толщиной от 4 мм. Базовые варианты скосов я предоставил на схеме выше.

При сварке угловых стыков с разными толщинами металлов, оптимальным углом считаю от 50 до 60 градусов. В процессе соединения деталей одинаковой толщины новичкам советую располагать элементы в положении «лодочка».

4) Пространственные положения

В пространственном аспекте стоит выделить 3 типажа сварки – вертикальная, потолочная и в нижнем положении. Для формирования красивых сварочных швов дуговой сваркой при вертикальном и потолочных положениях нужна наработка практического опыта + следование канонам, описанным в технической литературе по направлению. Далее я опишу базовые требования, следование которым приведет новичка к успеху.

А) Как я свариваю в верхнем положении?

Основной проблемой такой сварки я считаю сползание металла под силой тяжести вниз. Чтобы капли не отрывались от шва, советую использовать дугу с минимальной длиной. Видел в продаже электроды, которые не залипают. Хороший вариант для новичков, но для настоящих сварщиков как-то не солидно.

Как можно вести вертикальный шов:

Наложение шва сверху-вниз априори сложнее, потому новичкам советую не париться, и накладывать швы снизу-вверх. Только после идеальной отработки техники первого метода, можно будет задуматься об освоении второго.

Б) Как накладывать горизонтальные швы по вертикали?

В данном пространственном положении особой разницы в направлении движения не имеется. Каждый сварщик ориентируется на собственные предпочтения и удобства. Законы физики в процессе работы сварщика будут тянуть ванну вниз, потому для получения красивого шва советую электрод держать под углом. Точное значение не скажу, ибо здесь следует опираться на скорость перемещения и параметры тока. Придется подбирать практическим методом.

Что можно предпринять при стекании ванны:

увеличить скорость движения вдоль шва;
сделать отрыв дуги для застывания уже наложенной области шва и начать с верхней точки.

На практике, и первый и второй лайфхаки имеют свои недостатки, но со своей целью справляются на отлично. Единственное, не стоит применять ускорение и отрыв дуги одновременно, ибо полученный шов будет иметь минимальный запас прочности.

В) Как делать потолочные швы?

Потолочные швы делать сложнее всего. У меня куча знакомых с «боевыми шрамами» от падающих капель с потолка. Конечно же, придерживались бы они техники безопасности, риск был бы сведен к минимуму, но вы знаете наш менталитет.

При наложении потолочного шва могу дать 3 совета:

держите электрод строго под углом в 90 градусов;
используйте только короткую дугу;
не меняйте скорость движения.

Неторопливость в данном процессе является залогом успеха работы сварщика. В отношении движений самим электродом, то здесь хорошо себя показывают круговые, расширяющие шов.

Отдельно рассматривать нижнее положение не вижу смысла, ибо практика сварщика начинается именно в данном направлении деятельности. Проблемы могут возникнуть только с формированием «красоты» шва, но следуя рекомендациям данной статьи, риск попасть в просак сведется к минимуму.

Как лично я делаю красивые швы ручной дуговой сварки?

Разобраться в особенностях работы с разными типами сварных швов – это 60% успеха. Остальные 40% являются совокупностью из вспомогательных факторов, таких как траектория движения электрода, его протяженность, число слоев и так далее. По основным вопросам в этом ключе я расскажу детальнее далее.

1) Как влияет угол наклона изделия и электрода?

В технической литературе не имеется четкого значения комфортного угла наклона электрода при формировании сварочных швов ручной дуговой сваркой. Каждый мастер вырабатывает его самостоятельно. Для меня, например, оптимальным значением считается 55 градусов.

Можно менять не только положение самого прутка, но и деталей. Так при сваривании на подъем, я получаю большую глубину проплавки + сам валик выше. Если работаю «на спуск», то оговоренные параметры идут в обратную сторону, на убывание.

Еще одна особенность наблюдается при смене положения электрода. Так, накладывая шов углом вперед, проплавка глубже, нежели при работе углом назад. Аналогичные изменения касаются и высоты получаемого валика.

2) Траектория движения

Когда уже наработан опыт в валиках, можно приступать к тренировке на траектории швов. Именно на данном этапе я понял, как именно следует вести дугу, чтобы швы получались красивыми даже до их постобработки.

На картинке выше можете увидеть подборку наиболее распространенные траектории движения дуги при ручной сварке. Все движения исполняются по амплитуде с разной длиной, тем самым образуя узор сварочного шва.

Направление траектории	Как двигаться дугой
Поступательное	Пруток сварщик двигает вдоль оси. Чтобы получилось нормальное соединение, будет достаточно держать стабильную длину электрической дуги.
Продольное	Максимально тонкие швы, по типу нитки. Для качественной проработки нужно соблюдать оптимальное значение между скоростью движения и высотой дуги. Для закрепления соединения придется делать заход и поперечными движениями дуги.
Колебательное	Такая траектория помогает добиться сварщику необходимой длины сварочного шва. Производится плавка электрода через колебательные движения в 3 направлениях – лево, право и центр. Чем выше дуга, тем шире стык (но и разбрызгивается металл соответственно больше).

Менять траектории швов и узоры нужно опираясь на пространственное положение сварки и ее тип. Выше я подавал краткое описание по данному вопросу с инфографикой для каждой и ситуаций.

3) Форма и протяженность

Очередные параметры швов, который стоит брать во внимание как новичку, так и профи сварки. С протяжённостью все просто – сплошные и прерывистые. На практике в 90% случаев использую именно сплошные. В прерывистых возникает необходимость только в случаях, когда тяжело зафиксировать соединяемые детали.

По форме выделяют 3 типа швов:

Основным фактором влияния на форму является величина силы тока. На втором месте стоит скорость сварки и подготовка кромок. Детальная инфографика по вопросу представлена на рисунке выше. Советую не просто изучить, но и взять во внимание.

4) Обработка сварного соединения

Чтобы сделать красивый сварной шов ручной дуговой сваркой, постобработка должна быть обязательным этапом перед сдачей в эксплуатацию. При гаражном ремонте для себя с этим сильно можно не заморачиваться, но работая по специальности, изучить направление следует очень тщательно. Выделяют 3 метода обработки, и я детальнее остановлюсь на каждом из них.

А) Термическая

Термообработку советую применять для швов в конструкциях, к которым выдвигаются повышенные эксплуатационные требования – трубопроводы, станочные механизмы под нагрузкой и прочее.

Плюсы термообработки	Минусы метода
Восстановление свойств пластичности без потери в прочности	Тяжело использовать на практике
Снижение внутреннего напряжения	Нужно спецоборудование
Увеличение сроков службы шва	Необратимость процессов, из-за чего опасна даже мелькая ошибка

Процедура протекает в 3 этапа – нагрев шва с окружением, выдержка и охлаждение. Оборудование для процесса подразделяется на радиационное, индукционное и газовое. Наибольшее распространение получило последнее.

Б) Химическая

Чисто химической обработки недостаточно для формирования красивого шва, но в связке с механической можно добиться впечатляющих результатов. Именно потому обработку химией советуют делать на любых типах швов, вне зависимости от их дальнейшей сферы эксплуатации.

В данном направлении могу выделить 2 метода:

травление. Обработка стыков перед механикой. Используются составы с антикоррозийными свойствами. Смеси хорошо удаляют окисленный никель с хромом, которые являются побудителями ржавления;
пассивация. Составы, которые образуют на поверхности шва защитную пленку.

Подобных растворов в магазинах хватает с головой, потому советую на химической обработке не экономить – она продлит жизнь шва на 50%-80% от его пикового значения как минимум.

Краткое пособие по наложению красивых сварочных швов:

В) Механическая обработка

Классика завершения сварочного шва, это затирка его диском до блеска. Я чаще всего использую проволочную щетку , но на этом список оборудования для произведения операции не заканчивается – болгарка с абразивными кругами, шлифовальщики и прочие инструменты на самый разный вкус и ценник.

Правила эффективной механической обработки швов:

для болгарки лучше всего подходят круги из цирконата алюминия;
лепестки выбираются с основой из ткани;
размер зерна выбирается на основании поставленных задач обработки.

Для труднодоступных мест советую не мучиться с болгаркой, а взять напрокат борфрез. Агрегат компактный в исполнении, портативный и может достать практически в любое труднодоступное место.

На этом сегодня все. Надеюсь, я нормально раскрыл вопрос как делать красивые сварочные швы ручной дуговой сваркой новичкам. Если у вас имеются собственные лайфхаки, упрощающие работу, жду комментариев к статье. Удачи и не болеть!

Виды сварных швов и соединений

Сварочные швы представляют собой зону соединяемых заготовок, которая подвергается воздействию пламени, электрической дуги/плазмы или лазерного луча.

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

Структура шва

Типовой сварочный шов включает в себя:

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

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

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

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

Зона термического влияния по своей структуре напоминает поверхностные зоны термически обрабатываемого металла в условиях скоростной и поверхностной закалки или упрочнения. Непосредственно к объемам механического сплавления примыкает так называемый «белый слой» — нетравящаяся часть металла этой зоны. Твердость белого слоя — максимальна и часто превосходит показатели зоны механического сплавления. Причиной тому являются тепловые процессы, энергии которых уже недостаточно для расплавления, но вполне хватает для сверхскоростной закалки (особенно, если сварка ведется под слоем инертного газа). Далее по глубине располагаются зоны структурных превращений, состав которых зависит от марки стали. Например, после сварки нержавеющих сталей основной составляющей рассматриваемой зоны является аустенит, для инструментальных сталей — мартенсит и т.д.

В переходной к основному металлу зоне присутствуют структуры троостита, остаточного аустенита, перлита и других составляющих, которые формируются в условиях сравнительно небольших температурных перепадов.

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

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

Классификация видов сварных швов

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

С точки зрения месторасположения сварных соединений их подразделяют на:

Горизонтальные.
Вертикальные.
Наклонные.
Нижние.

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

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

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

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

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

Встык.
Внахлестку.
Угловыми.
Тавровыми.
Под электрозаклепки.

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

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

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

Классификация сварных швов помогает выбрать оптимальную последовательность их получения.

Основные характеристики сварочного шва

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также: