Сварочные работы. Практический справочник - Галина Серикова

Опытным путем было установлено, что прочность шва не возрастает с увеличением его выпуклости, тем более если соединение «работает» при переменных нагрузках и вибрации. Подобное положение объясняется так: при выполнении шва с большой выпуклостью невозможно добиться плавного перехода от валика шва к основному металлу, поэтому в этой точке кромка шва как бы подрезается, и здесь в основном концентрируются напряжения. В условиях переменных и вибрационных нагрузок в этом месте сварное соединение может подвергаться разрушению. Кроме того, выпуклые швы требуют повышенного расхода электродного металла, энергии и времени, т. е. является неэкономичным вариантом.

6. По конфигурации (рис. 37):

– прямолинейные;

– кольцевые;

– вертикальные;

– горизонтальные.

Рис. 37. Сварные швы различной конфигурации: а – прямолинейный; б – кольцевой

7. По отношению к действующим силам (рис. 38):

– фланговые;

– торцовые;

– комбинированные;

– косые.

Рис. 38. Сварные швы по отношению к действующим силам: а – фланговый; б – торцовый; в – комбинированный; г – косой

Вектор действия внешних сил может быть параллельным оси шва (характерно для фланговых), перпендикулярным оси шва (при торцовых), проходить под углом к оси (для косых) или сочетать направление фланговых и торцовых сил (при комбинированных).

8. По способу удержания расплавленного металла шва:

– без подкладок и подушек;

– на съемных и остающихся стальных подкладках;

– на медных, флюсо-медных, керамических и асбестовых подкладках, флюсовых и газовых подушках.

При наложении первого слоя шва главное – суметь удержать жидкий металл в сварочной ванне. Чтобы предотвратить его вытекание, используют:

– стальные, медные, асбестовые и керамические подкладки, которые подводятся под корневой шов. Благодаря им можно увеличить сварочный ток, что обеспечивает сквозное проплавление кромок и гарантирует стопроцентный провар деталей. Кроме того, подкладки удерживают расплавленный металл в сварочной ванне, препятствуя образованию прожогов;

– вставки между свариваемыми кромками, которые выполняют те же функции, что и прокладки;

– подрубку и подварку корня шва с противоположной стороны, при этом не стремятся к сквозному проплавлению;

– флюсовые, флюсо-медные (при сварке под флюсом) и газовые (при ручной дуговой, автоматической и аргонно-дуговой сварке) подушки, которые подводят или подают под первый слой шва. Их цель – не допустить вытекания металла из сварочной ванны;

– соединения в замок при выполнении стыковых швов, которые предупреждают прожоги в корневом слое шва;

– специальные электроды, покрытие которых содержит особые компоненты, увеличивающие силу поверхностного натяжения металла и не позволяющие ему вытекать из сварочной ванны при выполнении вертикальных швов сверху вниз;

– импульсную дугу, благодаря которой происходит кратковременное расплавление металла, что способствует более быстрому охлаждению и кристаллизации металла шва.

9. По стороне, на которой накладывается шов (рис. 39):

– односторонние;

– двусторонние.

Рис. 39. Сварные швы, различающиеся своим расположением: а – односторонний; б – двусторонний

10. По свариваемым материалам:

– на углеродистых и легированных сталях;

– на цветных металлах;

– на биметалле;

– на пенопласте и полиэтилене.

11. По расположению соединяемых деталей:

– под острым или тупым углом;

– под прямым углом;

– в одной плоскости.

12. По объему наплавленного металла (рис. 40):

– нормальные;

– ослабленные;

– усиленные.

Рис. 40. Сварные швы, различающиеся по объему наплавленного металла: а – ослабленный; б – нормальный; в – усиленный

13. По расположению на изделии:

– продольные;

– поперечные.

14. По форме свариваемых конструкций:

– на плоских поверхностях;

– на сферических поверхностях.

15. По количеству наплавленных валиков (рис. 41):

– однослойные;

– многослойные;

– многопроходные.

Рис. 41. Сварные швы, различающиеся количеством наплавленных валиков: а – однослойный; б – многослойный; в – многослойный многопроходный

Перед осуществлением сварочных работ кромки соединяемых изделий, конструкций или частей должны быть соответствующим образом подготовлены, поскольку от их геометрической формы зависит прочность шва. Элементами подготовки формы являются (рис. 42):

Рис. 42. Элементы подготовки кромок

– угол разделки кромки (ά), который должен быть выполнен, если толщина металла составляет более 3 мм. Если пропустить эту операцию, то возможны такие негативные последствия, как непровар по сечению сварного соединения, перегрев и пережог металла. Разделка кромок дает возможность осуществлять сварку несколькими слоями небольшого сечения, благодаря чему структура сварного соединения улучшается, а внутренние напряжения и деформации снижаются;

– зазор между соединяемыми кромками (a). От правильности установленного зазора и подобранного режима сварки зависит, насколько полным будет провар по сечению соединения при формировании первого (корневого) слоя шва;

– притупление кромок (S), необходимое для того, чтобы придать процессу наложения корневого шва определенную устойчивость. Игнорирование этого требования приводит к пережогу металла при сварке;

– длина скоса листа в том случае, если имеется разница по толщине (L). Этот элемент позволяет обеспечивать плавный и постепенный переход от более толстой детали к тонкой, что снижает или устраняет риск концентрации напряжений в сварных конструкциях;

– смещение кромок по отношению друг к другу (δ). Поскольку это снижает прочностные характеристики соединения, а также способствует непровару металла и образованию очагов напряжений, ГОСТом 5264-80 установлены допустимые нормы, в частности смещение должно составлять не более 10 % толщины металла (максимум 3 мм).

Таким образом, при подготовке к сварке необходимо выполнить следующие требования:

– очистить кромки от загрязнений и коррозии;

– снять фаски соответствующего размера (по ГОСТу);

– установить зазор в соответствии с ГОСТом, разработанным для того или иного типа соединения.

О некоторых видах кромок уже говорилось ранее (хотя они и рассматривались в другом аспекте) при описании стыковых соединений, но тем не менее необходимо еще раз заострить на этом внимание (рис. 43).

Рис. 43. Виды кромок, подготовленных к сварке: а – со скосом обеих кромок; б – со скосом одной кромки; в – с двумя симметричными скосами одной кромки; г – с двумя симметричными скосами двух кромок; д – с криволинейным скосом двух кромок; е – с двумя симметричными криволинейными скосами двух кромок; ж – со скосом одной кромки; з – с двумя симметричными скосами одной кромки

Выбор того или иного вида кромок определяется рядом факторов:

– способом сварки;

– толщиной металла;

– способом соединения изделий, частей и пр.

Для каждого способа сварки разработан отдельный стандарт, в котором указаны форма подготовки кромок, размер шва и допустимые отклонения. Например, ручная дуговая сварка осуществляется по ГОСТу 5264-80, контактная – по ГОСТу 15878-79, электрошлаковая – по ГОСТу 1516468 и т. д.

Кроме того, имеется стандарт на графическое обозначение сварного шва, в частности ГОСТ 2.312-72. Для этого используется наклонная линия с односторонней стрелкой (рис. 44), которая указывает участок шва.

Рис. 44. Графическое обозначение сварных швов

Характеристика шва, рекомендованный способ сварки и иная информация представлены над или под горизонтальной полкой, соединенной с наклонной линией-стрелкой. Если шов видимый, т. е. находится на лицевой стороне, то характеристика шва дается над полкой, если невидимый – под ней.

К условным обозначениям сварного шва относятся и дополнительные знаки (рис. 45).

Рис. 45. Дополнительные обозначения сварного шва: а – прерывистый шов с цепной последовательностью участков; б – прерывистый шов с шахматной последовательностью участков; в – шов по замкнутому контуру; г – шов по незамкнутому контуру; д – монтажный шов; е – шов со снятым усилением; ж – шов с плавным переходом к основному металлу

Для различных видов сварки приняты буквенные обозначения:

– дуговая сварка – Э, но поскольку этот вид наиболее распространенный, то в чертежах буква может и не указываться;

– газовая сварка – Г;

– электрошлаковая сварка – Ш;

– сварка в среде инертных газов – И;

– сварка взрывом – Вз;

– плазменная сварка – Пл;

– контактная сварка – Кт;

– сварка в углекислом газе – У;

– сварка трением – Тр;

– холодная сварка – Х.