Поперечные швы в сварке

Обновлено: 20.09.2024

При электросварке для разогрева металла используют электрическую дугу. Она возникает между деталью и электродом — стержнем из токопроводящего металла (иногда из неметалла). От температуры дуги плавится металл. Зона сплавления в месте соединения деталей, называется сварным (сварочным) швом. Для разных металлов и разных видов соединений меняться может техника сварки, положение электрода, скорость его движения, амплитуда. Как правильно варить шов, чтобы соединение получилось не только надежным, но и красивым, поговорим дальше.

Виды сварных швов и соединений

Швы имеют довольно обширную классификацию. В первую очередь их разделяют по типу соединения делателей. В зависимости от требований к надежности, шов может накладываться с одной или с двух сторон. При двусторонней сварке конструкция получается более надежной и лучше держит форму. Если шов один, часто получается так, что изделие перекашивается: шов «тянет». Если их два, эти силы компенсируются.

Сварные швы в зависимости от вида соединения бывают стыковые (встык), тавровые, внахлест и угловые (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Непроходимо отметить, что для получения качественного сварного шва, металл не должен быть ржавым. Потому места сварки предварительно зашкуривают или обрабатывают напильником — до полного исчезновения ржавчины. Далее, в зависимости от требований, стачивают или нет кромку.

Стыковое соединение (шов встык)

Шов встык в сварке используется при соединении листового металла или торцов труб. Детали укладывают так, чтобы между ними был зазор в 1-2 мм, по возможности жестко фиксируют струбцинами. В процессе сварки зазор заполняется расплавленным металлом.

Тонкий листовой металл — до 4 мм толщиной — сваривается без предварительной подготовки (зачистка ржавчины не в счет, она обязательна). В этом случае варят только с одной стороны. При толщине деталей от 4 мм, шов может быть одинарным или двойным, но требуется заделка кромок одним из представленных на фото способом.

При толщине детали от 4 мм до 12 мм, шов может быть одинарным. Тогда края зачищают любым из способов. Удобнее при толщине до 10 мм делать одностороннюю подготовку, а более толстые детали зачищают чаще в виде буквы V. U-образная зачистка сложнее в выполнении, потому используется реже. Если требования к качеству сварки повышенные, при толщине более 6 мм необходима зачистка с двух сторон и двойной шов — с одной и с другой стороны.
При сварке металла толщиной от 12 мм встык, точно необходим двойной шов, прогреть такой слой с одной стороны невозможно. Обрезка кромок двухсторонняя, в виде буквы Х. Использовать при такой толщине V или U образные зачистки кромок невыгодно: для их заполнения требуется в несколько раз больше металла. Из-за чего увеличивается расход электродов и значительно снижается скорость сварки.

Если все-таки решено металл большой толщины варить с односторонней разделкой, заполнять шов нужно будет в несколько проходов. Такие швы называют многослойными. Как в этом случае варить шов показано на рисунке ниже (цифрами обозначен порядок укладки слоев металла при сварке).

Как варить стыковой шов: однослойный и многослойные (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Соединение внахлест

Этот тип соединения используется при сварке листового металла толщиной до 8 мм. Проваривают его с двух сторон, чтобы между листами не попала влага и не было коррозии.

При выполнении шва внахлест, необходимо правильно выбрать угол наклона электрода. Он должен быть порядка 15-45°. Тогда получается надежное соединение. При отклонении в ту или другую сторону основная масса расплавленного металла находится не на стыке, а в стороне, прочность соединения значительно снижается или детали остаются вовсе не соединенными.

Как правильно держать электрод при сварке внахлест (Чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Тавровое и угловое соединение

Тавровое соединение в сварке представляет собой букву «T», угловое — букву «Г». Тавровое соединение может быть с одним швом или двумя. Кромки также могут разделывать или нет. Необходимость разделки кромки зависит от толщины свариваемых деталей и количества швов:

толщина металла до 4 мм, шов одинарный — без обработки кромок;
толщина от 4 мм до 8 мм — без обработки кромок шов двойной;
от 4 мм до 12 мм — одинарный шов с разделкой с одной стороны;
от 12 мм кромку спиливают с двух сторон, и шва делают тоже два.

Угловой шов можно рассматривать как часть таврового. Рекомендации тут точно такие же: тонкий металл можно сваривать без разделки кромок, для большей толщины приходится снимать часть с одной или двух сторон.

Как подготавливать металл для углового соединения (с одни или двумя швами)

Угловые и тавровые стыки иногда приходится варить с обоих сторон (два шва). Чтобы правильно варить такой шов, детали поворачивают так, чтобы металлические плоскости находились под одинаковым углом. На фото этот способ подписан «в лодочку». Так проще рассчитывать движения электрода, особенно новичку с сварке.

При соединении тонкого и толстого металла угол наклона электрода должен быть другим — порядка 60° к более толстой детали. При таком положении большая часть прогрева придется на него, тонкий металл не прогорает, что может случиться, если угол наклона будет 45°.

Сварка угловых швов

При сварке угловых швов необходимо следить за положением и движением электрода. У вас должен получаться шов с равномерным заполнением. Проще это реализовать, если выставить детали для сварки «в лодочку», но такое получается не всегда.

Если нижняя плоскость расположена горизонтально, часто получается так, что на вертикальной плоскости, а также в самом углу металла мало: он стек вниз. Это происходит, если в вершине угла электрод находится меньше времени, чем возле боковых его поверхностей. Движение кончика электрода должно быть равномерным. Вторая причина — слишком большой диаметр электрода, который не позволяет опуститься ниже и прогреть нормально место стыка.

Чтобы избежать появления этого дефекта дугу разжигают на горизонтальной поверхности (в точке «А»), двигая электрод к вертикальной поверхности, затем круговым движением возвращют его на место. Когда электрод находится над стыком, он имеет наклон 45°, по мере его продвижения вверх угол чуть уменьшается (рисунок на картинке слева), при переходе на горизонтальную поверхность, угол увеличивается. При такой технике шов будет заполненным равномерно.

Сварка углового шва — положение и движение электрода

При сварке угловых соединений следите еще и за тем, чтобы время нахождения электрода во всех трех точках (по сторонам и в центре) было одинаковым.

Положение в пространстве

Кроме разных типов соединений швы могут по-разному располагаться в пространстве. Бывают они в нижнем положении. Для сварщика это самый комфортный. Так проще всего контролировать сварную ванну. Все остальные положения — горизонтальный, вертикальный и потолочный шов — требуют определенных знаний техники сварки (о том, как варить такие швы читайте ниже).

Виды сварных швов по положению в пространстве: вертикальный горизонтальный, потолочный

Как варить шов

При сварке в нижнем положении никаких сложностей не возникает даже у начинающего сварщика. А вот все остальные положения требуют знания технологии. Для каждого положения есть свои рекомендации. Техника выполнения сварных швов каждого типа рассмотрена ниже.

Сварка вертикальных швов

Во время сваривания деталей, находящихся в вертикальном положении, расплавленный металл под действием силы тяжести сползает вниз. Чтобы капли не отрывались, используют более короткую дугу (кончик электрода находится ближе к сварной ванне). Некоторые мастера, если позволяют электроды (не залипают), вообще их опирают на деталь.

Подготовка металла (разделка кромок) проводится в соответствии с типом соединения и толщиной свариваемых деталей. Затем их фиксируют в заданном положении, соединяют с шагом в несколько сантиметров короткими поперечными швами — «прихватками». Эти швы не дают деталям смещаться.

Вертикальный шов можно варить сверху-вниз или снизу-вверх. Удобнее работать снизу-вверх: так дуга толкает сварную ванну вверх, препятствуя ее опусканию вниз. Так проще сделать качественный шов.

Как варить вертикальный шов снизу-вверх: положение электрода и возможные движения

В этом видео показано, как правильно варить вертикальный шов электросваркой с движением электрода снизу-вверх без отрыва. Продемонстрирована также техника короткого валика. В этом случае движения электрода происходят только вверх-вниз, без горизонтального смещения, шов получается почти плоским.

Выполнять соединение деталей в вертикальном положении можно с отрывом дуги. Для начинающих сварщиков это может быть более удобным: за время отрыва металл успевает остыть. При таком способе можно даже опирать электрод на полочку сварного кратера. Так проще. Схема движений практически такая же, как без отрыва: из стороны в сторону, петельками или «коротким валиком» — вверх-вниз.

Как варить вертикальный шов с отрывом смотрите в следующем видео. В этом же видеоуроке показывается влияние силы тока на форму шва. В общем случае ток должен быть на 5-10 А меньше рекомендованного для данного типа электрода и толщины металла. Но, как показано в видео, это не всегда справедливо и определяется экспериментально.

Иногда варят вертикальный шов сверху-вниз. В этом случае при розжиге дуги держите электрод перпендикулярно к свариваемым поверхностям. После розжига в таком положении прогрейте металл, потом опустите электрод и варите уже в таком положении. Сварка вертикального шва сверху-вниз не очень удобна, требует хорошего контроля сварной ванны, но и таким способом можно добиться неплохих результатов.

Как варить вертикальный шов электросваркой сверху-вниз: положение электрода и движения его кончика

Как варить горизонтальный шов

Горизонтальный шов на вертикальной плоскости можно вести как справа-налево, так и слева-направо. Разницы нет никакой, кому как удобнее, тот так варит. Как при сваривании вертикального шва, ванна будет стремиться вниз. Потому угол наклона электрода достаточно большой. Его подбирают в зависимости от скорости движения и параметров тока. Главное, чтобы ванна оставалась на месте.

Сварка горизонтальных швов: положение электрода и движения

Если металл стекает вниз, увеличивайте скорость движения, меньше прогревая металл. Еще один способ — делать отрывы дуги. За эти короткие промежутки металл немного остывает и не стекает. Также можно немного снизить силу тока. Только все эти меры применяйте поэтапно, а не все сразу.

В видео ниже показано, как правильно сваривать металл в горизонтальном положении. Вторая часть ролика о вертикальных швах.

Потолочный шов

Этот вид сварного соединения — самый сложный. Требует высокого мастерства и хорошего контроля сварной ванны. Для выполнения этого шва электрод держат под прямым углом к потолку. Дуга короткая, скорость движения — постоянная. Выполняют в основном круговые движения, расширяющие шов.

Зачистка сварных швов

После сварки на поверхности металла остаются брызги окалины, капли металла и шлака. Сам шов обычно выпуклый, выступает над поверхностью. Все эти недостатки можно устранить: зачистить.

Зачистку швов после сварки делают поэтапно. На первом этапе при помощи зубила и молотка сбивают окалину и шлак с поверхности. На втором, при необходимости, сравнивают шов. Тут понадобиться инструмент: болгарка, оснащенная шлифовальным диском по металлу. В зависимости от того, насколько гладкой должна быть поверхность используют разную зернистость абразива.

Иногда, при сварке пластичных металлов, требуется лужение — покрытие сварного шва тонким слоем расплавленного олова.

Дефекты сварных швов

Другие ошибки — при выборе силы тока и величины дуги — можно определить по форме шва. На словах описать их сложно, проще изобразить. На фото ниже показаны основные дефекты формы — подрезы и неравномерное заполнение, прописаны причины, их вызвавшие.

Ошибки, которые могут возникнуть при сварке

Непровар

Одна из ошибок, которые допускают начинающие сварщики: непровар

Этот дефект состоит в неполном заполнении стыка деталей. Этот недостаток необходимо корректировать, так как он влияет на прочность соединения. Основные причины:

недостаточный сварочный ток;
высокая скорость движения;
недостаточная подготовка кромок (при сварке толстых металлов).

Устраняется корректированием тока и уменьшением длины дуги. Подобрав правильно все параметры, от такого явления избавляются.

Подрез

Этот дефект — канавка вдоль шва на металле. Обычно возникают при слишком длинной дуге. Шов становится широким, температуры дуги для прогрева не хватает. Металл по краям быстро застывает, образуя эти канавки. «Лечится» боле короткой дугой или корректировкой силы тока в большую сторону.

Подрез в угловом соединении

При угловом или тавровом соединении подрез образуется из-за того, что электрод больше направлен на вертикальную плоскость. Тогда металл стекает вниз, снова образуется канавка, но уже по другой причине: слишком сильном нагреве вертикальной части шва. Устраняется снижением силы тока и/или укорочением дуги.

Прожог

Это сквозное отверстие в сварном шве. Основные причины:

Способы исправления понятны — пробуем подобрать оптимальный сварной режим и скорость движения электрода.

Поры и наплывы

Поры выглядят как небольшие отверстия, которые могут группироваться в цепочку или быть раскиданы по всей поверхности шва. Являются недопустимым дефектом, так как значительно снижают прочность соединения.

при недостаточной защите сварной ванны чрезмерном количестве защитных газов (электроды низкого качества);
сквозняке в зоне сварки, который отклоняет защитные газы и кислород попадает к расплавленному металлу;
при наличии загрязнений и ржавчины на металле;
недостаточной разделке кромок.

Наплывы появляются при сварке с присадочными проволоками при неправильно подобранных режимах и параметрах сварки. Представляют собой затекший металл, который не соединился с основной деталью.

Основные дефекты сварных швов

Холодные и горячие трещины

Горячие трещины появляются в процессе остывания металла. Могут быть направлены вдоль или поперек шва. Холодные появляются уже на холодном шве в тех случаях, когда нагрузки для этого типа шва чересчур велики. Холодные трещины ведут к разрушению сварного соединения. Эти недостатки лечатся только повторной сваркой. Если недостатков слишком много, шов срезают и накладывают повторно.

Холодные трещины ведут к разрушению изделия

Типы сварных швов

Различные типы сварных швов используются в определенных условиях для специфического соединения деталей. Пренебрежение к выбору наиболее подходящего варианта влечет за собой неизбежную потерю качества соединения вплоть до его полной отбраковки. Чтобы этого не произошло, нужно понимать отличия между сварными швами.

Не менее важным будет знание о том, чем отличается сварной шов от сварного соединения. В нашей статье мы расскажем об этом, приведем типологию соединений и швов и обозначим требования к качеству, которые обеспечиваются нормативными актами.

Требования к сварным швам

Сварка сегодня признается как самый популярный метод для производства различных металлических конструкций. Ее популярность объясняется в первую очередь надежностью и прочностью итогового соединения. Вполне очевидно, что сварка широко применяется в производстве таких металлических изделий, которые будут нести серьезную нагрузку.

Но стоит отметить, что не все типы сварных швов обладают долговечностью, обещанную стойкость могут гарантировать лишь соединения, при изготовлении которых были соблюдены все требования, указанные в ГОСТе.

СП 105-34-96 – сводные правила, которые прописывают критерии качества для сварных швов, а также диктуют алгоритм проведения сварочных мероприятий;
ВСН 006-89, ВБН А.3.1.-36-3-96 – инструкции по технологии проведения сварочных работ;
ВСН 012-88 – инструкция, в содержании которой последовательно указаны все мероприятия по контролю качества выполненных работ.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Вышеперечисленные нормативные документы относятся к различным способам сварки и к различным типам швов сварных соединений.

Отличия сварных швов от соединений

Сварной шов и сварное соединение – понятия разные, но новички в сварке обычно путают эти термины. Шов – это место, где происходит стык заготовок, которые заблаговременно плавятся, а затем охлаждаются. Сварное соединение – это три участка, которые были подвержены воздействию высокой температуры. К последним принято относить:

Швы, которые появляются в результате плавления основного материала. Также в ходе работы может добавляться присадочный металл.
Зону сплавления. Территориально она располагается между сварным швом и материалом, из которого выполнены детали. Зона сплавления не подвержена нагреванию до высокой температуры. Здесь важно отметить, что она имеет свойство насыщаться элементами, которые участвуют в процессе присоединения, электродами или флюсом. По этой причине в составе будут присутствовать отличия от основного металла.
Зону термического воздействия. Это полоса, которая соединяется с зоной сплавления. В месте соединения под воздействием высокой температуры происходит изменение первоначальных свойств.

Типы сварных соединений

Сварные соединения имеют некоторые различия, поэтому они классифицируются на следующие виды:

Стыковые. Особенностью соединения является расположение деталей в одной плоскости.
Угловые. Элементы, которые необходимо соединить, располагают под определенным углом. Чаще всего этот угол равен 90°.
Тавровые. При таком соединении торец одного из элементов располагается под углом не более 90°.
Нахлесточные. Элементы располагаются параллельно по отношению друг к другу.
Торцевые. В этом случае два торца свариваются в один целый элемент.

Остановимся немного подробнее на этих типах швов сварных соединений.

Стыковой шов получил свое распространение в сварке таких конструкций, как трубопроводы, металлические листы и трубы различного назначения. В данном случае свариванию подвергаются поверхности торцов. Перед тем как начать сварку, необходимо выполнить подготовительные действия: подогнать поверхности друг к другу. Чтобы добиться максимальной точности, можно предварительно использовать подварочный шов.

Среди достоинств этого вида следует отметить, что необходимость использования дополнительных материалов является минимальной. Также важно, что все элементы не должны иметь одинаковую толщину.

Важно: во время сварки электроды нужно направлять к той детали, толщина которой больше. Таким образом, нагрев будет более значительным, а детали с наименьшей толщиной будут защищены от прожогов.

Угловые швы применяются для соединения составляющих разнообразных емкостей, а также резервуаров. Чтобы угловое соединение имело наиболее высокое качество, детали следует устанавливать «лодочкой».

Тавровый вид получил свое широкое распространение в сварке несущих конструкций. Отметим, что к тавровой сварке необходимо основательно подготовиться. Основные преимущества таврового вида: высокая прочная и возможность применения в трудных местах – там, где сварку другими способами применить крайне сложно.

Нахлесточный метод используют для сварки металлических листов. Применение этого способа возможно, если толщина листов не будет превышать 1,2 см и между поверхностями элементов будут отсутствовать зазоры. Преимуществом способа является его простота. Чтобы выполнить работу, сварщику необязательно иметь высокий уровень квалификации.

Также среди достоинств следует отметить, что швы находятся на расстоянии друг от друга, за счет чего значительно повышается прочность соединения.

Торцевые соединения, как это понятно из названия, служат для соединения торцов. Преимуществом метода является возможность качественной сварки элементов независимо от их толщины. Также здесь следует отметить, что деформация деталей при использовании этого способа является минимальной.

Основные типы сварных швов

Типы сварных швов имеют несколько классификаций:

По положению в пространстве

Здесь принята следующая классификация:

Нижние сварные швы располагаются внизу по отношению к специалисту. В этом случае расплавленный материал не может вытечь из сварочной ванны. При этом подъем шлаков и газов происходит без препятствий. При нижней сварке проведение электрода или пламени происходит вдоль стыка, сварщик выполняет поперечные движения.
Горизонтальные швы производятся в том случае, если сварке подлежат вертикальные элементы. Сварка выполняется по горизонтальной траектории: справа налево и слева направо. Для того чтобы расплавленный металл не стекал, необходимо обеспечить смещение горизонтальной заготовки на уровень 1 мм. На скорость сварки необходимо обратить особенное внимание. Если сварка происходит в медленном темпе, есть риск появления потеков, если в быстром – могут появиться непровары.
Вертикальные сварные швы. Для этого типа характерно соединение элементов сверху вниз и снизу вверх. Чтобы минимизировать потеки, необходимо использовать малый ток и выполнять сварку прерывисто.
Потолочные сварные швы применяются, когда стык находится над головой сварщика. Для удержания расплавленного материала применяется поверхностное натяжение.

По конфигурации

Типы сварных швов по конфигурации классифицируются как прямолинейные, криволинейные и кольцевые. Последние также именуются спиральными. Отметим, что конфигурация швов не имеет взаимосвязи с положением элементов в пространстве.

По степени выпуклости

По степени выпуклости швы бывают:

Выпуклыми (усиленными). Они часто применяются, чтобы собрать узлы, которые будут нести высокую статическую нагрузку.
Вогнутыми (ослабленными). Применяются для сварки металла, имеющего минимальную толщину.
Нормальными (плоскими). Преимуществом нормальных швов является противостояние воздействиям, которые могут нести разрушительную силу.
Специальными. Эти типы сварных швов имеют форму неравнобедренных треугольников. Чаще всего они используются в угловых и тавровых типах соединений.

По протяженности

В этом случае сварные швы классифицируются как сплошные и прерывистые. Последние типы выполняются отрезками, длина которых колеблется от 10 до 30 см. При расчете длины отрезка учитывается общая протяженность сварного соединения.

Сварные швы по протяженности бывают:

Цепными. Они имеют одну или две стороны. Разрывы при таком соединении должны быть расположены равномерно.
Шахматными. В данном случае отрезки с разных сторон сдвигают аналогично шахматному порядку.
Точечными. Эти швы применяются при контактной сварке.

Сварные швы классифицируют и по их длине:

короткие – до 25 см;
средние – от 25 до 100 см;
длинные – длина превышает 1 м.

По количеству проходов

Все типы сварных швов выполняются одним или несколькими проходами. Количество проходов рассчитывается в зависимости от толщины материала и характеристики необходимой прочности. Для любого прохода характерно наплавление одного валика. При одноуровневом расположении происходит образование слоя шва.

Если металл имеет толщину до 5 мм, соединение происходит с использованием одного прохода. Также один проход используется, если создаются угловые соединения, два прохода – для создания стыковых швов.

По направлению действующего усилия и вектору действия внешних сил

Тут сварные швы классифицируются как:

продольные (фланговые) – усилие делается параллельно стыку;
поперечные (лобовые) – направление вектора происходит под прямым углом;
комбинированные – используются оба вышеперечисленных способа;
косые – усилие имеет острый угол.

По виду сварки

Вид сварки имеет прямую взаимосвязь с использованием сварочного аппарата. Вот основные типы сварных швов по категории сварки:

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

Контроль качества сварных швов

Государственный стандарт регламентирует механические свойства сварного соединения, его отдельно взятых участков, а также получившегося в итоге материала. Для того чтобы определить, насколько качественным является изделие, необходимо произвести его испытания.

ГОСТ прописывает следующие способы определения качества:

Статический. В рамках этого метода происходит плавное увеличение нагрузки. На определение качества требуется длительное время, так как необходимо создать постоянное продолжительное напряжение.
Динамический. В этом случае используются маятниковые копры. Здесь нет необходимости в длительном наблюдении. В короткий промежуток времени создается нагрузка максимальной силы.
Усталостный. Нагрузка создается многократно. Ее сила имеет разное значение, количество циклов может достигать нескольких миллионов.

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 сварных швов

Для качественного соединения деталей в различных условиях необходимо правильно подбирать виды сварных швов, которые будут соответствовать всем требованиям. Несмотря на то, что их общее количество насчитывает несколько сотен, все они собраны в удобную и понятную классификацию.

Не менее важным вопросом является и проверка качества шва после его создания. В нашей статье мы расскажем, какие бывают сварные соединения, по каким признакам их классифицируют, а также поговорим о том, как происходит их проверка, и перечислим наиболее распространенные дефекты.

Слои сварного шва

Сварной шов – место, в котором соединяются кромки обрабатываемых деталей и конструкций. Формируется он под воздействием электрической дуги, расплавляющей металл заготовок. Разные виды сварных швов выполняют различными способами в зависимости от материала соединяемых изделий, их толщины и формы, мощности используемого для работы оборудования и т. п.

Независимо от вида, сварной шов состоит из нескольких разграниченных между собой слоев:

Область наплавления металла – выглядит как единый литой слой, формирующийся при взаимодействии плавящегося электрода и кромок соединяемых заготовок. Металлические частицы в этой зоне очень твердые, мелкие и плотно спаянные друг с другом. Из-за нарушения технологии проведения сварных работ в этой области появляются дефекты.

Причина их образования может заключаться в воздействии кислорода, попадании шлаков, частиц флюса и т. п.

Зона сплавления металлов – образуется за счет термодиффузии, которой обладают обрабатываемые материалы. При активном взаимодействии молекул одного металла с молекулами другого глубина их проникновения составляет свыше 50 % монолитного наплавления. Для этой области не характерна однородность, в ней могут присутствовать соединения углерода с железом, хромом, азотом и пр.

Слой термического воздействия – структурно напоминает металл, образующийся в процессе поверхностной закалки. Область механического сплава граничит с так называемой белой зоной. Металл в этой области обладает максимальной твердостью и прочностью. Появление этой участка особенно заметно при сварке в защитной среде инертных газов. Возникает он благодаря тепловой энергии, которая уже не расплавляет материал заготовки.

Зона структурных преобразований материала – расположена следом за белым слоем. Изменения в структуре металла зависят от его марки.

Переходная область за которой следует основной металл. Слой включает в себя компоненты, образующиеся при незначительных температурных колебаниях (троостит, перлит, аустенит и др.).

Таким образом, ни один из видов сварных соединений и швов нельзя назвать однородными и гомогенными. Качество их составных частей влияет на надежность и прочность соединения в целом.

Основные виды сварных швов

Стыковые соединения.

Это простейшие сварные швы, используемые для соединения торцевых частей деталей, расположенных на одной плоскости или ровной поверхности. Если заготовки имеют разную толщину, то поверхности могут быть смещены относительно друг друга. Стыковой вид сварных соединений используют при работе с листовыми металлами, для сварки труб и резервуаров. Среди преимуществ этого способа обработки заготовок можно отметить высокую скорость работы, небольшой расход материалов. К недостаткам метода относится необходимость тщательной подготовки кромок соединяемых деталей.

Угловые соединения.

Этот вид сварных швов используют в том случае, когда металлические заготовки соединяют под углом друг к другу. При разнице в толщине металла толстостенная деталь размещается снизу и, расплавляясь, образует сварочную ванну. Этот прием помогает предотвратить появление таких дефектов, как подрезы и прожиги. Чтобы сделать шов более прочным, место соединения деталей проваривают с обеих сторон. Для внутреннего угла используют ток небольшой мощности, в таком случае снаружи не образуется закругления.

Для создания такого вида сварных соединений используют способ «в лодочку». Заготовки располагают под нужным углом относительно друг друга и слегка прихватывают их. Непосредственно сварку выполняют, установив конструкцию в положение плывущего кораблика. Расплавленный металл будет равномерно стекать с двух сторон обрабатываемых заготовок. Такой прием помогает избежать образования дефектов.

Угловой вид сварных швов подходит для работы с небольшими по размеру строительными каркасами, емкостями, навесами, элементами автомобильных кузовов, а также используется для сварки элементов конструкций в труднодоступных местах.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Нахлесточные соединения.

Этот вид сварных швов применяют при необходимости соединения металлических листов, расположенных параллельно друг другу, при этом край одного из листов слегка накладывается на край другого. Чтобы увеличить прочность соединения, а также предотвратить попадание внутрь шва влаги и, как следствие, появление коррозии, область стыка деталей проваривают с двух сторон. Нахлесточные швы подходят для соединения заготовок толщиной не более 1,2 см.

Технология не требует высокой квалификации мастера, поскольку отсутствует необходимость в тщательной подготовке поверхностей свариваемых деталей, вероятность появления прожигов при применении этого способа минимальна. К недостаткам такого вида соединения относится больший расход металла по сравнению с другими.

Тавровые соединения.

При тавровом соединении заготовки сваривают под прямым углом или незначительно отклоняющимся от угла 90° относительно друг друга. При толщине деталей свыше 0,4 см шов выполняют с двух сторон. Кромки вертикальной заготовки должны быть тщательно подготовлены. Технологию используют в основном при сборке несущих конструкций. По возможности ее элементы следует располагать «в лодочку», чтобы повысить прочность узлов.

Торцевые соединения.

Торцевой вид сварных швов предполагает соединение плотно прилегающих друг к другу краев заготовок. Угол между ними не должен превышать 30°. При помощи такой технологии изготавливают кожухи, вентиляционные короба, контейнеры, металлические шкафы и др.

Среди достоинств этого способа соединения металлов можно отметить небольшую вероятность появления прожогов, внутренних деформирующих напряжений. К недостаткам относятся повышенный расход материалов, риск возникновения коррозии в случае попадания влаги внутрь соединения.

Классификация сварных швов

Различные виды сварных швов выделяют в зависимости от:

пространственного положения заготовок;
конфигурации;
степени выпуклости соединений;
количества подходов;
направления прилагаемого усилия и вектора воздействия внешних сил;
вида сварки;
протяженности шва.

Пространственное положение сварного шва влияет на выбор технологии сварки и уровень сложности работы. В зависимости от положения в пространстве выделяют следующие виды сварных швов:

нижние – самые простые в исполнении, могут выполняться начинающими сварщиками;
горизонтальные;
вертикальные;
потолочные – наиболее сложные, требуют от мастера высокой квалификации и опыта работы, поскольку в данном случае увеличивается степень травмоопасности для сварщика из-за вероятности попадания на него капель расплавленного металла.

В зависимости от конфигурации выделяют следующие виды сварных швов:

прямолинейные;
криволинейные;
кольцевые.

В зависимости от степени выпуклости существуют следующие виды сварных швов:

При выполнении вогнутых и плоских швов расходуется меньше металла, однако их качество нельзя назвать высоким. Выпуклые отличаются большей прочностью. Однако слишком рельефные сварные соединения накапливают высокие напряжения.

Для выполнения разных видов сварных швов используют различные типы сварки:

электрическую дуговую;
автоматическую и полуавтоматическую под флюсом;
электродуговую в среде защитных газов;
электрошлаковую;
электрозаклепочную;
контактную;
пайку.

В зависимости от протяженности различают следующие виды сварных швов:

сплошные – более прочные, качественные, устойчивые к коррозии;
прерывистые (в свою очередь делятся на цепные и шахматные) – более дешевые в исполнении, требующие меньших усилий, но при этом менее прочные и подверженные коррозии.

Методы контроля качества сварных швов

Любые сварные соединения в обязательном порядке подвергаются контролю качества выполнения. Самые высокие требования предъявляют к несущим конструкциям и ответственным узловым соединениям. Готовые детали и конструкции оценивают визуально, а также при помощи других видов контроля сварных швов:

Капиллярный способ.

Самый распространенный метод, требующий применения специальных жидкостей – индикаторов, или пенетрантов. Ярко окрашенные жидкие составы проникают в малейшие трещины сварных соединений. Таким образом, окрашивание определенной области шва свидетельствует о наличии в ней дефектов. Увидеть их можно невооруженным глазом.

Индикаторы наносят на сухую очищенную поверхность изделия или конструкции. Если деталь небольшая, ее полностью погружают в емкость со специальной жидкостью. Более крупные изделия смачивают пенетрантом или наносят его с помощью баллончика. При вакуумном способе проверки качества жидкость втягивается в пустоты швов, при компрессионном – попадает внутрь сварных соединений за счет давления воздуха, при ультразвуковом – под воздействием ультразвука, при деформационном – благодаря колебаниям звуковых волн.

Магнитная дефектоскопия.

Подходит для контроля качества разных видов ферромагнитных сварных швов. Способ помогает обнаружить внутренние трещины, включая микротрещинки, и инородные включения. Контроль проводится при помощи дефектоскопа – аппарата, создающего магнитное поле.

Различают несколько видов контроля сварных швов при помощи магнитного дефектоскопа:

Магнитопорошковый предполагает использование ферримагнитного порошка, в составе которого присутствуют частицы железа. Он может быть сухим, в виде водной эмульсии или суспензии. Состав скапливается в области дефекта, определяя его форму и размеры.
Магнитографический, при котором контроль осуществляют с помощью ленты-магнитоносителя. Информация с нее записывается дефектоскопом.

Индукционный способ.

Контроль качества разных видов сварных швов выполняют индукционными катушками, соединенными с регистраторами. Катушку перемещают вдоль шва, при обнаружении дефекта магнитный поток меняется, его изменения регистрируются специальным прибором.

Ультразвуковой способ.

При обнаружении дефекта сварного соединения меняется направление ультразвука. Изменение регистрируется специальным прибором. У ультразвукового метода несколько разновидностей. Он подходит для выявления большого количества недочетов, в том числе для проведения контроля качества разных видов сварных швов. К его достоинствам также относятся безопасность и возможность использования при выездных работах.

Радиационный способ.

С его помощью можно выявить трещины, непровары, инородные включения в зоне соединения заготовок. Разные виды сварных швов просвечивают рентгеновскими и гамма-лучами с регистрацией результатов специальной аппаратурой. На полученной рентгенограмме видны дефекты.

В ГОСТ 5264-80 перечислены и подробно описаны основные виды сварных швов, а также предъявляемые к ними требования.

Наиболее распространенные дефекты сварных швов

Наиболее часто встречающимися видами дефектов сварных швов являются следующие:

Непровары – возникают, если при обработке заготовок используется маломощный ток, дуга перемещается вдоль места соединения слишком быстро, шов накладывается мимо линии стыка (у сварщика в защитной маске ограничен обзор).
Наплывы – представляют собой бугры, неравномерные волны застывшего металла в области соединения заготовок. Причины их появления – нарушения технологии выполнения вертикальных и потолочных швов, неравномерная скорость создания сварного соединения в нижнем положении.
Подрезы – могут появиться на боковой части сварного шва, если сварщик использует слишком мощный ток или неправильно перемещает электрод при работе. Дефект представляет собой выхваченные области из основного материала.
Поры – образуются, если поверхность обрабатываемого металла не была предварительно очищена либо при сварке в среде защитного газа сварщик некачественно защитил сварочную ванну от попадания в нее воздуха.
Кратеры – представляют собой отверстия в конце сварного шва, из-за которых соединение перестает быть герметичным. Причина возникновения дефекта – резкое прерывание дуги при аргонной сварке или попадание шлака при ручной дуговой сварке.
Трещины – образуются, если сварной шов слишком резко охлаждают, например, помещая изделие в холодную воду. При работе с чугуном причиной образования дефекта является неравномерный прогрев заготовки.

Научиться выполнять разные виды сварных швов можно самостоятельно, начиная с простых соединений и постепенно переходя к более сложным. Самые легкие для исполнения – нахлесточные швы, самые трудные – потолочные.

Почему варить поперек растянутого элемента не рекомендуется?

На рисунке "в" рассмотрен узел крепления вертикальных связей к нижнему поясу фермы в котором фасонка варится продольными швами по отношению к нижнему поясу фермы. Почему не желательно варить поперечными вроде бы понятно, - ослабляется сечение нижнего пояса в месте сварки. Вопрос в следующем:
1) Подскажите пож. литературу где конкретно сказано что варить поперек нельзя, и почему нельзя!
2) Если варить поперек то на сколько ослабляется сечение? (в %);

Не желательно варить поперечными швами - это когда монтажная сварка в нагруженном положении конструкции. Если речь идет о заводской сварке при изготовлении - никаких "поперечных" ограничений нет. Иначе, по вашему, как, например, привариваются поперечные ребра жесткости к растянутым поясам балок? Да и при реконструкции варят при монтаже поперек, при частично разгруженных конструкциях, а как иначе сделаешь? Так что варите ваши фасонки, не заморачивайтесь. Хоть и узел ваш не совсем удачный, такая сварка в стык годится для мелких павильончиков, а для серьезных большепролетных ферм, я не рекомендовал бы такое трубостыковое решение.

Не стал бы доводить поперечное ребро жесткости до растянутого пояса на 1-2 см - функцию жесткости для стенки оно выполнит и дополнительный концентратор напряжения для растянутого пояса не создаст.

На рисунке "в" рассмотрен узел крепления вертикальных связей к нижнему поясу фермы в котором фасонка варится продольными швами по отношению к нижнему поясу фермы.

Уголок (фасонку) надо развернуть на 90 град - тогда швы можно сделать параллельно растянутому поясу, что конструктивнее и позволяет избавиться от некоторой "нервности" с поперечными швами.
Offtop: Конструктор он и в Африке - конструктор.

Как вариант, но не значит, что это везде годится. При подвесе к балке снизу, например, крана, ребро уже обычно доводят до нижнего пояса. Есть типовой узел, когда балки соединяюся в одном уровне через разрезанный наполовину двутавр (тавр), он также вваривается полностью, к обоим поясам.

Избегание швов поперек полке - примерно такого же порядка избегание, как избегание ферм как решетчатых конструкций, имеющих больше шансов хрупко лопнуть.

Простите, но я не понял иронии. В случаях, когда ферма и балка являются сопоставимыми решениями - мой однозначный выбор за балкой.В ряде источников приводящих статистику разрушения конструкций покрытия в СССР замечено, что разрушения ферм происходят вообще в разы чаще, чем балок, а уж мгновенные с человеческими жертвами, так, если память не изменяет, на порядок чаще. Поправьте, если я не прав.

Это не ирония.
Попрошу правильно понять.
Пролет 100 м балкой не перекроешь - соб. вес сожрет или прибыль или несущую способность.
Имеется ввиду, что если надо, то применяем фермы.
Аналогично: если надо, то ВАРИМ ПОПЕРЕК ПОЛКЕ.

С возможностью применения не рекомендуемых решений, когда по другому "ну, никак" полностью согласен при обеспечивании запаса прочности.

Ув. nikolay2!

Посмотрите разд.9 и 10, прил. 8, табл. 83 СНиП II-23-81*

для связей вполне хватит двух горизонтальных швов, всегда в км указываю два шва, а на площадке обнаруживаю, что уголок приварен 4-мя, что с заводами делать?

Заводам объявить благодарность с вручением ковра и телевизора за добровольное устранение недостатков в КМД в виде очагов щелевой коррозии.
С автора недостатка вычесть стоимость телевизора и ковра и разъяснить, что не стоить панически бояться поперечных швов

Ильнур, Ваши слова да СНИПом бы подкрепить. А то по экспертизе уже перечерчивал "уши" для связей из-за поперечных швов. Эксперт ссылался на упомянутый тут пункт 12.3 нашего незабвенного "стального" СНиПа.

На заводах в порядке вещей делать, например, укрупнение полки сварной балки встык поперечным швом.
Если шов заводской, не заморачиваюсь насчет поперечных швов.
Но монтажных поперечных избегаю.

Всем большое спасибо! Буду внимательней читать СНиП!
Понял что поперечных швов сильно бояться не стоит, тем более что в своих расчетах напряжения в элементах я принимаю не более 2000кг/см2 думаю такого запаса хватит.

такого "запаса" свободно может не хватить - напряжение "по расслою" металла Rth (сейчас сдуру убранное из СНиП) - было примерно 1800 для ст3. в Вашем конкретном случае - особо бояться не стоит - думаю, в связях усилия не велики - а в общем случае - см таблицу СНиП с группами конструкций по выносливости - или хотя бы не допускайте выход поперечного сварного шва на кромку растянутого нагруженного элемента - например - при креплении ребра жесткости к нижнему поясу балки - лучше, если ребро окажется уже половины ширины пояса на 20-30 мм. Любой поперечный шов может стать началом трещины и т. д.

Согласно п. 12.3 "следует исключать возможность хрупкого разрушения в результате СОЧЕТАНИЯ . факторов".
Имеем такое сочетание:
1. Высокие местные напряжения (от распорки)
2. Резкие концентраторы, ориентрованные поперек растянутого пояса (поперечный шов)
Прим. Марка стали по табл.50, т.е. нержавейку и прочее не применяем.
Во исполнение п.12.3 начинаем исключать хотя бы один из имеющихся факторов.
1. Фасонку (уголок и т.д.) увеличиваем так, чтобы "размазать" усилие от распорки по поясу. В это мероприятие входит и удлинение швов, в т.ч. и добавлением поперечных швов. При этом проверку делаем по разд.10. Бету берем из табл. 84 для случая 18 по табл.83. Возможно при стенке до 10 мм имеем Бета=1, что соответствует духу разд.10 - см. последний абзац. Если бета Или 2. Исключаем поперечный шов как концентратор.
Далее начинаем исполнять п.12.4 по защите от коррозии, т.е. п.5.16 СНиП 2.03.11 и встречаемся с дилеммой - под уголком не можем нанести защитный слой.
Завариваем обратно.
Как-то так.

Читайте также: