4 вида сварочных швов: описание и свойства каждого

Зачистка сварных швов

После завершения работы на поверхностях остаются частицы металла, шлака и окалины. Шов слегка выступает над поверхностью, что ухудшает эстетические качества конструкции. Такие недостатки устраняют путем зачистки. Процедуру выполняют поэтапно. В первую очередь, молотком и зубилом снимают шлак или окалину.

На следующем этапе при необходимости выравнивают обработанную область. При этом используют болгарку со шлифовальной насадкой по металлу.

Зернистость абразива выбирают с учетом требуемой гладкости поверхности. При сварке мягких металлов сварной шов лудят: покрывают оловянным припоем.

Зачистка сварных швов борфрезами.

Коэффициент прочности шва

Это показатель φ, являющийся отношением между собой прочностей сварной дорожки и основного материала. Его значение нормировано и определяется способом сварки и конструкцией стыка. Он принимается на основании Правил Госгортехнадзора и отражается в приложениях ГОСТов Р52857.1-2007, 14249-89 и 34233.1-2017.

Таблица 1. Коэффициенты прочности сварочных швов

Тип сварного соединения	Значение φ
Контролируемый участок от общей протяженности шва:
100%	10-50 %
Стыковое одностороннее, выполненное ручной сваркой	0,9	0,65
Тавровое, с конструктивно предусмотренным зазором между деталями	0,8	0,65
Встык одностороннее, производимое с подкладкой из флюса или керамики, автоматической или полуавтоматической сваркой	0,9	0,8
Втавр или встык со сплошным двусторонним проваром, выполняемый автоматикой или полуавтоматикой	1,0	0,9
Стыковое с подвариванием корня шва или тавровый со сплошным проваром с 2 сторон, выполненные ручной сваркой	1,0	0,9
Одностороннее встык, во время сварки имеет со стороны корня шва металлическую подкладку, прилегающую к основному материалу по всей длине шва	0,9	0,8

Коэффициент прочности для дорожек, паянных мягкими и твердыми припоями с использованием аппаратов из цветных металлов, составляет 0,7 для композиционной пайки, 1 — для однородной.

Из чего состоит сварочное соединение

Сварочное соединение состоит из следующих элементов:

1. Непосредственно сварной шов – зона стыка деталей.
2. Зона сплавления.
3. Зона термического влияния сварочного аппарата – это участок металла, где заметны термические изменения в результате воздействия сварки.
4. Основной металл – остальная площадь металлических деталей, которые соединили с помощью сварки.

Иногда путают термины «сварное соединение» и «сварочный шов». Неразъемное соединение двух или более металлических элементов называют сварным соединением. Шов – это зона, где стыкуются две металлические детали. В свою очередь, сварочное соединение является частью сварной конструкции – металлической конструкции, состоящей из нескольких элементов, сваренных в одно целое.

При выполнении сварки в несколько слоев, выделяют также корневой шов – это самый первый сварочный слой, расположенный глубже других. При его выполнении воздействие должно быть максимальным и по возможности – непрерывным.

Сварка угловых швов наклонным электродом

На практике далеко не всегда есть возможность установить сварное соединение
«в лодочку». Если нет этой возможности, угловые швы сваривают наклонным
электродом (см. рисунок):

а) тавровое соединение; б) соединение внахлёст; в) угловое соединение

Недостаток способа сварки наклонным электродом заключается в том, что при таком
способе достаточно тяжело добиться хорошего провара наплавляемого металла по
нижней поверхности из-за того, что жидкий металл постоянно стекает на неё.

Также тяжело избежать подреза на вертикальной плоскости. Такой дефект
в сварном шве получается из-за того, что жидкий металл постоянно стекает
с вертикальной поверхности. Учитывая эти факторы, сварку угловых швов наклонным
электродом применяют для выполнения небольших катетов, до 8мм.

Кроме этого, при сварке наклонным электродом затруднён провар корня шва. Из-за
этого, в односторонних швах, или двусторонних без разделки кромок, может получиться
непровар. Этот дефект, может послужить причиной
образования горячих трещин, или холодных
трещин при сварке.

Для исключения подобных дефектов, при сварке ответственных соединений толщиной
более 4мм, выполняют одностороннюю разделку, а при толщине более 12мм — двустороннюю
разделку кромок. Рекомендуемые режимы сварки угловых швов указаны в таблице:

Тип сварного шва	Толщина металла, мм	Число слоёв (проходов)	Диаметр электрода, мм	Сила тока, А
Односторонний тавровый или угловой шов со скосом кромок под углом 45°	4	1	3-4	120-160
6	1	4-5	160-220
8	1-2	4-5	160-220
12	3-4	4-6	160-300
20	6-8	4-6	160-300
Односторонний тавровый или угловой шов с двумя симметричными кромками под углом 45°	10	2-4	4-6	160-320
20	4-6	4-6	160-360
40	8-16	4-6	160-360
60	16-30	5-6	220-360

При сварке угловых многопроходных швов наклонными электродами, первый валик
наплавляют на горизонтальной поверхности. Этот валик будет помогать при выполнении
последующего валика, т.к. будет препятствовать стеканию жидкого металла из сварочной
ванны.

При сварке угловых швов электроду сообщают поперечные колебательные движения,
начиная с нижней поверхности, а затем переходить на вертикальную поверхность.
Об этом мы уже говорили на странице «Сварка
швов в нижнем положении». Необходимо выбрать оптимальную траекторию
движения электрода. При выборе правильной траектории риск возникновения непроваров
и других дефектов в сварном шве, существенно снижается.

Дополнительные материалы по теме:

Сущность ручной дуговой сваркиСварка тонкого металла электродомСварка чугуна электродамиСварка латуни электродами

Технология ручной дуговой сваркиСварка стыковых швовСварка вертикальных, горизонтальных и потолочных швов

Вопрос 25. Конструктивные требования к сварным соединениям.

Для
обеспечения высокого качества и надежной
работы сварных соединений они должны
отвечать ряду требований, диктуемых
возможностью и удобством производства
сварки, возможным уменьшением сварочных
напряжений и деформаций, полноценной
работой сварных швов в различных видах
соединений и т. д. Все эти требования
должны учитываться при проектировании
металлических конструкций.

Швы
должны иметь наименьший катет и
выполняться строго по расчету. Катет
стыковых швов диктуется толщиной
соединяемых, элементов и принимается
равной меньшей из них (при разных их
толщинах).

Наименьший
катет угловых швов 4 мм,
дальнейшая градация 5, 6, 7, 8, 10 мм и далее
через 2 мм. Угловые швы толщиной свыше
20 мм имеют большие внутренние напряжения,
и применять их не рекомендуется.

Катет
угловых швов
определяется расчетом.

Наибольший
катет углового шва в зависимости от
толщины соединяемых элементов может
быть принята
= 1,2t
(t
— наименьшая из толщин свариваемых
элементов). Кромки прокатных профилей
имеют с одной стороны закругления,
поэтому наибольшая катет углового шва
вдоль этих кромок принимается несколько
меньшей, чем толщина пера или полки
профиля. Наибольший катет углового шва
вдоль обушка уголка может достигать
1,2 t
(t—
толщина полки уголка).

При
ручной сварке за один проход может быть
выполнен шов катетом до 8 мм. В поперечном
сечении угловые швы должны иметь
соотношение катетов шва 1:1. Чтобы
уменьшить концентрации напряжений в
конструкциях, воспринимающих динамические
и вибрационные нагрузки или при
статической нагрузке, ноэксплуатируемых
с расчетной температурой ниже –40°С , а
также в любых конструкциях из высокопрочных
сталей в лобовых угловых швах соотношение
катетов принимают 1:1.5, при этом больший
катет должен быть направлен вдоль
усилия, воспринимаемого соединением.

Наименьшая
расчетная длина
углового
шва должна быть не менее
и
не менее 40 мм из-за
наличия непровара в начале и в конце
шва. Наибольшая
расчетная длина фланговых угловых швов
должна быть не более
,
так как фактически напряжение в шве по
длине распределяется неравномерно, то
при очень длинных швах его крайние точки
могут быть перенапряжены, а средняя
часть не полностью включена в работу.

Это
ограничение не распространяется на те
фланговые швы, в которых усилия передаются
по всей длине шва, например на поясные
швы сварных балок.

Конструктивная
длина шва, т.е. та длина, которая указывается
на чертежах, принимается примерно на
10 мм больше расчетной длины (определенной
по расчету), так как начало и конец шва
могут иметь непровар и кратер, поэтому
участки по 5 мм у концов шва в расчете
учитывать не следует.

Если
в конструкции применяются прерывистые
швы, то для обеспечения надежной
совместной работы соединяемых элементов
расстояние между участками швов в свету
должно быть не более 15t
в сжатых элементах и не более 30t
в растянутых и нерабочих элементах (t
– наименьшая толщина соединяемых
элементов).

Напуск
в соединениях внахлестку должен быть
не менее 5t
наиболее тонкого из соединяемых
элементов, иначе в швах могут образоваться
трещины, вызванные сварочными деформациями.

При
соединении встык листов различной
толщины, если разница в толщинах не
сталей превышает 4 мм и величина уступа
не превышает 1/8 толщины более тонкого
листа, стык может быть выполнен без
скоса кромокдля
сталей (для более прочных соответственно
2 мм и 1/12).

В
противном случае для плавного перехода
усилий в стыке необходим односторонний
или двусторонний скос
кромок
с уклоном не более 1/5.

Следует
избегать пересечений сварных швов,
близкого их расположения друг к другу
и образования швами замкнутых контуров.

Правильная настройка аппарата для сварки

Режим работы определяется 3 параметрами:

• напряжением;
• силой тока;
• скоростью движения электрода.

Настройка аппарата состоит в подборе их оптимальных значений.

На это влияют следующие факторы:

1. Толщина заготовок.
2. Материал.
3. Вид шва.

Параметры подбирают опытным путем, действуя в такой последовательности:

1. Берут ненужный фрагмент из того же материала, что и заготовки, которые нужно приварить.
2. Зачищают его шлифмашинкой до металлического блеска.
3. Выставляют на аппарате напряжение в 15-20 В и сварочный ток в 100 А.
4. Зажигают дугу и путем постепенного регулирования параметров добиваются стабильного горения с хорошей глубиной провара.
5. Фиксируют оптимальные настройки письменно или посредством фотосъемки.
6. Плавно уменьшают силу тока, пока дуга не погаснет. Записывают ампераж, при котором это произошло.
7. Возвращают регулятор на 100 А, снова зажигают дугу и увеличивают силу тока до наибольшего значения. Его тоже фиксируют.
8. Снижают напряжение на 0,5 В и тем же способом определяют минимальную и максимальную силу тока. Несколько раз повторяют это действие, с каждым разом уменьшая вольтаж.
9. Возвращаются к оптимальным настройкам.
10. В том же порядке определяют верхний и нижний пределы силы тока, несколько раз повышая напряжение с шагом в 0,5 В.

Пункты 6-10 инструкции позволяют определить крайние точки диапазона, в пределах которого можно регулировать аппарат перед работой с другими заготовками.

При настройке полуавтомата скорость подачи присадочного прутка подбирают в зависимости от силы тока: чем больше ампераж, тем быстрее должен поступать материал.

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

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.

Сварка неповоротного вертикального стыка

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вер тикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

• потолочное (позиции 1-3);
• вертикальное (позиции 4-8);
• нижнее (позиции 9-11).

Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

lmin=0,5 dэ, мм,
где dэ — диаметр электрода.

Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10-20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрыт ия швов — «замковое» соединение — зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что по требует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм.

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов.

Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сварочного тока. Рекомендует ся подбирать токовый режим но потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочною положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов:

1. Зажигают дугу постоянно на одной из кромок, а обрывают после формирования ванночки — на другой. Пауза между обрывом и зажиганием должна быть такой короткой, чтобы металл шва не успел полностью закристаллизоваться, а шлак — остыть.
2. При большой толщине металла зажигают и обрывают дугу на одной и той же кромке. Не рекомендуется зажигать дугу в том месте, где только что был ее обрыв. Нельзя не оборвав дугу, перемещать электрод вперед но разделке, а затем вновь возвращаться на шов.

Вертикальная сварка электродом

Многие новички часто задаются вопросом при изучении сварочной технологии о том, как правильно варить вертикальный шов электросваркой. На самом деле вся сложность этой техники заключается в силе тяжести. Она оказывает непосредственное воздействие на массу расплавленного металла, который, пребывая в жидком виде, устремляется вниз.

Для качественного осуществления работ сварщик должен удержать расплавленный металл на месте сваривания. Получить качественный вертикальный рубец можно, если держать стабильно горящую электрическую дугу на минимально допустимом расстоянии от конца электрода до сварочной ванны.

Технология сваривания снизу вверх

Для обеспечения полного контроля над качеством проводимых работ вертикальный рубец часто проваривают с использованием техники снизу вверх. При движении электрода снизу вверх электрическая дуга стабильно удерживает ванну с расплавом и не дает металлу растекаться. Благодаря этой технологии удается получить качественный вертикальный шов.

Чтобы обеспечить качественное сваривание металлической конструкции, перед работой подготавливают границы стыка и сварочный аппарат с расходными материалами. Границы стыка обрабатывают с учетом технических требований.

Для устранения смещения границ свариваемых поверхностей в процессе нагревания необходимо осуществить сварку коротким швом, то есть сделать несколько точечных прихваток в 1−2 см.

При выполнении вертикального стыка следует располагать электрод относительно свариваемой плоскости под углом в 45−90°. Для проведения работ по технологии сварщик должен выполнять действия по инструкции:

• Зажигать дугу контактом электрода о металл.
• Осуществлять сварку коротким швом от середины к краям по линии стыка в 3−4 местах.
• Начинать сварочные работы с нижней точки линии стыка.
• Направлять движение электрода снизу вверх, удерживая в рабочей зоне сварочную ванну.

Разновидности сварных швов

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

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

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

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

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

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:

1. Один или несколько швов, которые образуются при плавлении только основного или с добавлением присадочного металла.
2. 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.
3. 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

Дефекты сварных швов

У начинающих сварщиков часто при выполнении швов встречаются ошибки, которые приводят к появлению дефектов. Некоторые из них критичны, некоторые — нет

В любом случае, важно уметь определить ошибку, чтобы затем исправить ее.  Самые распространенные среди новичков дефекты — неодинаковая ширина шва и его неравномерное заполнение

Происходит это из-за неравномерных движений кончика электрода, изменении скорости и амплитуды движений. По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через некоторое время вообще исчезают.

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:

• чересчур большой ток сварки;
• недостаточная скорость движения;
• слишком большой зазор между кромками.

Так выглядит прожог шва при сварке

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.

Поры появляются:

• 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

Подготовка к процессу сварки

Перед скреплением трубы приводят в соответствие требуемым условиям. Для начала оценивают такие технические характеристики:

• диаметр;
• толщину стенок по всей протяженности;
• химический состав (информацию получают лабораторными методами или из технической документации).

При соответствии параметров установленным нормам приступают к подготовке, включающей следующие этапы:

• проверку ровности срезов торцевых частей;
• очищение свариваемых поверхностей до металлического блеска;
• удаление лакокрасочного покрытия, обезжиривание.

Важная часть подготовительных работ — правильная подгонка торцов.

Притупление должно составлять не более 2 мм. Таких показателей добиваются путем дополнительной обработки срезов шлифовальной машиной или торцевателем. При сварке труб большого диаметра применяют фрезерные станки.