Сварные швы ручной дуговой сварки

Виды сварочных швов и техника их выполнения

Сварочный шов – неразъемное соединение, получаемое в результате сварки. Задача каждого сварщика – получение качественного сварного шва, которое гарантирует надежное соединение элементов. Для выполнения поставленной задачи нужно знать виды сварочных швов и техники их выполнения.

Основные виды сварочных швов

В первую очередь все швы делят по способу соединения деталей. По данному признаку выделяют следующие виды швов:

стыковые – получаемые между заготовками, примыкающими торцевыми поверхностями друг к другу,
нахлесточные – получаемые за счет наложения деталей друг на друга с частичным перекрытием,
тавровые – получаемые за счет приваривания торцевой поверхности одной заготовки к плоскости другой заготовки,
угловые – получаемые между заготовками, расположенными под углом друг к другу, шов получается в месте примыкания деталей,
торцевые – получаемые за счет сваривания торцов заготовок.

Стыковые швы

Стыковые швы являются самыми распространенным видом швов. Они используются при сварке металлических листов или труб различной толщины. Для сварки заготовки должны быть надежно зафиксированы. Между деталями остается небольшой зазор – около 1-2мм. В процессе сварки он заполняется расплавленным металлом заготовок или присадочным материалом.

Различают односторонние и двухсторонние швы. При односторонней сварке шов формируется только на одной стороне деталей. В случае двухстороннего шва сварка проводится на обеих сторонах заготовок.

В зависимости от толщины свариваемых деталей для стыковых швов по-разному готовят сварочные кромки. Соответственно этому различают формы:

с отбортовкой – для деталей толщиной до 4мм,
без скоса – для деталей толщиной до 8мм,
с V-образным скосом – для деталей толщиной от 3 до 60мм,
с X-образным скосом – для деталей толщиной от 8 до 120мм,
с K-образным скосом – для деталей толщиной от 8 до 100мм,
с криволинейным скосом – для деталей толщиной от 15 до 100мм.

Для тонких деталей возможна стыковая сварка без обработки кромок или с обработкой только на одной стороне.

Нахлесточные швы

При выполнении швов внахлест поверхности свариваемых деталей параллельны друг другу и частично друг друга перекрывают. Такие швы считаются самыми простыми и удобными для практики неопытных сварщиков.

Сварка швами внахлест всегда выполняется с двух сторон. Кромка каждой заготовки должна быть приварена к поверхности другой. Кромки подготавливаются без скоса. Угол наклона электрода при выполнении сварки должен быть в пределах 15^o-45^o. Если угол наклона будет выходить за эти пределы, то шов «заползет» на одну и сторон стыка.

Тавровые швы

Тавровые швы выполняются привариванием торца одной заготовки к боковой поверхности другой заготовки и в разрезе напоминают букву Т. Чаще всего сварка проводится под прямым углом, но возможно и другие варианты. В процессе сварки заполняется угол, образованный между деталями. Поэтому важно обеспечить глубокое проплавление деталей. Обычно это достигается за счет использования методов автоматической сварки.

Тавровые швы всегда двухсторонние. Форма подготовленных кромок возможна без скоса и с одним или двумя скосами одной кромки. Обрабатывается только привариваемый торец. Как правило, без скоса свариваются детали небольшой толщины – от 2 до 40мм. Для деталей толщиной от 8 до 100мм производится обработка кромки.

При сваривании тавровых швов важно знать их особенность: получаемые швы в итоге прочнее основного металла. Поэтому перед сварочными работами нужно проводить расчеты по получаемому сопротивлению материалов. Это необходимо, чтобы избежать неравномерной прочности деталей, разной стойкости к нагреву и охлаждению и другим скрытым дефектам.

Угловые швы

Угловые швы часто относят к подвиду тавровых швов. Но при этом угловые швы больше распространены, чем тавровые. По форме угловые швы напоминают букву Г. Угол между деталями может быть любой, но чаще всего – прямой. В работе необходимо выполнять правила геометрии шва: ширину, изогнутость, выпуклость шва и корень стыка.

При работе с угловыми швами главной проблемой является стекание металла по углу или с вертикальной поверхности на горизонтальную. Поэтому важно контролировать ровное ведение электрода, соблюдая углы наклона. Так для сварки листов разной толщины нужно держать электрод под углом 60^o по отношению к более толстой заготовке. В результате основное тепло придется на более толстую деталь, а более тонкая не перегреется и не прогорит.

Угловые швы бывают односторонние и двухсторонние. Для двухстороннего шва сварка выполняется и на внутреннем, и на внешнем угле. Возможна сварка без обработки кромок или скосами. Скос может выполняться с одной или с двух сторон одной кромки. Вторая кромка при этом не обрабатывается.

Прочность угловых швов ниже прочности основного металла. Этот момент нужно учитывать при проектировании и проведении работ.

Торцевые швы

Торцевые швы используются для сваривания деталей разной формы, прилегающими друг к другу боковыми поверхностями. Угол прилегания может находиться в пределах от 0^o до 30^o. Такая сварка подходит для работы как с тонкими, так и с толстыми металлами, а также для сварки деталей разной толщины. Перед сваркой выполняется разделка кромок под односторонние скосы.

Торцевые швы отличаются высокой выносливостью к нагрузкам. Но при этом возможно попадание влаги или загрязнений между поверхностями деталей, что в будущем приведет к коррозии. Особенно это вероятно при наличии непроваров.

Другие критерии классификации сварных соединений

Кроме способа соединения деталей швы различаются по другим параметрам:

по форме шва различают выпуклые и плоские швы,
по протяженности бывают сплошные и прерывистые швы,
по положению свариваемых поверхностей в пространстве бывают горизонтальные, вертикальные, потолочные и нижние швы и другие классификации.

Перед началом работ важно определить вид сварочного шва по всем параметрам. Это поможет подобрать оптимальную технику выполнения сварки в каждом конкретном случае. Например, сварка углового соединения в вертикальном положении потребует более тщательной подготовки, чем сварка стыкового шва в нижнем положении.

Виды сварных соединений и швов

Сеть профессиональных контактов специалистов сварки

Неразъемное соединение, выполненное сваркой, называется сварным соединением. В зависимости от взаимного расположения в пространстве соединяемых деталей различают соединения:

Стыковые сварные соединения (Рис. 1, а) – свариваемые элементы располагаются в одной плоскости или на одной поверхности. Устанавливается 32 вида стыковых соединений. Обозначаются С1, С2, С3, С4 и т.д.
Нахлесточные сварные соединения (Рис. 1, б). Свариваемые элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга. Величина перекрытия должна быть в пределах 3-420 мм. Обозначаются Н1, Н2.
Тавровые сварные соединения(Рис. 1, в). Отличительной особенностью этих соединений является то, что одна из соединяемых деталей торцом устанавливается на поверхности другой и приваривается, образуя в сечении как бы букву Т (отсюда и название – тавровое). Обозначаются Т3, Т6 и т.д.
Угловые сварные соединения (Рис. 1, г) – сварное соединение двух элементов, расположенных под прямым углом и сваренных в месте примыкания их краев.

Рисунок 1. Типы сварных соединений.

а) стыковое; б) нахлесточное; в) тавровое; г) угловое.

Обозначаются согласнo ГОСТ 5264-80 У1, У2, У3 и т.д.

По виду сварного соединения – стыковые и угловые.

По положению сварного соединения в котором выполняются сварные швы бывают: «в лодочку» нижние, полугоризонтальные, горизонтальные, полувертикальные, вертикальные, полупотолочные и потолочные.

По конфигурации сварного соединения швы бывают прямолинейные кольцевые и криволинейные.

По протяженности сварного соединения – сплошные и прерывистые.

По применяемому виду сварки разделяются на швы ручной дуговой сварки, автоматической и механизированной под флюсом, швы дуговой сварки в защитных газах, швы электрошлаковой сварки, электрозаклепочные, контактной, газовой, паянных соединений.

По способу удержания сварочной ванны: на швы, выполненные без прокладок и подушек, на съемных и остающихся стальных прокладках, на медных, флюса медных, керамических и асбестовых подкладках.

По количеству наложения швов бывают односторонние, двусторонние, многослойные и многопроходные.

По применяемому для сварки материалу швы сварных соединений подразделяются на швы из углеродистых и легированных сталей, швы цветных металлов, биметалла, винипласта и полиэтилена.

По расположению свариваемых деталей относительно друг друга швы могут быть под острым, тупым, прямым углом, а также располагаться в одной плоскости.

По действующему на шов усилию швы бывают фланговые, лобовые, комбинированные и косые.

По объему наплавленного металла нормальные, ослабленные и усиленные швы.

По форме свариваемой конструкции на изделии продольные и поперечные.

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

Ручная дуговая сварка металлическим электродом (MMA, SMAW или сварка электродом)

Ручная дуговая сварка металлическим электродом была впервые изобретена в России в 1888 году. Она включала стержень из чистого металла без флюсового покрытия для создания защитной газовой защиты. Электроды с покрытием не разрабатывались до начала 1900-х годов, когда в Швеции был изобретен процесс Кьельберга, а в Великобритании был введен квазидуговой метод. Стоит отметить, что электроды с покрытием медленно внедрялись из-за их высокой стоимости. Однако было неизбежно, что по мере роста спроса на качественные сварные швы ручная дуга по металлу стала синонимом электродов с покрытием. Когда дуга зажигается между металлическим стержнем (электродом) и заготовкой, и стержень, и поверхность заготовки плавятся, образуя сварочную ванну из расплавленного металла. Одновременное расплавление флюсового покрытия на стержне приводит к образованию газа и шлака, которые защищают сварочную ванну от окружающей атмосферы. Шлак затвердеет и остынет, и его необходимо срезать с валика сварного шва после завершения сварки (или перед наплавкой следующего прохода).

Этот процесс позволяет производить только короткие сварные швы до того, как потребуется вставить новый электрод в держатель сварочного электрода. Проплавление низкое, а качество готового наплавленного металла в значительной степени зависит от навыков сварщика.

Типы флюсов/электродов

Чтобы зажечь дугу между электродом и основным металлом, например, углеродистой сталью, и получить сварной шов хорошего качества, сварщики должны убедиться, что их сварочные аппараты оснащены подходящими электродами. Стабильность дуги, глубина проплавления, скорость осаждения металла и позиционные возможности в значительной степени зависят от химического состава флюсового покрытия на электроде. Электроды можно разделить на три основные группы:

Целлюлозный
Рутил
Базовый

Целлюлозные электроды содержат большое количество целлюлозы в покрытии и характеризуются глубоко проникающей дугой и высокой скоростью выгорания, что обеспечивает высокую скорость сварки. Сварочный нагар может быть грубым, а с жидким шлаком удаление шлака может быть затруднено. Эти электроды просты в использовании в любом положении и известны тем, что используются в технике сварки «дымоход».

Характеристики:

глубокое проникновение во всех положениях
пригодность для вертикальной сварки вниз
достаточно хорошие механические свойства
высокий уровень образования водорода - риск растрескивания в зоне термического влияния (ЗТВ)

Рутиловые электроды содержат большое количество оксида титана (рутила) в покрытии. Оксид титана способствует легкому зажиганию дуги, плавной работе дуги и малому разбрызгиванию. Эти электроды являются электродами общего назначения с хорошими сварочными свойствами. Их можно использовать с источниками переменного и постоянного тока и во всех положениях. Электроды особенно подходят для сварки угловых соединений в горизонтальном/вертикальном (Г/В) положении.

Особенности:

умеренные механические свойства металла сварного шва, такие как предел прочности при растяжении
хороший профиль борта из вязкого шлака
Возможна позиционная сварка с жидким шлаком (содержащим фторид)
легко удаляемый шлак

Основные электроды содержат большое количество карбоната кальция (известняк) и фторида кальция (плавиковый шпат) в покрытии. Это делает их шлаковое покрытие более текучим, чем рутиловое покрытие - оно также является быстрозастывающим, что облегчает сварку в вертикальном и потолочном положении. Эти электроды используются для сварки изделий среднего и большого сечения, где требуется более высокое качество сварного шва, хорошие механические свойства и устойчивость к растрескиванию (за счет высокой жесткости).

Особенности:

Наплавленный металл с низким содержанием водорода
требует высоких сварочных токов/скоростей
плохой профиль борта (выпуклый и грубый профиль поверхности)
удаление шлака затруднено

Металлические порошковые электроды содержат добавку металлического порошка к флюсовому покрытию для увеличения максимально допустимого уровня сварочного тока. Таким образом, для данного размера электрода скорость осаждения металла и эффективность (процент осажденного металла) увеличиваются по сравнению с электродом, не содержащим порошка железа в покрытии. Шлак обычно легко удаляется. Электроды из железного порошка в основном используются в плоском и вертикальном положениях, чтобы воспользоваться преимуществами более высокой скорости осаждения. Эффективность от 130 до 140% может быть достигнута для рутиловых и основных электродов без заметного ухудшения характеристик дуги, но дуга имеет тенденцию быть менее сильной, что снижает проникновение валика.

Источник питания

Электроды могут работать от источников переменного и постоянного тока. Не все электроды постоянного тока могут работать от источников переменного тока, однако электроды переменного тока могут использоваться как от переменного, так и от постоянного тока.

Сварочный ток

Уровень сварочного тока определяется размером электрода - производители рекомендуют нормальный рабочий диапазон и силу тока. Типичные рабочие диапазоны для выбора размеров электродов показаны в таблице. Как правило, при выборе подходящего уровня тока электроду требуется около 40 А на миллиметр (диаметр). Таким образом, предпочтительный уровень тока для электрода диаметром 4 мм составляет 160 А, но допустимый рабочий диапазон составляет от 140 до 180 А.

Что нового

Транзисторная (инверторная) технология теперь позволяет производить очень маленькие и сравнительно легкие источники питания. Эти источники питания находят все более широкое применение для сварки на стройплощадке, где их можно легко транспортировать с работы на работу. Поскольку они имеют электронное управление, для сварки TIG и MIG доступны дополнительные устройства, которые повышают гибкость. Электроды теперь доступны в герметичных контейнерах. Эти вакуумные пакеты избавляют от необходимости запекать электроды непосредственно перед использованием. Однако, если контейнер был открыт или поврежден, важно, чтобы электроды были повторно высушены в соответствии с инструкциями производителя.

Обучение

Школа обучения TWI предлагает ознакомительный курс по сварке ММА. Сюда входят теоретические и практические занятия, примерно 75% из которых — демонстрации и практические занятия; понимание процессов сварки и фундаментальные базовые знания. Здоровье и безопасность, настройка оборудования, параметры процесса сварки, технологические дефекты и способы их предотвращения, сварочные материалы.

Для получения дополнительной информации нажмите здесь.

Справки

Для получения дополнительной информации о сварке ММА и технических вопросов, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Ручная дуговая сварка металлическим электродом (ММА) — OpenLearn

Обновлено вторник, 6 марта 2018 г. Комбинация расплавленного основного металла и расплавленной проволоки электрода образует сварное соединение. Сварочные материалы защищены от загрязняющих веществ в атмосфере газами, выделяемыми флюсовым покрытием.

Сварка ММА (электрод с флюсовым покрытием)

Электрическая дуга возникает между металлическим электродом, по которому течет сильный ток, и соединяемой деталью. Под интенсивным нагревом дуговой температуры (2700–5500°С) небольшой участок основного металла доводится до точки плавления. При этом конец электрода оплавляется и капли расплавленного металла проходят через дугу к основному металлу. Флюсовое покрытие на электроде обеспечивает газообразную защиту от окисления.

Производитель:

Для сварки ММА используется переменный (ac) или постоянный (d.c.) ток. Когда переменный ток используется, дуга должна повторно зажигаться в каждом полупериоде, так как полярность меняется на противоположную. Это вызывает некоторую нестабильность дуги, которую можно уменьшить, используя стабилизаторы дуги во флюсовом покрытии. Когда постоянный ток используется, есть выбор полярности – положительный полюс дуги самый горячий.
Напряжение дуги поддерживается в пределах от 14 до 45 В, а напряжение холостого хода составляет 50–100 В. Источники питания варьируются от 30 до 500 А переменного тока. или постоянный ток
Электроды с покрытием содержат шлакообразующие ингредиенты (которые создают жидкое покрытие на сварном шве при его охлаждении) и газообразующие ингредиенты (которые создают атмосферу CO ₂ , CO или H ₂ вокруг дуги). Основные материалы, используемые в покрытиях электродов, включают:
- Углеродистый материал типа целлюлозы (C6 h20 O5 ) n – производит защитный газ (CO).
- Кремнезем (SiO ₂) – соединяется с оксидами металлов с образованием шлака.
- Оксид титана (TiO ₂ ) – для стабилизации дуги.
- Карбонат кальция (CaCO ₃) – разлагается с образованием CaO и, следовательно, основного шлака.
- Фторид кальция (CaF ₂ ) – повышает текучесть шлака.
- Оксид натрия (Na ₂ O) – действует как связующее для покрытия и способствует текучести шлака.
- Ферросилиций — действует как раскислитель.
- Железный порошок — увеличивает скорость осаждения.
Размеры сварочных аппаратов определяются в соответствии с их выходной мощностью, которая может составлять от 150 до 1000 ампер.
Скорость осаждения в диапазоне 2–5 кг ч ^-1 .

Материалы:

Большинство технических металлов и сплавов можно сваривать методом сварки MMA (очень универсальный процесс).
При сварке углеродистых и низколегированных сталей электроды с покрытием обычно изготавливаются из низкоуглеродистой стали. Для легированных сталей, склонных к образованию твердого и хрупкого мартенсита при охлаждении, применяют электроды из низколегированной стали. Кроме того, эти стали склонны к водородному охрупчиванию, а покрытия не должны содержать водородообразующую целлюлозу. Вместо этого TiO 9В покрытие добавляют 0119 2 и CaCO ₃ . Аустенитные составы (до 25% хрома и 20% никеля) также полезны для предотвращения образования мартенсита.
Чугун сваривают электродами с высоким содержанием никеля или монеля (Ni-Cu).
Большинство цветных металлов и сплавов сваривают электродами, состав которых аналогичен свариваемому металлу. Электроды из алюминиевого сплава покрывают флюсами, состоящими из смесей фторидов и хлоридов, для растворения оксида алюминия Al ₂ O ₃ Поверхностный слой. Дисперсионно-твердеющие сплавы Al-Mg-Si теперь свариваются с помощью процессов TIG и MIG. Медные, медно-оловянные (бронзы) и медно-цинковые (латуни) сплавы имеют большие коэффициенты теплопроводности, поэтому требуют большего количества тепла и нуждаются в предварительном подогреве перед сваркой ММА (до 250–450°С).
Learn more