Классификация сварочных швов и соединений

Классификация сварных швов

Сварные швы по внешнему виду подразделяются на

  • нормальные (плоские);
  • выпуклые (усиленные) и
  • вогнутые (ослабленные).

Выпуклые сварные швы лучше работают при статических (постоянных) нагрузках, однако они неэкономичны. Нормальные и вогнутые швы лучше подходят при динамических и знакопеременных нагрузках, поскольку за счет более плавного перехода от основного металла к сварному шву снижается вероятность возникновения концентрации напряжений, приводящих к разрушению шва.

По выполнению сварные швы могут быть односторонними и двусторонними.

По количеству слоев сварка бывает однослойной и многослойной, по числу проходов – однопроходной и многопроходной.

Многослойный шов используется при сварке толстого металла, а также чтобы уменьшить зону термического влияния. Проход – однократное перемещение источника тепла в одном направлении при сварке или наплавке. Валиком называется часть металла сварного шва, которая была наплавлена за один проход. Слой сварного шва – металл шва, состоящий из одного, двух или нескольких валиков, которые размещены на одном уровне поперечного сечения шва.

В зависимости от протяженности сварные швы бывают непрерывными и прерывистыми. Стыковые швы обычно делают непрерывными. Угловые швы могут быть выполнены

  • непрерывными;
  • односторонними прерывистыми;
  • двусторонними цепными;
  • двусторонними шахматными;
  • а также могут быть точечными.

По направлению действующего усилия сварные швы делятся на

  • продольные (фланговые) – направление действующего усилия параллельно оси сварного шва;
  • поперечные (лобовые) – направление действующего усилия перпендикулярно оси сварного шва;
  • комбинированные – сочетание продольного и поперечного швов;
  • косые – направление действующего усилия размещено под углом к оси сварного шва.

По положению в пространстве швы подразделяются на:

  • нижние (Н);
  • «в лодочку» (Л);
  • горизонтальные (Г);
  • полугоризонтальные (Пг);
  • полувертикальные (Пв);
  • вертикальные (В);
  • полупотолочные (Пп);
  • потолочные (П).

По назначению сварные швы бывают

  • прочные;
  • плотные (герметичные);
  • прочно-плотные.

В зависимости от условий работы сварного изделия швы делятся на

  • рабочие, предназначенные непосредственно для нагрузок;
  • нерабочие (связующие или соединительные), используемые только для соединения частей сварного изделия.

По ширине сварные швы подразделяются на

  • ниточные с шириной шва равной или незначительно превышающей диаметр электрода, выполняются без поперечных колебательных движений сварочного электрода;
  • уширенные, которые выполняют с поперечными колебательными движениями электрода.

Классификация сварных соединений и швов

#1 Andrew

Сварным соединением как конструктивным элементом называют участок конструкции, в котором отдельные ее элементы соединены с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла со структурными и другими изменениями в результате термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла. Сварной шов представляет собой закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии.

Разделение этих понятий необходимо потому, что сварной шов как связующая часть соединяемых элементов определяет геометрическую форму, сплошность, прочность и другие свойства металла непосредственно в месте сварки. Свойства сварного соединения определяются свойствами металла самого шва и зоны основного металла, прилегающего к шву, с измененной структурой и во многих случаях с измененными свойствами — зоны термического влияния. Необходимо учитывать и некоторую часть основного металла, прилегающую к зоне термического влияния и определяющую концентрацию напряжений в месте перехода от металла шва к основному металлу й пластических деформаций в зоне термического влияния, что отражается на характере и распределении усилий, действующих в сварном соединении.

По форме сопряжения свариваемых элементов можно выделить следующие основные типы сварных соединений: стыковые (рис. 1,а), тавровые (рис. 1, б и в), угловые (рис. 1, г), нахлесточные (рис. 1,д).

Сварные швы подразделяют по форме поперечного сечения на стыковые (рис. 2, а) и угловые (рис. 2, б). Разновидностью этих типов являются швы пробочные (рис. 2, в) и прорезные (рис. 2, г), выполняемые в нахлесточных соединениях. По форме в продольном направлении различают швы непрерывные и прерывистые.

С помощью стыковых швов образуют в основном стыковые соединения (рис. 1, а), с помощью угловых швов — тавровые, крестовые, угловые и нахлесточные соединения (рис. 1, б-д), с помощью пробочных и прорезных швов могут быть образованы нахлесточные и иногда тавровые соединения.

Стыковые швы, как правило, выполняют непрерывными; отличительным признаком для них обычно служит форма разделки кромок соединяемых деталей в поперечном сечении. По этому признаку различают следующие основные типы стыковых швов: с отбортовкой кромок (рис. 3, а); без разделки кромок — одно-сторонние и двусторонние (рис. 3, б); с разделкой одной кромки — односторонней, двусторонней; с прямолинейной или криволинейной формой разделки (рис. 3, е); с односторонней разделкой двух кромок; с V-образной разделкой (рис. 3, г); с двусторонней разделкой двух кромок; Х-образной разделкой (рис. 3, д). Разделка может быть образована прямыми линиями (скос кромок) либо иметь криволинейную форму (U-образная разделка, рис. 3, е).

Угловые швы различают по форме подготовки свариваемых кромок в поперечном сечении и сплошности шва по длине. По форме поперечного сечения швы могут быть без разделки кромок (рис. 4, а), с односторонней разделкой кромки (рис. 4, б), с двусторонней разделкой кромок (рис. 4, в).

По протяженности угловые швы могут быть непрерывными (рис. 5, а) и прерывистыми (рис. 5, б), с шахматным (рис. 5, в) и цепным (рис. 5, г) расположением отрезков шва. Тавровые, нахлесточные и угловые соединения могут быть выполнены отрезками швов небольшой протяженности — точечными швами (рис. 5, д).

Пробочные швы по своей форме в плане (вид сверху) обычно имеют круглую форму и получаются в результате полного проплавления верхнего и частичного проплавления нижнего листов — их часто называют электрозаклепками, либо путем проплавления верхнего листа через предварительно проделанное в верхнем листе отверстие.

Прорезные швы, обычно удлиненной формы, получаются путем приварки верхнего (накрывающего) листа к нижнему угловым швом по периметру прорези. В отдельных случаях прорезь может заполняться и пол-ностью.

Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента: зазор b, притупление с, угол скоса кромки beta и угол разделки кромок alfa, равный beta или 2 beta

Существующие способы дуговой сварки без разделки кромок позволяют сваривать металл ограниченной толщины при односторонней сварке ручной — до 4 мм, механизированной под флюсом — до 18 мм). Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки. Угол скоса кромки обеспечивает определенную величину угла разделки кромок, что необходимо для доступа дуги в глубь соединения и полного проплавления кромок на всю их толщину.

Стандартный угол разделки кромок в зависимости от способа варки и типа соединения изменяется в пределах от 60 ± 5 до 20 ± 5 градусов. Тип разделки и величина угла разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6- 1,7 раза. Уменьшается время на обработку кромок. Правда, в этом случае возникает необходимость вести сварку с одной стороны 1ва в неудобном потолочном положении или кантовать свариваете изделия.

Читайте также  Сварка оцинкованной стали электродом

Притупление с обычно составляет 2 ± 1 мм. Его назначение — обеспечить правильное формирование и предотвратить прожоги в вершине шва. Зазор b обычно равен 1,5-2 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара вершины шва, но в отдельных случаях при той или иной технологии зазор может быть равным нулю или достигать 8-10 мм и более.

Для всех типов швов важны полный провар кромок соединяемых элементов и внешняя форма шва как с лицевой стороны (так называемое усиление шва), так и с обратной стороны, т. е. форма так называемого обратного валика. В стыковых, особенно односторонних швах трудно проваривать кромки притупления на всю их толщину без специальных приемов, предупреждающих прожог и обеспечивающих хорошее формирование обратного валика.

Важное значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соединения при динамических нагрузках. В угловых швах также бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину (см. рис. 1, б и в), особенно при сварке наклонным электродом. Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, что снижает концентрацию напряжений в месте перехода и повышает прочность соединения при динамических нагрузках.

Сообщение отредактировал Andrew: 16 Март 2015 17:19

Сварочные швы: виды сварных соединений и классификация способов сварки

Порой сварщику приходится собирать конструкцию по чертежам. В документах обозначаются места, где предположительно должны быть сварочные швы. Чтобы правильно все собрать, необходимо знать виды сварных швов и их классификацию, а также научиться варить в нужном пространственном положении. Рассмотрим типы соединений, отличия швов, технику наложения и возможные дефекты.

В этой статье:

  • Что такое сварочное соединение
  • Виды сварочных швов
  • Виды пространственных положений сварных швов
  • Подготовка к свариванию
  • Классификация сварных швов
  • Дефекты швов
  • Требования к сварным швам
  • Что влияет на качество сварного соединения

Что такое сварочное соединение

Сварочное соединение — это неразъемное соединение двух частей, полученное путем плавления кромок. Для усиления и заполнения места стыковки применяется присадочный металл, перемешиваемый с основным. Процесс расплавления ведется:

  • покрытым плавящимся электродом (для ММА сварки);
  • вольфрамовым электродом (для метода TIG);
  • проволокой от горелки (для MIG сварки).

    При РДС сварке образуется шлаковая корочка, которую отбивают специальными молотками. Еще она появляется при электросварке с флюсом. В остальных методах швы сразу чистые и доступны для осмотра.

    Один кабель от источника тока выступает массой и подключается к изделию, а второй заканчивается держателем или горелкой и находится в руках у сварщика. За счет температуры дуги до 5000 градусов осуществляется плавка металла и выполнение стыков. Сварочные соединения считаются одними из самых быстрых и прочных, поэтому активно используются на строительстве, изготовлении автомобилей, судов и т. д.

    Виды сварочных швов

    Согласно ГОСТ 5264-80, существует несколько основных видов сварных швов:

    Кроме этого, ГОСТ 16037-80 описывает виды стыковых швов труб. Они могут соединяться стык в стык по прямой линии или с уклоном. В документе прописана технология, когда требуется выполнить соединение с изгибом, ответвлением. За счет полой конструкции внутри трубы такие соединения не схожи с другими и вынесены в отдельную категорию, чтобы сварщик не путался в видах стыковых швов при сборке.

    Если свариваемые детали очень узкие, например две арматуры требуется соединить торцами, то такие швы называются торцевые или стыковые. Они отдельно описаны в ГОСТ 14098-2014. Арматуру можно варить так же крест-накрест или внахлест.

    Виды пространственных положений сварных швов

    Все перечисленные виды сварных швов могут выполняться в следующих пространственных положениях:

    Еще бывают горизонтальные швы на вертикальной поверхности. Их сложность состоит в том, что металл больше стекает на нижнюю сторону, а вверху остаются подрезы и непровары. Для качественного выполнения требуется снижать силу тока, а иногда вести шов прерывистой дугой.

    Подготовка к свариванию

    Чтобы шов был качественным, требуется правильная подготовка сторон к свариванию. Если металл толще 5 мм, выполняется односторонняя разделка кромок с углом 45º. При толщине пластин 10 мм разделка требуется с двух сторон. Без такой подготовки металл не получится проплавить глубоко и соединение будет поверхностным. Исходя из этого виды фасок бывают:

  • V-образными;
  • Y-образными;
  • X-образными;
  • U-образными.

    Ржавый металл приводит к нестабильному горению дуги, «плевкам» шлака. Стороны в зоне сварки (минимум по 20 мм от линии соединения) требуется зачистить от ржавчины, следов краски, масла. Если предстоит варить тонкий металл 1-1.5 мм встык, используется медная подложка, предотвращающая прожоги.

    Чтобы заготовку не повело при сварке, предварительно выполняются прихватки, причем они должны быть с двух сторон. Это относится ко всем видам соединений.

    Классификация сварных швов

    Кроме вида соединения и положения шва в пространстве, стыки классифицируются по технике выполнения шва и дополнительным характеристикам.

    Положение электрода во время сварочного процесса

    Сварку можно вести покрытым электродом, удерживая его относительно плоскости изделия под разными углами:

    Движения электрода

    Внешний вид шва во многом зависит от движения электрода. На соединениях без зазора обычно никаких колебательных движений не требуется — электрод ведется ровно, обеспечивая мелкую чешую и равномерную ширину. Важно только правильно подобрать скорость, чтобы кромки успевали проплавляться и не прожигался основной металл. Для заполнения широких швов сварщики используют поперечно-колебательные движения в виде:

  • круглой или квадратной спирали;
  • восьмерок;
  • треугольников;
  • зигзагов;
  • полумесяцев.

    По конфигурации

    Линия стыковки определяет будущую конфигурацию сварного шва, которая возможна:

  • прямолинейная;
  • криволинейная;
  • кольцевая.

    По степени выпуклости

    Степень выпуклости называется катетом сварного шва. Исходя из параметров наложенного валика катет бывает:

  • Положительным — выпуклый шов, требует больше наплавленного металла и низкой скорости выполнения. Подходит для ответственных конструкций, герметичных стыков труб, резервуаров.
  • Отрицательным — вогнутый шов, выполняемый на повышенной скорости, отличается меньшей прочностью. Допустим на неответственных соединениях, емкостях, в которых нет жидкостей или пара.
  • Нулевой — валик ровный, без выпуклостей и вогнутостей. Применим на изделиях, работающих с низким давлением до 10 атм.

    Чем больше высота валика, тем прочнее шов и тем сложнее его сломать на излом.

    По протяженности

    Если требуется повышенная прочность или герметичность соединения, то выполняются сплошные сварочные швы. Это требует больше времени и увеличенного расхода присадочного металла. Когда нагрузки на конструкцию невысокие, допустимы прерывистые швы по 2-3 см длиной. Это обеспечивает целостность изделия, сокращает время на сварку и экономит электроды/проволоку полуавтомата.

    По количеству проходов

    Для листов металла 2-4 мм достаточно одного прохода, чтобы проварить соединение. Более толстые стороны нуждаются в разделке кромок и нескольких проходах. Такие швы называются двухпроходными, трехпроходными, многопроходными.

    По виду сварки

    Сварочные соединения возможны при помощи:

  • покрытого электрода и источника тока;
  • неплавящегося вольфрамового электрода в среде аргона;
  • плавящейся проволоки в среде углекислоты, аргона или их смеси;
  • проволоки в среде защитного газа с дополнительной засыпкой места соединения флюсом;
  • пламени газовой горелки, работающей от смеси пропана/ацетилена и кислорода, с подачей присадочной проволоки свободной рукой сварщика.

    Читайте также  Электросварка чугуна электродами по чугуну

    Дефекты швов

    Основными видами дефектов сварных соединений являются:

    Требования к сварным швам

    Качество сварных швов оценивается методами неразрушающего и разрушающего контроля. К первым относится ультразвук и просветка швов рентгеном. Такие проверки выполняются на особо ответственных стыках, подвергающихся высоким нагрузкам.

    При разрушающем контроле образцы швы проверяют на растяжение, излом, исходя из чего оценивают:

  • ударную вязкость металла шва;
  • временное сопротивление разрыву;
  • твердость металла шва.

    Необходимый уровень каждой характеристики прописывается в чертежах по сварке.

    Что влияет на качество сварного соединения

    Качество шва зависит от:

  • правильности выбора силы тока;
  • качества электродов (обмазка, металл стержня);
  • техники выполнения и опытности сварщика;
  • дополнительных функций сварочного аппарата, облегчающих сварку;
  • доступности зоны соединения.

    Источник видео: FUBAG

    Заточенным стержнем электрода выковыряйте шлак из кратеров и непроваренных мест. Добавьте на 10-20 А силу тока и не спеша пройдитесь по дефектным местам сварочной дугой. Затем перекройте все сплошным швом, накладываемым с одинаковой скоростью, чтобы выровнять поверхность.

    Если исправить дефекты не получилось, сточите шов шлифовальным кругом болгарки, и наложите его заново.

    Классификация сварных швов и соединений

    Сварочные швы – зоны сварных соединений, которые образованы первоначально расплавленным, а затем кристаллизованным при остывании металлом.

    Параметры сварочных швов

    Срок службы всей сварочной конструкции зависит от качества сварочных швов. Качество сварки характеризуется следующими геометрическими параметрами сварного шва:

    • Ширина – расстояние между его краями;
    • Корень – внутренняя часть , противоположная его внешней поверхности;
    • Выпуклость – наибольший выступ от поверхности соединяемого металла;
    • Вогнутость – наибольший прогиб от поверхности соединяемого металла;
    • Катет – одна из равных сторон треугольника, вписанного в поперечное сечение двух соединяемых элементов.

    Какие бывают сварочные швы и соединения, классификация

    В таблице 1 приведены основные типы сварочных соединений, сгруппированные по форме поперечного сечения.

    По способу выполнения:

    • Двухсторонние – сварка с двух противоположных сторон с удалением корня первой стороны;
    • Однослойные – выполнение за один «проход», с одним наплавленным валиком;
    • Многослойные – число слоев равно числу «проходов». Применяется при большой толщине металла.

    По степени выпуклости:

    • Выпуклые – усиленные;
    • Вогнутые – ослабленные;
    • Нормальные – плоские.

    На выпуклость шва влияют используемые сварочные материалы, режимы и скорость сварки, ширина разделки кромок.

    По положению в пространстве:

    • Нижние – сварка ведется под углом 0° – наиболее оптимальный вариант, высокие производительность и качество;
    • Горизонтальные – сварка ведется под углом от 0 до 60° требуют повышенной
    • Вертикальные- сварка ведется под углом от 60 до 120° квалификации сварщика;
    • Потолочные – сварка ведется под углом от 120 до 180° – наиболее трудоемкие, небезопасные, сварщики проходят специальное обучение.

    По протяженности:

    • Сплошные – самые распространенные;
    • Прерывистые – негерметичность конструкции.

    Виды сварных соединений и швов по взаимному расположению:

    • Расположены по прямой линии;
    • Расположены по кривой линии;
    • Расположены по окружности.

    По направлению действующего усилию и вектору действия внешних сил:

    • фланговые – вдоль оси сварного соединения;
    • лобовые – поперек оси сварного соединения;
    • комбинированные – сочетание фланговых и лобовых;
    • косые –под некоторым углом к оси сварного соединения.

    Виды сварных швов по форме свариваемых изделий:

    • на плоских поверхностях;
    • на сферических.

    Виды швов зависят также от толщины рабочего материала и от длины самого стыка:

    • короткие – не > 25 см, при этом сварка производится способом «за один проход»;
    • средние – длиной Разделка кромок под сварку

    Для создания прочного и качественного сварного шва кромки соединяемых изделий проходят необходимую подготовку и им придается определенная форма (V, X, U, I, K, J, Y – образная). Во избежание прожога подготовку кромок можно выполнять при толщине металла не менее 3 мм.

    Порядок подготовки кромок:

    1. Очищение краев металла от ржавчины и загрязнений;
    2. Снятие фасок определенного размера – в зависимости от способа сварки;
    3. Величина зазора – в зависимости от типа сварных соединений.

    Параметры подготовки кромок:

    • Угол разделки кромок – α;
    • Зазор между кромками –b;
    • Притупление кромок –c.

    В таблице 2 приведены особенности подготовки кромок в зависимости от толщины металла.

    Pereosnastka.ru

    Обработка дерева и металла

    Сварные швы подразделяются по виду сварного соединения и геометрическому очертанию сечения шва на стыковые и угловые. Стыковой шов характеризуется шириной (b) и усилением Лв, глубиной провара hn, угловой — Катетом К, шириной В, толщиной Н. Стыковые швы применяют для выполнения стыковых, торцовых, отбортованных, а иногда и угловых соединений. Угловые швы применяют в нахлесточных, тавровых и угловых соединениях. Размеры сечения швов установлены ГОСТ 5264—69.

    По форме наружной поверхности стыковые швы могут быть плоские или выпуклые. Угловые швы могут выполняться и вогнутыми. Сварные соединения с выпуклыми швами лучше работают на статическую нагрузку, чем соединения с плоскими или вогнутыми швами. Однако швы со слишком большой выпуклостью вследствие большого количества наплавленного металла неэкономичны. Стыковые соединения с плоскими швами и угловые, тавровые и нахлесточные соединения с вогнутыми швами лучше работают на динамическую или знакопеременную нагрузку, чем соединения с выпуклыми швами. Это объясняется тем, что при плоских и вогнутых швах нет резких переходов от основного к наплавленному металлу, в которых имеется концентрация напряжений и от которых может начаться разрушение соединения. В соответствии со стандартом допускается выпуклость шва при нижней сварке до 2 мм и не более 3 мм для швов, выполненных в остальных положениях. Вогнутость допускается во всех случаях не более 3 мм.

    По положению в пространстве различают швы нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные.

    Сварка нижних швов наиболее удобна, легко поддается меха низации. Наиболее сложен и труден потолочный шов, выполне ние которого требует специальной тренировки. Выполнение гори зонтальных и вертикальных швов на вертикальной плоскости не сколько труднее, чем нижних, но легче потолочных. Вертикаль ные, горизонтальные и потолочные швы в большинстве случаев применяют в строительстве и монтаже крупных сооружений и значительно реже — в заводских условиях, где с помощью приспособлений удается почти полностью сваривать конструкцию только в нижнем положении. Многие сварщики высокой квалификации выполняют вертикальные швы с лучшим качеством, чем нижние, так как в этом случае из сварочной ванны легче удаляются загрязнения и металл шва становится чище, плотнее и прочнее.

    По отношению к направлению действующих усилий швы подразделяются на фланговые (боковые) и продольные, оси которых параллельны направлению усилия; лобовые, оси которых перпендикулярны к направлению усилия; комбинированные и косые.

    По протяженности различают швы сплошные и прерывистые. Прерывистый шов может быть цепным или шахматным. Цепной шов представляет собой двусторонний прерывистый шов таврового соединения, в котором участки сварки и промежутки расположены по обеим сторонам стенки один против другого. Шахматный шов — двусторонний прерывистый шов таврового соединения, в котором промежутки на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва на другой стороне. Расстояние от начала проваренного участка шва до начала следующего участка называется шагом шва. Прерывистые швы применяют в соединениях, не требующих герметичности (непроницаемости) и когда сплошные швы слабо нагружены. Сварные соединения со сплошными швами лучше выдерживают знакопеременную нагрузку и меньше поддаются коррозии, чем соединения с прерывистыми швами. Особо ответственные сварные изделия, как правило, выполняются со сплошными швами.

    Читайте также  Коэффициент прочности продольного сварного шва

    По условиям работы швы подразделяются на рабочие, воспринимающие внешние нагрузки, и связующие (соединительные швы), предназначенные только для скрепления частей изделия. Связующие швы часто называют нерабочими швами.