Сварочные соединения и швы

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.

Классификация сварных швов

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.

Обзор типов сварных соединений и швов

Сварным называется соединение неразъемного типа нескольких элементов создаваемой конструкции, сформированное посредством процедуры сварки. Его качество является характеристикой производной от таких факторов, как тип подобранного к реализации шва, используемого расходного материала, известного под названием электрод, и примененного режима работы аппарата. Чтобы к конечному результату не возникали претензии, исполнителю необходимо руководствоваться нормами ГОСТа 5264-80. Этот стандарт содержит подробное описание типов сварных соединений и разновидностей сварных швов. О них и пойдет речь в предлагаемой вашему вниманию статье.

Сварные соединения

Терминологию в сфере сварки устанавливают положения ГОСТа 2601-84. И если со «сварным соединением» все более-менее ясно (см. выше), то понятие «сварочный шов» требует уточнения. В данном нормативном документе сказано, что это – сегмент сварного соединения, сформировавшийся в результате процесса кристаллизации металла, пребывающего в жидком агрегатном состоянии. Если же сваривание проводилось давлением, тогда шов – это результат пластической деформации.

Стыковое соединение

Соединение этого типа считается самым популярным. Причины такие:

минимальное напряжение металла;
простота выполнения;
надежность сопряжения объектов.

На угол обрезки кромки оказывает влияние ее толщина. Он может быть прямым или острым. Допускается также, чтобы скошенной была лишь одна из стыкуемых кромок.

Особенности выполнения стыковых швов

При сварке металла толщиной, не превышающей 6,0 мм, необходимость в специальной подготовке кромок отсутствует. Однако, соблюдать здесь нужно следующее основное требование: они должны быть максимально параллельными на протяжении всего шва. Тогда можно будет состыковать листы с минимальным зазором

В ходе процедуры сварки необходимо обеспечить, чтобы все края пребывали в равномерно расплавленном состоянии. Для этого нужно совершать электродом поперечные колебательные движения, когда валик наплавляется. Значительное усиление конструкции обеспечивает тот факт, что размер сечения образовавшегося шва может достичь 100% толщины свариваемого элемента.

Как не допустить образование дефектов шва

Дефекты шва формируются при несоблюдении технологии сварки. Непровар сечения будет наблюдаться при:

недостаточном уровне нагрева дуги, вследствие чего
свариваемые металлические пластины не расплавляются по всей своей толщине.

Иная ситуация имеет место, когда дуга нагрета до избыточной температуры. Тогда возможен сквозной прожог. Другой тоже неприятный вариант при перегреве электродуги – полное расплавление шва, сопровождающееся образованием с тыльной стороны натеков.

Получить шов с безупречным сечением – то есть профиль листов металла полностью проварен, а обратная сторона свободна от натеков – возможно, однако это сопряжено с определенными сложностями. Ведь варить и одновременно контролировать состояние тыльной стороны сварщик просто физически не может.

Чтобы выйти из этого положения он вынужден работать на пониженных режимах сварки. Так удастся исключить прожоги, но в результате образуется непровар. Однако статические испытания швов с таким дефектом на степень прочности зачастую дают приемлемые результаты. Кроме того, компенсация непровара возможна путем дополнительного усиления шва. Но только при условии, если шов будет работать под воздействием статических нагрузок. Когда же нагрузки носят импульсный либо переменный характер, непровар может привести к разрушению конструкции. Недопущение его формирования проводится путем:

использования в ходе сварочных работ подкладок;
дополнительного подваривания шва с обратной стороны. При этом наносимый валик должен характеризоваться меньшим сечением.

Соединение внахлест

Такой сварочный процесс предусматривает соединение двух или более металлических пластин, размещенных одна над другой частично либо по всей площади. В ходе работ формируется, как минимум, один шов

Когда скрепляются лишь две заготовки, применяется точечная односторонняя сварка.
Этот метод может использоваться также, когда один лист тонкий, а другой – толстый. В иных случаях при необходимости сопряжения большего количества элементов, используется уже двусторонняя сварка.

Особенности

Нахлесточное соединение актуально для металлических пластин, толщина которых (обозначение Т) находится в пределах 8,0 мм≤Т≤12,0 мм. Необходимость в обработке поверхности отсутствует. Но при этом заготовка должна иметь ровный торец. Подлежит также тщательному расчету величина области нахлеста.

Из особенностей сварного соединения внахлест стоит выделить:

сфера применения – сварка контактного, роликового и точечного типов;
формирование шва осуществляется между торцом одной пластины и поверхностью другой;
повышен уровень расхода материала, как основного, так и наплавляемого.

Для обеспечения плотного прижима сварочные работы должен предварять этап тщательного выравнивания соединяемых листов.

Продолжая разговор о точечной сварке нахлесточных соединений, отметим факт наличия у этого метода некоторых серьезных недостатков. Их причина кроется в его особенности. Способ точечной сварки не предусматривает создание угловых швов. Данный фактор обусловливает образование между соединяемыми элементами конструкции зазоров вне пределов отрезков соприкосновения. В них может скапливаться влага, при контакте с которой металл ржавеет.

Решить эту проблему достаточно сложно. Ведь для предотвращения появления оксидов железа – то есть ржавчины – все зазоры должны быть наполнены антикоррозионным составом. А сделать это в полном объеме, практически, невозможно. Поэтому долговечность сварочного узла, созданного точечной сваркой, достичь оптимальных показателей априори не может.

Сфера применения нахлесточной сварки

Этот метод сварки получил широкое распространение. В частности, он используется при:

сборке быстровозводимых сооружений различной функциональной направленности;
создании навесных конструкций, обеспечивающих защиту от прямого солнечного излучения;
производстве рекламных щитов;
сборке автомобильных тентов.

Тавровое соединение

Соединение этого типа предусматривает, что свариваемые элементы конструкции располагаются под некоторым углом. Иными словами, торец одного должен опираться на поверхность другого. На первом, чтобы обеспечить надежность, опытные сварщики проделывают скосы с одной либо двух сторон. Такой подход призван увеличить объем наплавляемого металла. Сфера применения тавровой сварки – создание металлических конструкций, отличающихся сложной конфигурацией.

Прежде чем приступить к работе, сварщик должен учесть такие моменты:

расположение в пространстве привариваемых деталей. Оно может быть вертикальным, нижним, либо потолочным;
профессионалы с многолетним стажем рекомендуют соблюдать зазор между подлежащими сварке стыками в пределах 2-3 миллиметра. Это обеспечит лучшее скрепление;
стандартно швы должны располагаться по обеим сторонам;
допускается также формирование одностороннего шва. Но только при условии, что обрабатывать стык с обеих сторон физически невозможно.

Конфигурацию скосов устанавливают положения ГОСТа 5264-80. А их угол является параметром производным от толщины сопрягаемых пластин.

Первый пункт выше представленного списка, касающийся пространственного расположения свариваемых деталей, очень важен и поэтому заслуживает отдельного разговора.

Вертикальное положение

Неудобство этой позиции проявляется при работе с металлами, характеризующимися низкой вязкостью. Их необходимо проваривать достаточно быстро, не допуская вытекания расплава. Толщина листов, а также глубина разделки их кромок определяют количество проходок. Если планируется сформировать глубокий шов, скосы должны быть прямыми либо криволинейными. Разжигание дуги следует осуществлять так, чтобы она была направлена под углом 90° к поверхности, подлежащей сварке, и поддерживать ее нужно короткой. Электрод перемещается по биссекторной плоскости таврового соединения. Шов формируется путем проведения возвратно-колебательных движений по всей протяженности стыка. Во время передвижения вверх требуется контролировать, чтобы дуга не обрывалась. Для этого ее необходимо растягивать.

Место, где формируется валик при вертикальном положении – самый верхний участок. Сварочный ток устанавливается обратной полярности. Для обеспечения хорошего проплавления корневого сегмента таврового соединения его сила должна быть большой.

Электрод отводится, если металл обретает иной цвет либо на поверхности появляются пятна побежалости. Это – признаки угрозы его перегрева. В идеальном варианте придавать валику требуемый профиль без необходимости подрезов должна сама ванна расплава. Нужно контролировать:

давление дуги. Его должно хватать на прогрев металла до требуемой температуры;
поддержание расплава в таком состоянии, чтобы валик не выходил за установленные границы.

Нижнее положение

Сварка соединения таврового типа в данном положении осуществляется с применением:

тока, характеризующегося прямой полярностью и значительной силой, чтобы смогла образоваться глубокая ванна расплавленного металла;
тока, характеризующегося обратной полярностью. Необходимо формировать короткую дугу и направлять ее непосредственно в корень создаваемого сварного шва. При этом вероятность образования канавки, располагающейся на металле по всей протяженности этого шва (такой дефект называется «подрез») возрастает.

В случае выполнения таврового соединения одно- либо многопроходной сваркой, необходимо следить, чтобы электрод перемещался равномерно (накладываются неширокие валики, причем перемещения электрода в поперечном направлении должны быть исключены). Прежде чем приступать к очередной проходке, необходимо сбивать шлак.

Наплавка вверх должна выполняться быстро с одновременным растягиванием электродуги. Накладывать капли расплава нужно лишь при обратном перемещении электрода. Место его пространственного расположения – биссекторная плоскость угла 90° с наклоном в сторону перемещения. Образование катета требуемой ширины обеспечивает совокупность следующих факторов:

Потолочное положение

Сварку стыка необходимо осуществлять на токе небольшого ампеража обратной полярности. Когда выполняются возвратно-поступательные перемещения электрода, дуга должна оставаться непрерывной. Расплавляют одновременно оба боковых торца. Образуется шов выпуклой конфигурации. Нельзя допускать перегрева металла.

Многопроходная сварка выполняется так, чтобы передвижение электрода не сопровождалось выполнением поперечных пасов рукой. Поверхность всех валиков подлежит максимальному выравниванию. Реализуется это поддержанием стабильно низкой тепловой мощности электродуги. Отслеживать состояние ванны расплава затрудняют искры. Подбор электродов производится по критерию «качество обмазки». Предпочтение отдается той, которая снижает уровень разбрызгивания расплавленного горячего металла.

Сварное соединение угловое

Под угловым понимается сопряжение, в котором края двух элементов свариваются так, что между их поверхностями образуется пространственный угол. Чаще всего он равен 90°, но может принимать любые значения. Надежность требуемого уровня достигается за счет скосов, а также благодаря значительному объему наплавляемого металла.

Сложности процедуры формирования углового соединения

Подразделение соединений сварочных угловых на виды осуществляется на основе нескольких критериев. Так, по признаку «методика укладки шва» они бывают прерывистыми и сплошными. Еще один актуальный критерий – их длина:

короткие. Протяженность не превышает 250,0 мм;
средние. Размеры данных соединений (обозначение L) принимают значение из диапазона 250,0 мм<L≤1000,0 мм;
длинные. Их величина больше 1000,0 мм.

При создании угловых соединений возможно появление некоторых дефектов. Наиболее часто встречающиеся кратко описаны ниже.

Подрезы

Об этих дефектах выше уже шел разговор. Добавим причину их появления: под воздействием электродуги на поверхности скрепляемых деталей формируются углубления. Когда сварка осуществляется в нижнем положении, вполне возможно ненадолго задерживать электрод с целью наплавления материала используемой присадки на отрезок с канавкой. Но методика выполнения углового соединения гораздо сложнее, и поэтому сварщику придется серьезно потрудиться, чтобы, так сказать, «загнать» жидкий металл на вертикальную боковую стенку. По этой причине у сварного соединения углового выемки имеются лишь с одного из боков.

Непровары

Многие сварщики, не имеющие достаточного опыта, заполняя место углового соединения, с большой амплитудой перемещают конец электрода в разные стороны. Такие действия обусловливают оседание металла на боках, ввиду чего корень шва хорошо не проваривается.

Неправильный выбор катета

Для получения углового соединения хорошего качества необходимо:

обрести навыки правильного подбора параметров тока;
проводить электрод с требуемой скоростью. Ее превышение недопустимо.

Если сила тока невелика, а электроды перемещаются медленно, катет становится чрезмерно выпуклым. Вследствие этого, основной металл если и проплавится, то плохо.

И наоборот, повышенная скорость передвижения электрода при излишне большой силе тока приведет к обретению катетом вогнутой конфигурации.

Неправильный угол

Сварочным соединениям характерна определенная форма по отношению к градусу угла. Тонкость заключается в соблюдении требуемых размеров. Когда приставная пластина перемещается, «завалившись» на один бок, показатель качества конструкции будет невысоким.

Неравномерное распределение расплава по сторонам

Здесь проявляются законы физики. Под воздействием гравитационной силы расплавленный металл стремится стечь вниз. Ввиду этого основной участок шва формируется на нижнем листе. Вполне возможно, что верхний торец проплавится лишь слегка. В результате сформированное соединение при нагрузке сразу может деформироваться, либо вообще распасться.

В ходе сварки могут возникать и иные дефекты:

углубления трубчатой конфигурации либо воронкообразные – свищи;
несплошности, в виде локальных разрушений сварочного соединения – трещины;
участок, располагающийся поблизости от крайней точки валика, не заваренный либо не перекрытый при последующих проходах – кратер;
полости/пустоты в сварном соединении, появившиеся из-за усадки металла при его кристаллизации – усадочные раковины;
застывшие остатки флюса – шлак.

Специфические особенности

Угловым соединениям присуща следующая специфика:

необходимость предварительной подготовки поверхности. Предполагает корректное формирование скосов любой конфигурации – простой либо сложной;
сваривать заготовки с тонкими стенками допускается только с одной стороны;
требуется учитывать геометрические особенности сварного соединения.

Заключение

Каждый тип сварного соединения обозначается по-своему. Так, для стыкового применяется литера «C», за которой следует цифра либо двузначное число, например, C2, C13, C45. Обозначение углового соединения выглядит так: У1...У10. Соединение сварное тавровое обозначается сочетанием буквы «T» с цифрой от 1 до 9. Например, T2, T8, T9. Для нахлесточного соединения используются такие варианты буквенно-цифровой последовательности – «h2» или «H 2».

Товары каталога:

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by

Как предсказать усталостную долговечность сварных швов

Сварка — один из наиболее распространенных методов соединения металлических конструкций. Этот метод широко используется в таких областях, как строительство, нефтегазовая промышленность и судостроение. Сварка — это сложный процесс, в ходе которого меняются механические, химические и структурные характеристики соединяемых компонентов. В этом блоге мы уделим большое внимание различным способам моделирования сварных швов методом конечных элементов и вычислению напряжения в сварных швах для оценки усталостной долговечности.

Общие сведения о сварке

Сваркой называют группу процессов, в ходе которых надежное соединение между двумя компонентами создается с помощью плавления основного материала при высоких температурах. Для достижения температур, необходимых в процессе сварки, могут быть использованы различные источники энергии, такие как горение, электрические токи, электронные лучи, трение или ультразвук. Сварка может быть применена к металлам или термопластам, но в этом посте мы будем говорить в основном о сварке металлов.

Процесс сварки вызывает изменения в материале, что усложняет задачу оценки напряжений в сварных швах. Некоторые сложности, которые могут возникнуть:

Изменение химического состава
- Основные металлы конструкции и присадочный сплав (если он присутствует) могут менять свой химический состав в процессе сварки, так как прямое смешивание сплавов в сварочной ванне или высокотемпературная диффузия меняют концентрацию компонентов сплава.
Изменения в структуре металла
- Высокая температура с большой долей вероятности повлияет на микроструктуру прилегающих к сварочной ванне областей. Сплав с одним и тем же химическим составом может иметь различную микроструктуру из-за неоднородного распределения температур при охлаждении. Это изменение также может повлиять на механические свойства материала, такие как предел текучести, пластичность или твердость. Для анализа этих явлений в металлических сплавах можно использовать модуль Металлургия.
Термомеханические эффекты
- Разница температур в процессе сварки и тепловое расширение сплавов приводят к возникновению термических напряжений в соединении. Снижение предела текучести сплавов при высоких температурах приводит к тому, что термическое напряжение с большой вероятностью достигнет предела текучести основного материала или зоны плавления, вызвав необратимое деформирование соединения и появление микротрещин, которые повлияют на его усталостную долговечность. Возникшая в процессе пластическая деформация вызовет остаточные напряжения, которые также повлияют на усталостную долговечность.
Изменение геометрии
- Из-за пульсирующего характера некоторых используемых источников тепла или изменчивости самого процесса, вероятно, геометрическая форма сварного шва будет отличаться от идеального профиля. Эти отклонения могут стать дополнительными концентраторами напряжений.

Хотя в программном обеспечении COMSOL Multiphysics® можно смоделировать полный процесс сварки, как описано в этом блоге о лазерной сварке или как показано в этом примере оптимизации лазерной сварки, большинство промышленных применений требуют упрощенной оценки напряжений в сварном шве для определения усталостной долговечности. Эти методы описаны в стандартах и правилах проектирования и относятся, в основном, к процессам дуговой сварки. Такие методы, как контактная сварка или сварка трением, в настоящее время не описаны в этих стандартах.

В этом блоге мы проанализируем некоторые из упомянутых методов для оценки распределения напряжений в сварных швах и областях вокруг них и покажем, как промоделировать это в COMSOL Multiphysics.

Сварные швы и усталость

Появление постепенно увеличивающихся трещин, приводящих к разрушению материала при его циклическом нагружении в случае, когда прикладываемые нагрузки значительно ниже предела прочности неповрежденного материала, называется усталостью материала. Количество циклов до разрушения зависит не только от упругих свойств материала и нагрузки, но и от различных факторов, таких как остаточные напряжения, вязкость разрушения материала, неоднородности в структуре, размер зерна, температура, геометрия, обработка поверхности или наличие коррозии. Поскольку наличие сварных швов локально влияет практически на все эти факторы, неудивительно, что оценка усталостной долговечности в сварных швах и вокруг вызывает большой интерес и является предметом многих исследований.

Существуют различные методы прогнозирования усталостной долговечности, основанные на характере нагружения и типе материала, подверженного циклической нагрузке. Для большого числа циклов многие из этих методов используют S-N кривые материала. Эти кривые представляют собой отношение между значением напряжения и числом циклов до обнаружения трещины.

На графике показана типичная S-N кривая для двух групп сплавов. Стальные сплавы обычно имеют предел выносливости, ниже которого усталостное разрушение не появится. Другие сплавы могут не иметь такого предела выносливости, и любой уровень напряжения в конечном итоге приведет к разрушению.

Как показано на рисунке выше, изменение напряжения на 10% может привести к разнице более чем в два раза в количестве циклов до разрушения (или даже больше в стальных сплавах). Таким образом, точность, с которой определены напряжения в сварном шве, имеет решающее значение для прогнозирования усталостной долговечности сварного шва.

Узнайте больше о методах и подходах при определении усталости, доступных в модуле Усталость материала, дополнении к модулю Механика конструкций.

Рассмотрим геометрию сварного шва

Сварные швы обычно классифицируются по расположению соединяемых деталей относительно друг друга. В этом примере мы проанализируем угловой сварной шов, который представляет собой сварочное соединение двух деталей под углом. Угловые сварные швы — это распространенное решение, используемое при соединении труб, перпендикулярных или накладывающихся друг на друга пластин. Угловой сварной шов должен обеспечивать полное соединение с корнем и иметь минимальный приемлемый размер (с точки зрения толщины горла или высоты шва) по всей своей длине.

Схематическое представление процесса сварки углового шва. Сварной шов (светло-серый), в зависимости от параметров и материалов, представляет собой вогнутую или выпуклую поверхность. Зона термического влияния или ЗТВ (хаки) имеет свойства материала, отличающиеся от свойств основного материала (темно-серый).

Поскольку качество сварного шва довольно чувствительно к параметрам сварки (скорость сварки, предварительный нагрев компонентов, относительное положение сварочного инструмента, сварочный ток и т. д.), обычно проводится некоторый контроль качества сварного шва после его завершения. Существуют различные методы оценки качества сварного шва, начиная от визуального контроля до ультразвукового контроля и цветной дефектоскопии, и заканчивая флуоресцентным контролем пенетранта.

Качество большинства сварных швов, произведенных в полевых условиях, не будет проконтролировано должным образом и не может гарантировать полное проникновение сварного шва через толщину соединяемой пластины. Это одна из причин, почему распределение нагрузки рассматривается на горле сварного шва, и предполагается, что основной материал не вносит вклад в жесткость сварного соединения при анализе напряжений сварного шва.

Метод условных напряжений

Стандарты, такие как Еврокоды (Eurocodes, EC) или стандарты Международного института сварки (International Institute of Welding, IIW), позволяют инженерам использовать метод условных напряжений. Этот метод, применимый только для определенных материалов и геометрий, использует эквивалентные или условные напряжения, вычисленные на сварном шве, и сравнивает эти значения с эмпирическими кривыми S-N, определенными для детали каждой категории.

Компоненты напряжений, используемые для расчета эквивалентных напряжений, и сварной шов двух видов.

Преимуществом этого метода является его простота, однако он имеет ряд ограничений. Он не применим к материалам и конструкционным деталям, не перечисленным в стандарте, и даже в упомянутых случаях может быть трудно оценить класс сварного соединения. Кроме того, в сварных соединениях усталостные трещины могут образовываться в областях, отличных от перечисленных в стандарте. Несмотря на все недостатки этого метода, благодаря своей простоте он по-прежнему используется чаще всех.

Стандарт IIW допускает использование методов конечных элементов (МКЭ) для определения условных напряжений в случаях сложного нагружения. В этом случае для определения условного напряжения может быть использована относительно простая и грубая модель. В случае использования грубой сетки во избежание недооценки напряжений в сечении сварного шва следует использовать усилия в узлах, а не напряжения в элементах. Необходимо позаботиться о том, чтобы при расчете модифицированного (локального) условного напряжения были исключены все эффекты концентрации напряжений от детали сварного соединения.

Простейший подход на основе МКЭ к определению распределения нагрузки заключается в рассмотрении сварных швов как непрерывной части между свариваемыми компонентами. Этот подход не учитывает гибкость горла сварного шва, и поэтому недопустим, когда существует более одного сварного шва или когда определение глобальной жесткости конструкции имеет решающее значение. При рассмотрении в узлах усилий, вычисленных с использованием этого подхода, следует обратить внимание на то, что могут потребоваться некоторые дополнительные операции для пересчета напряжений в сварных швах через усилия.

Пример упрощенного анализа сварного шва. Приложенные нагрузки, сетка и перемещения показаны слева. Трехмерное изображение оболочки с распределением напряжений по Мизесу продемонстрировано в центре. Узловые силы продемонстрированы справа, размеры элементов уменьшены для ясности.

В контексте расчетов в COMSOL Multiphysics "узловые силы" можно интерпретировать как силы реакции. Поскольку силы реакции доступны только там, где заданы ограничения, можно использовать сборку, соединенную условием непрерывности.

Более точный метод представления сварного соединения состоит в том, чтобы фактически смоделировать каждое горло сварного шва отдельно оболочками. Этот метод требует создания поверхностей в срединной плоскости горла сварного шва. Соединение между различными пластинами будет зависеть от количества угловых швов и от того, имеют они частичное или полное проникновение. Этот метод учитывает гибкость горловины и поэтому больше подходит для анализа перераспределений нагрузки и жесткости глобальной конструкции.

Четыре типа сварных швов слева и эквивалентные представления с помощью оболочек справа. Толщина оболочки представлена через высоту прозрачных прямоугольников.

Ниже приведен пример сварного соединения, представляющего собой два угловых сварных шва с частичным проплавлением. Как видно из приведенных ниже рисунков, при таком представлении напряжение сварного шва распределяется по большей площади, тем самым уменьшая податливость и напряжение вокруг сварного шва. Еще одним преимуществом конкретного представления горловины сварного шва является то, что узловые силы могут быть использованы непосредственно для получения условного напряжения сварного шва.

Пример анализа сварного шва, где горло сварного шва тоже представлено в сеточном разбиении. Приложенные нагрузки, сетка и перемещения показаны слева. Трехмерное изображение оболочки с распределением напряжений по Мизесу продемонстрировано в центре. Узловые силы продемонстрированы справа, размеры элементов уменьшены для ясности. Цветовая шкала и размеры векторов такие же, как и на предыдущем изображении.

Метод условных напряжений является относительно простым и не затратным методом расчета усталостной долговечности сварного шва. Он довольно хорошо адаптирован для применения в COMSOL Multiphysics при расчете распределения нагрузок и напряжений.

Метод эффективных напряжений в закругленной выемке

Другим методом расчета усталостной долговечности сварного соединения является анализ конечной геометрии сварного шва. Он называется методом фиктивного закругления очага концентрации. Этот метод требует, чтобы конструкция моделировалась как твердое тело, поэтому использование оболочек для аппроксимации структуры невозможно. Напряжение, рассчитанное с помощью этой подробной модели можно непосредственно сравнивать с S-N кривой, которая не привязана к конкретному типу соединения. По причинам, описанным ранее, форма сварных швов может сильно варьироваться, поэтому в этом методе используют эффективный профиль сварного шва, основанный на толщине горловины и определенном радиусе выемки.

Модель двухстороннего сварного шва с полным проплавлением. На детали справа продемонстрировано, как максимальное напряжение тесно связано с предполагаемым радиусом выемки, равным 1 мм.

Как видно из изображений, представленных выше, распределение напряжений демонстрирует локальный максимум, который можно заметить только в случае подробной сетки. На следующем графике показана зависимость значения максимального напряжения от минимального размера сетки.

Максимальное главное напряжение в выемке, рассчитанное для различных размеров сетки.

Как показано выше, для верного учета максимального напряжения в этом примере требуется сетка, размеры которой меньше 0,25 мм, соединяющая пластину толщиной 20 мм и пластину толщиной 10 мм. Метод фиктивного закругления очага концентрации требует очень подробной сетки, из-за этого его применение на практике может быть ограничено. В подобных случаях субмоделирование предоставляет эффективный способ определения локальных концентраций напряжений в больших геометриях.

Метод напряжений в "горячей" точке

Еще одной альтернативой для расчета усталостной долговечности сварных соединений является метод напряжений в "горячей" точке. Этот метод основан на репрезентативном напряжении, полученном из идеализированного распределения напряжений вокруг сварного шва. Это репрезентативное напряжение иногда называют конструктивным напряжением, геометрическим напряжением или напряжением "горячей" точки, которое используется ниже. Как правило, напряжение, перпендикулярное сварному шву в непосредственной близости от кромки сварного шва, имеет нелинейное распределение по толщине:

Полное напряжение через толщину и его разложение на мембранные, изгибные и нелинейные напряжения

Распределение напряжений по толщине можно разделить на три составляющих:

Мембранное напряжение, постоянное по толщине
Изгибное напряжение, линейно распределенное по толщине и самокомпенсированное
Нелинейное напряжение, которое также самокомпенсировано

Метод напряжений в "горячей" точке позволяет получить поверхностное напряжение при объединении мембранного и изгибного напряжения. Используя предыдущую модель и опцию Stress Linearization, доступную в COMSOL Multiphysics, мы можем построить график распределения напряжений по толщине.

Линия вдоль которой мы оцениваем распределение напряжений по толщине (слева). Распределение напряжений по толщине и изменение этого распределения в зависимости от размера сетки (справа).

Как видно из изображений выше, распределение напряжений по толщине сильно меняется в зависимости от размера сетки, но сочетание мембранного и изгибного напряжений остается более или менее постоянным даже на грубых сетках. Этот подход по-прежнему требует моделирования конструкции как твердотельного объекта для получения распределения напряжений по толщине. Другой метод вычисления того же напряжения "горячей" точки — экстраполяция поверхностного напряжения из соседних областей:

Путь, используемый для оценки распределения напряжений на поверхности (зеленый). График поверхностных напряжений и то, как это распределение меняется в зависимости от размера сетки (справа). Линеаризованное напряжение, основанное на напряжениях на расстоянии 10 мм и 20 мм от кромки сварного шва в этом примере.

Мы снова видим, что напряжение в закругленной выемке сильно зависит от размера сетки, но на определенном расстоянии от сварного шва распределение напряжений становится одинаковым для всех размеров сетки. Это означает, что при таком подходе можно использовать грубую сетку или даже моделирование с помощью оболочек, и полученное напряжение "горячей" точки будет таким же точным, как и значение для твердотельной модели сварного шва и очень подробной сетки. Этот метод требует наличия регулярной сетки с узлами и элементами, расположенными на определенных расстояниях от сварного шва, что может потребовать некоторого дополнительного времени при настройке модели. Расстояния, на которых должно быть получено напряжение для экстраполяции напряжения "горячей" точки, обычно определяются в стандартах и зависят от размеров сварных деталей и размера сетки.

Заключительные комментарии по усталостной долговечности сварного шва

Как обсуждалось выше, существует несколько методов оценки усталости сварных соединений. В этом блоге мы проанализировали, как реализовать в COMSOL Multiphysics эти методы, а также рассказали о преимуществах и недостатках каждого из них.

Метод	Плюсы	Минусы
Условные напряжения	Простые вычисления Широко используется Доступен в правилах проектирования Способен предсказывать разрушение в корне и на кромке сварного шва	Доступен только для некоторых материалов и форм шва Иногда трудно определить категорию Менее точен при сложных нагрузках
Напряжения в закругленных выемках	Требуется несколько S-N кривых Меньше дополнительных допущений Прогнозирует разрушение во всех точках и направлениях	Зависимость от радиуса закругления Может потребоваться дополнительное исследование чувствительности сетки Большие модели
Напряжения в "горячих" точках	Простые модели Высокая точность Широко используется	Требуется контроль размера сетки и расположения узлов Экстраполяция напряжений может быть громоздкой Ограничен трещинами кромки сварного шва

Дальнейшие шаги

Узнайте больше о возможностях COMSOL Multiphysics в области моделирования процесса сварки и анализе усталости. Свяжитесь с нами для получения пробной версии программного обеспечения.

Дефекты сварных швов и соединений, виды, причины образования и способы устранения

Содержание

Трещина сварного шва
Возникновение пор
Подрезы
Непровары
Несплавление
Шлаковые включения
Брызги
Заключение

Трещина сварного шва

Самым серьезным видом сварочного дефекта считается трещина сварного шва, которая не принимается почти всеми отраслевыми стандартами. Она может появиться на поверхности, в металле сварного шва или в зоне воздействия сильного тепла. В зависимости от температуры, при которой они возникают, существуют разные типы трещин:

Горячие трещины. Они появляются в процессе сварки или в процессе кристаллизации сварного соединения. Температура в этот момент может подняться выше 10 000 °C.
Холодные трещины. Эти трещины появляются после завершения сварки и снижения температуры металла. Они могут образоваться спустя несколько часов или даже дней после проведения сварочных работ. Чаще всего это происходит при сварке стали. Причиной этого дефекта обычно являются деформация структуры стали.
Кратеры. Обычно они образуются ближе к концу сварного шва. Когда сварочная ванна охлаждается и затвердевает, ей необходимо иметь достаточный объем, чтобы преодолеть усадку металла шва. В противном случае образуется кратерная трещина.

Причины появления трещин:

Повышенное содержание углерода и серы в основном металле
Повышенная жесткость свариваемой конструкции
Загрязнение основного металла
Высокая скорость сварки, но низкий ток
Неправильная форма шва из-за несоблюдения режима сварки
Резкое охлаждение конструкции

Способы предупреждения:

Правильно выбирайте основной металл и сварочные материалы
Выбирайте оптимальный режим сварки
Обеспечьте надлежащее охлаждение зоны сварки
Используйте правильную геометрию швов
Удалите загрязнения со свариваемого металла
Используйте подходящий металл
Убедитесь, что свариваете достаточную площадь сечения
Используйте правильную скорость сварки и силу тока
Чтобы предотвратить появление кратерных трещин, убедитесь, что кратер заполнен должным образом

Способы устранения:

Место образования трещины удалить шлифовальным инструментом. Образовавшуюся полость заварить.

Возникновение пор

Причиной возникновения пор может стать сварка сырыми (непросушенными) электродами или же сварка по грязному металлу (наличие ржавчины, масла, краски). Захваченные газы создают заполненный пузырьками сварной шов, который становится слабым и может со временем разрушиться.

Причины пористости:

Недостаточная прокалка электрода перед началом работы
Сварка длинной дугой
Плохая газовая защита сварочной ванны
Неправильная обработка поверхности перед началом работы
Работа по загрязненной поверхности
Наличие ржавчины, краски, жира или масла на металле

Способы предупреждения:

Перед сваркой очистите поверхность свариваемого металла
Прокалите электроды
Проверьте расходомер газа и убедитесь, что он оптимизирован в соответствии с требованиями с соответствующими настройками давления и расхода
Снизьте скорость движения дуги, чтобы газы улетучились
Используйте правильную технику сварки

Способы устранения:

Дефектный участок вырубают или вычищают и вновь заваривают.

Подрезы

Этот дефект сварки представляет собой образование бороздок на протяжении всего сварного шва, уменьшающее толщину поперечного сечения основного металла. В результате получается ослабленный сварной шов.

Причины возникновения подрезов:

Слишком высокий сварочный ток
Слишком высокая скорость сварки
Неудобное пространственное положение, из-за которого к свободным краям будет направлено больше тепла
Неточное ведение электрода по оси стыка
Неправильный присадочный металл
Плохая техника сварки

Способы предупреждения:

Ведите электрод под правильным углом
Проводите сварку короткой дугой
Выберите оптимальный режим сварки
Выберите защитный газ, состав которого соответствует типу материала, который вы будете сваривать
Использование электродов под правильным углом, при этом большее количество тепла направляйте на более толстые компоненты
Регулируйте силу тока, уменьшая его при приближении к более тонким участкам и свободным краям

Способы устранения:

Место подреза зачищают и заваривают шов заново.

Непровары

Этот тип сварочного дефекта возникает при отсутствии надлежащего сплавления основного металла и металла шва. Непровар также может появиться между прилегающими сварными швами. Это создает зазор в стыке, который не заполняется расплавленным металлом.

Причины непровара:

Недостаточная сила тока
Плохая зачистка свариваемых поверхностей
Неправильный угол электрода
Диаметр электрода не соответствует толщине свариваемого материала
Высокая скорость сварки

Способы предупреждения:

Соблюдайте режимы сварки
Перед тем как приступить к сварке, зачистите металл
Ведите сварку короткой дугой

Способы устранения:

Если непровар доступен для повторной заварки, то корень шва в месте дефекта вычищают и заваривают повторно.

Несплавление

Несплавление происходит, когда канавка металла заполнена не полностью, то есть металл сварного шва не заполнил толщину соединения.

Причины несплавления:

Между свариваемым металлом было слишком много места
Вы производите сварку при низких настройках силы тока, которого недостаточно, чтобы должным образом расплавить металл
Используете электроды большого диаметра

Способы предупреждения:

Используйте правильную геометрию шва
Используйте электрод подходящего размера
Снизьте скорость дуги
Выберите подходящий сварочный ток
Проверьте правильность центровки

Способы устранения:

Если несплавление доступно для повторной заварки, то корень шва в месте дефекта вычищают и заваривают повторно.

Шлаковые включения

Включение шлака – один из дефектов сварки, который обычно хорошо заметен в сварном шве. Шлак – это стекловидный материал, образующийся как побочный продукт при сварке электродом, дуговой сварке порошковой проволокой и дуговой сварке под флюсом. Это может произойти, когда флюс, который является твердым защитным материалом, используемым при сварке, плавится в сварном шве или на поверхности зоны сварного шва.

Причины возникновения шлаковых включений:

Плохая зачистка свариваемых поверхностей
Высокая скорость сварки
Неправильное положение сварки
Сварочная ванна остывает слишком быстро
Малый сварочный ток

Способы предупреждения:

Не использовать электроды с тонким покрытием
Отрегулируйте положение электрода во время сварочных работ
Удалите остатки шлака с предыдущего валика
Отрегулируйте скорость сварки

Способы устранения:

Дефектный участок удалить с помощью шлифовального инструмента и заварить вновь.

Брызги

Брызги возникают, когда мелкие частицы сварочного шва оседают на поверхности. Как ни старайся, полностью избавиться от брызг невозможно. Однако есть несколько способов свести его к минимуму.

Причины разбрызгивания:

Высокий сварочный ток
Слишком низкое напряжение
Рабочий угол электрода слишком большой
Плохая зачистка свариваемых поверхностей
Сварка длинной дугой
Неправильная полярность

Способы предупреждения:

Очистите поверхности перед сваркой
Уменьшите длину дуги
Отрегулируйте сварочный ток
Увеличьте угол электрода
Соблюдайте полярность

Способы устранения:

Зачистить шлифовальным инструментом поверхность сварного соединения от брызг металла.

Заключение

Итак, мы перечислили 7 наиболее распространенных дефектов сварочных швов и соединений, причины возникновения и способы устранения. При обнаружении важно исправить дефект, чтобы предотвратить потерю свойств и прочности материала. А здесь можно почитать о том как выбрать электроды и какие электроды для сварки инвертором лучше.

Деформации сварных соединений

Многие начинающие и даже опытные сварщики часто сталкиваются с проблемой деформации сварных соединений (искривлений рабочей поверхности из-за теплового воздействия дуги). Деформации могут приводить ко многим неприятностям, самая опасная из которых — это риск получить конструктивно ненадежные соединения. Эта статья поможет лучше понять, что представляют собой деформации, как они происходят, какое влияние оказывают на соединение и как их контролировать.

Что такое деформации сварного соединения?
Деформация сварного соединения происходит из-за расширения и сужения наплавленного металла во время нагревания и остывания в ходе сварки. Если проводить сварку только с одной стороны детали, то это приведет к большему уровню деформаций, чем при чередовании обеих сторон. Во время цикла нагревания и охлаждения на сужение и деформацию металла влияет множество факторов, в частности, изменение физических и механических свойств металла по мере поступления тепла. Например, по мере роста температуры в зоне сварки предел прочности, эластичность и теплопроводимость стали падают, а тепловое расширение и удельная теплоемкость возрастают (Рис. 3-1). Эти изменения, в свою очередь, влияют на теплоотдачу и однородность распределения тепла.

Рис. 3-1 Изменение свойств стали в зависимости от температуры усложняет анализ сварочного цикла и понимание причин деформации швов

Причины деформаций
Чтобы понять, как и почему происходят деформации во время нагревания и остывания металла, рассмотрим брусок стали, показанный на Рис. 3-2. При равномерном нагревании брусок начнет расширяться во всех направлениях, как это показано на Рис. 3-2(a). После того, как металл начнет остывать, он равномерно сузится до исходного размера.

Рис. 3-2 Если равномерно нагреть незафиксированный стальной брусок, как на рисунке (a), он расширится во всех направлениях и затем при охлаждении вернется к исходным размерам. Но если брусок зафиксирован, как на рисунке (b), он сможет расшириться только в вертикальном направлении — при этом увеличится его толщина. При охлаждении брусок равномерно сожмется, как на рисунке (c), и поэтому останется деформированным. Это самое простое объяснение деформаций в сварных соединениях.

Но если брусок зафиксирован — например, в тисках, как показано на Рис. 3-2(b) — боковое расширение будет невозможно. Но так как при нагревании материал все же должен расширяться, брусок расширится в вертикальном направлении (увеличится его толщина). Несмотря на это, когда брусок начнет остывать, он сузится равномерно, как показано на Рис. 3-2 (c). В результате брусок станет короче, но толще. Он получит необратимую деформацию (для простоты на рисунках выше показано только изменение толщины. В действительности также схожим образом изменится длина бруска)

Точно такие же силы сжатия и расширения действуют на наплавленный и основной металл. Когда наплавленный металл затвердевает и сплавляется с основным, он находится в расширенном состоянии. При остывании он пытается сжаться до объема, который он бы обычно имел при низкой температуре, но не может этого сделать из-за примыкающего основного металла. Из-за этого между наплавленным и основным металлом возникают напряжения. В этот момент из-за изменения объема при остывании сварной шов удлиняется и сужается. Но при этом снижаются только те напряжения, которые превышают предел текучести наплавленного металла. К моменту, когда металл остынет до комнатной температуры — при условии полной фиксации для предотвращения сдвигов — наплавленный металл будет иметь внутреннее растягивающее напряжение, примерно равное пределу текучести металла. Если снять фиксацию (зажимы или иную силу, препятствующую сжатию), остаточные напряжения будут частично сняты, потому что они заставят металл сдвинуться и деформировать соединение.

Контроль сжатия — как сократить деформации
Чтобы предотвратить или сократить деформации при нагревании и остывании сварного соединения, нужно использовать определенные конструкторские и сварочные приемы. Сжатие нельзя предотвратить, но его можно контролировать. Существует несколько методов сокращения деформаций из-за сжатия металла::

1. Избегайте излишне большого сечения шва
Чем больше металла, тем больше силы сжатия. Правильное сечение шва позволит не только сократить искажения, но и сэкономить время и сварочные материалы. Объем наплавленного металла в угловом соединении можно снизить за счет плоского или немного выпуклого шва, в стыковом — за счет правильной подготовки кромок и подгонки. Избыточный металл в сильно выпуклом шве не позволит повысить допустимую нагрузку, но определенно увеличит силы сжатия.

При сварке пластин большого сечения (больше 2,5 см) создание одностороннего или даже двухстороннего скоса кромок позволить значительно снизить объем наплавленного металла, что автоматически означает намного меньший уровень деформаций.

Как правило, когда не стоит опасаться деформаций, нужно выбирать самое экономичное соединение. Если деформации могут представлять собой проблему, подберите соединение, в котором остаточные напряжения будут друг друга компенсировать или соединение, для которого требуется наименьшее количество наплавленного металла.

2. Сделайте прерывистый сварной шов
Еще один способ снизить объем наплавленного металла — по возможности вести прерывистую сварку, как показано на Рис. 3-7(c). Например, при добавлении на стальную пластину ребер жесткости прерывистая сварка позволяет снизить объем наплавленного металла на 75% и в то же время обеспечить необходимую прочность.

Рис. 3-7 Деформации можно предотвратить или минимизировать с помощью приемов, которые позволяют преодолеть или конструктивно использовать эффект нагревания и охлаждения.

3. Делайте как можно меньше проходов
Меньшее число проходов за счет материалов большего диаметра, Рис. 3-7(d) оказывается более предпочтительным в случаях, когда следует опасаться поперечных деформаций. Сжатие от каждого прохода суммируется, поэтому при большом числе проходов сжатие усиливается.

4. Прокладывайте шов возле нейтральной оси
Деформации можно сократить, если уменьшить плечо рычага для сил сжатия, которые могут сместить пластины. Это показано на Рисунке 3-7(e). Для контролирования деформаций можно эффективно использовать как строение шва, так и сварочную процедуру.

5. Располагайте швы на нейтральной оси
Этот метод, показанный на Рис. 3-7(f), позволяет уравновесить силу сжатия с одной стороны изделия силой сжатия с другой стороны. Для этого также важны строение соединения и процедура сварки.

6. Обратноступенчатая сварка
При сварке обратноступенчатым способом общее направление сварки может быть, например, слева направо, но каждый отдельный валик накладывается в направлении справа налево, как это показано на Рис. 3-7(g). При наложении очередного сегмента валика его нагретые края расширяются, что временно раздвигает пластины в точке B. Но как только тепло переходит по пластине в точку C, расширение вдоль внешних краев CD опять сдвигает пластины вместе. Это расстояние больше всего в момент создания первого валика. При последующей сварке пластины расширяются меньше и меньше за счет силы сжатия предшествующих валиков. Обратноступенчатая сварка подходит не для каждой задачи и она слишком неэкономичная при автоматической сварке.

7. Прогнозирование сил сжатия
С помощью предварительной подгонки деталей (с первого взгляда может показаться, что это относится только к потолочной или вертикальной сварке, что не всегда так) можно использовать силы сжатия конструктивно. На Рис. 3-7(h) показано несколько примеров такой подгонки деталей. При этом методом проб и ошибок нужно подобрать зазоры, необходимые для того, чтобы силы сжатия стянули пластины в нужное положение.

Предварительные подгибка, подгонка и обратная деформация, Рис. 3-7(i) — это самые распространенные примеры компенсирования деформаций при сварке. При предварительной подгонке удлиняется верхняя часть кромок под сварку — где будет расположена большая часть наплавленного металла. Из-за этого шов в готовом виде получается несколько длиннее, чем было бы в нижнем положении. Когда после сварки зажимы будут сняты, пластины опять примут плоскую форму, что снизит продольное усадочное напряжение за счет укорачивания шва. Эти две силы компенсируют друг друга и пластины принимают желаемую плоскую форму.

Еще один распространенный прием компенсирования сил сжатия — это сварка парных идентичных сегментов, Рис. 3-7(j), жестко скрепленных зажимами. После завершения сварки обоих изделий им позволяют остыть и затем снимают зажимы. Этот метод можно совмещать с подгибкой, когда перед наложением зажимов в определенные места между деталями вставляются клины.

В случае швов большого сечения жесткость элементов и их расположение относительно друг друга позволяют должным образом сбалансировать все воздействующие силы. Если это невозможно, нужно найти другой способ компенсировать силы сжатия в наплавленном металле. Этого можно добиться, если с помощью зажимов погасить силы сжатия за счет противоположной силы. Этой противоположной силой могут быть: другие силы сжатия; сдерживающие силы зажимов, тисков или фиксаторов; сдерживающие силы из-за определенного расположения элементов; или провисание одного из элементов благодаря гравитации.

8. Процедура сварки
Хорошо продуманная процедура сварки предусматривает поочередную сварку в разных местах конструкции, потому что когда она сжимается в одном месте, она противодействует силам сжатия в уже готовых соединениях. В качестве примера, сварку можно поочередно вести с двух сторон нейтральной оси стыкового соединения, как показано на Рис. 3-7(k). Еще один пример, для стыкового соединения, предусматривает поочередную сварку в последовательности, показанной на Рис. 3-7(l). В этих примерах сжатие от шва №1 компенсирует сжатие от шва №2.

Наверное, самый распространенный способ контроля деформаций в мелких деталях — это зажимы, тиски и другие крепежные приспособления, которые фиксируют детали в нужном положении до завершения сварки. Выше уже было упомянуто, что сдерживающая сила зажимов увеличивает внутреннее напряжение в наплавленном металле до тех пор, пока не будет достигнут предел текучести. В большинстве случаев сварки низкоуглеродистой стали он составляет около 310 МПа. Было бы логично предполагать, что это напряжение приведет к значительному смещению или деформации после того, как деталь освободят от тисков или зажимов. Однако на самом деле этого не происходит, так как это напряжение (сужение детали) намного ниже смещения, которое произошло бы без использования фиксации во время сварки.

9. Снижение сил сжатия после сварки
Проковка — это один из доступных способов противостоять силам сжатия во время остывания шва. По сути, проковка шва позволяет удлинить шов и сделать его тоньше, тем самым снизив (с помощью пластических деформаций) напряжение из-за остывания при охлаждении металла. Но этим методом нужно пользоваться с осторожностью. Например, нельзя проковывать корневой шов из-за риска скрыть или вызвать появление трещины. Как правило, проковка не допускается при последнем проходе, потому что это может скрыть трещину и помешать визуальному осмотру, и потому что она оказывает нежелательный эффект механического упрочнения. Поэтому применимость этого метода несколько ограничена, хотя бывают случаи, когда проковка между проходами оказалась единственным подходящим решением проблем с деформациями или растрескиванием. Перед проведением проковки на нее сначала нужно получить конструкторское разрешение.

Еще один метод снятия сил сжатия — это термическое снятие напряжения, контролируемое нагревание соединения до определенной температуры с последующим контролируемым соединением. Иногда для этого скрепляют вместе два идентичных соединения, после чего проводится сварка и снятие напряжения. Это позволяет свести к минимуму остаточное напряжение, которое деформировало бы соединения.

10. Сокращение времени сварки
Так как для распространения тепла необходимо время, оно оказывает большое влияние на деформации. В большинстве случае предпочтительно завершить сварку как можно скорее, до того, как нагреется и расширится большой объем металла. Сжатие и деформирование сварного шва зависят от используемого процесса сварки, типа и диаметра сварочных материалов, силы тока и скорости сварки. Механизированное сварочное оборудование позволяет сократить продолжительность сварки и объем затронутого тепловым воздействием металла, как следствие, сократив уровень деформаций. Например, для создания сварного шва определенного размера на пластине большого сечения с настройками 175А, 25В и 7,5 см/мин. требуется 87 500 джоулей энергии (тепловложения) на линейный дюйм шва. Для создания такого же шва с настройками 310А, 35В и 20 см/мин. требуется 81 400 джоулей на линейный дюйм. Большое тепловложение обычно приводит к большим деформациям шва (примечание: мы специально не используем слова «избыточное» и «больше необходимого» потому что сечение шва тесно связано с тепловложением. В большинстве случаев сечение углового шва (в дюймах) равняется квадратному корню тепловложения(кЖд/дюйм), поделенному на 500. Поэтому эти два соединения скорее всего будут иметь разный размер.

Другие методы контроля деформаций

Тиски с жидкостным охлаждением
Для борьбы с деформациями было разработано несколько методов. Например, при сварке листового металла иногда используется жидкостное охлаждение (Рис. 3-33), которое позволяет быстро отводить жар от свариваемых компонентов. Для этого к медным крепежным зажимам припаиваются медные трубы и во время сварки через эти трубы подается вода. Кроме того, деформации также удается сократить за счет сдерживающей силы зажимов.

Рис. 3-33 Система жидкостного охлаждения для отведения жара при сварке.

Укрепляющая накладка
«Укрепляющие накладки» — это еще один полезный прием для снижения деформаций при сварке стыковых соединений, Рис. 3-34(a). К кромкам одной из пластин приваривают скобы и в них вставляют клины, которые выравнивают кромки и удерживают их во время сварки.

Рис. 3-34 Различные конфигурации укрепляющих накладок для снижения деформаций при стыковой сварке.

Термическое снятие напряжения
Снятие напряжение нагреванием используется для снижения деформаций только в исключительных случаях. Однако бывают случаи, когда это необходимо для предотвращения дальнейшей деформации материала до завершения сварки.

Обзор: контрольный список для снижения деформаций
Этот список поможет Вам избежать деформаций:

Избегайте чрезмерного сечения швов
Контролируйте подгонку
Если это возможно и приемлемо с точки зрения конструкторских требований используйте прерывистую сварку
При угловой сварке делайте как можно более короткие отрезки.
При сварке с разделкой кромок старайтесь уменьшить объем наплавленного металла. Обдумайте возможность использования двухсторонних соединений.
При многопроходной сварке по возможности ведите сварку поочередно с обеих сторон соединения.
Насколько это возможно, сократите число проходов.
Используйте процедуры с низким тепловложением. Обычно для этого требуется большая производительность наплавки и высокая скорость сварки
Используйте сварочные манипуляторы, чтобы как можно больше увеличить долю сварки в нижнем положении. Сварка в нижнем положении позволяет использовать сварочные материалы большого диаметра и процедуры сварки с высокой производительностью наплавки
Располагайте швы рядом с нейтральной осью изделия
Как можно равномернее распределяйте тепло с помощью продуманной процедуры сварки и расположения швов
Ведите сварку по направлению к незафиксированной части изделия
Пользуйтесь для подгонки деталей зажимами, тисками и укрепляющими накладками
Предварительная подгонка и подгибка позволит силам сжатия придать изделиям нужную форму
Соединяйте изделия и узлы таким образом, чтобы сварные соединения компенсировали друг друга вдоль нейтральной оси секции

Эти приемы помогут свести влияние деформаций и остаточного напряжения к минимуму.

Швы сварки виды и основные классификационные признаки

Сварное соединение – это участок конструкции, отдельные элементы которой соединены при помощи сварки. Оно состоит из одного или нескольких сварных швов, прилегающих к ним зон основного металла, называемых зонами термического влияния, а также примыкающих участков основного металла, не претерпевшего структурных изменений в результате сварки.

Сварным швом называют закристаллизовавшийся металл, который во время сварки находился в расплавленном виде. Швы определяют геометрическую форму, прочность и сплошность металла в зоне сварки. На свойства сварного соединения влияют характеристики металла сварного шва, зон термического влияния и примыкающих к ним участков основного металла.

Виды соединения сварных швов

По типу соединения сварные швы подразделяют на следующие группы:

Стыковые швы используют для получения стыковых соединений. Выполняют их, как правило, непрерывными. Отличительным признаком стыковых швов является форма разделки кромок свариваемых деталей в поперечном сечении. Разделка кромок позволяет подготовить место осуществления сварки, обеспечивая эффективный доступ дуги и полное проплавление кромок на всю толщину. Различают следующие виды швов – одно- и двухсторонние без разделки кромок, с одно- или двухсторонней разделкой одной из кромок, с односторонней разделкой обеих кромок, с разделкой «V» или «X»-образной формы, с двухсторонней разделкой обеих кромок. Разделку образуют либо прямыми линиями, либо применяют U-образную разделку.
Угловые швы используют для получения тавровых, крестовых, угловых, нахлёсточных соединений. Различают их по форме подготовки кромок и по сплошности шва по длине. По форме поперечного сечения угловые сварные швы разделяют на следующие виды – без разделки кромок, с одно- или двухсторонней разделкой кромок. По протяжённости угловые швы выполняют непрерывными, прерывистыми, с шахматным или цепным расположением швов.
Разновидностями выше названных типов сварных швов являются пробочные и прорезные, выполняемые в нахлёсточных соединениях, редко – в тавровых. Прорезной образуется при полном проплавлении верхнего листа, а иногда и последующих, и при частичном проплавлении нижнего элемента (листа или детали). Пробочный (или точечный), при дуговой сварке его называют электрозаклёпкой, является частным случаем прорезного шва. При приварке толстых листов прорезные швы могут выполняться по заранее подготовленным отверстиям (для пробочной сварки) или прорезям (для непрерывных швов).

Виды сварочных швов по положению в пространстве

По расположению в пространстве бывают: нижними, горизонтальными, вертикальными и потолочными.

Сварка в нижнем положении осуществляется на расположенной внизу горизонтальной поверхности. Это наиболее технологически простой по своему выполнению способ. Благоприятные условия для получения высококачественных швов объясняются тем, что расплавленный металл попадает в сварочную ванну в направлении силы тяжести, а сама ванна располагается в горизонтальном положении. Кроме того, это положение наиболее удобно для рабочего и для выполнения процесса, и для наблюдения за ним. Угловые швы в нахлёсточных соединениях, имеющие катет до 10 мм, в нижнем положении выполняют в один слой электродами диаметром менее 5 мм без совершения поперечных колебаний. Угловые швы в тавровых соединениях, катет которых превышает 10 мм, выполняют одним слоем поперечными движениями треугольником, задерживаясь в корне шва.
Сварка горизонтальных швов осуществляется горизонтально на вертикальной плоскости. Этот процесс представляет некоторую сложность из-за стекания металла на нижнюю кромку. В результате этого по верхней кромке может образоваться подрез. Сварка угловых швов в нахлёсточных соединениях, произведенная в горизонтальном положении, не представляет затруднений. По технике выполнения она напоминает сварку в нижнем положении и зависит от того, какой катет шва необходимо получить.
Сварка вертикальных швов производится на вертикальной поверхности способами «снизу вверх» или «сверху вниз». При сварке на подъём расположенный снизу металл удерживает металл, стекающий сверху. Но вид шва при этом – грубо чешуйчатый. При сварке на спуск получение качественного провара значительно затруднено.
Сварка потолочных швов предусматривает осуществление соединения элементов на потолке и является наиболее сложной в исполнении. При сварке потолочных швов затруднено выделение газов и шлаков из металла сварочной ванны. Свойства сварного шва в этом случае ниже аналогичных характеристик, выполненных в других пространственных положениях.

к меню ↑

Прочие классификационные признаки сварных швов

По конфигурации различают следующие виды сварных швов: продольные – прямолинейные и криволинейные, кольцевые.

Сварка продольных швов на заготовках значительной протяжённости требует тщательной подготовки металла, предназначенного для сварки. Поверхность заготовок не должна быть волнистой, заусенцы кромок необходимо зачистить. Сварка продольных швов осуществляется при обязательной зачистке кромок от ржавчины, грязи и других загрязнений, а также удалении влаги с их поверхности.
Сварка кольцевых швов, особенно при малых диаметрах изделия, требует корректировки сварочного режима, применяемого для продольных швов металла такой же толщины. В случаях малых диаметров качественное формирование шва достигается снижением сварочного тока.

По форме наружной поверхности сварные швы бывают выпуклыми, вогнутыми и плоскими. Плоские и вогнутые швы хорошо работают при динамических нагрузках благодаря отсутствию ощутимого перехода от шва к основному металлу.

По условиям работы сварные швы разделяют на рабочие, непосредственно воспринимающие нагрузки, и соединительные, предназначенные для скрепления частей детали или конструкции.

к меню ↑

Геометрия сварных швов

К общим геометрическим параметрам, характеризующим сварные швы, относят: ширину, вогнутость, выпуклость, корень шва.

Шириной называют расстояние между визуально различимыми линиями сплавления шва.
Вогнутость измеряется расстоянием между плоскостью, проходящей по видимым линиям границ шва и основного металла, и поверхностью, расположенной в месте максимальной вогнутости. Вогнутый корень стыковых швов считается дефектом обратной стороны, им могут обладать односторонние швы.
Выпуклость шва определяется расстоянием межу плоскостью, которая проходит по видимым линиям границ основного металла и шва, и поверхностью шва в месте максимальной выпуклости.
Корень – это часть шва, максимально удалённая от лицевой поверхности, которая по существу является его обратной стороной.

Угловые швы характеризуют следующие размерные параметры: катет, толщина, расчётная высота.

Катет угловых швов – кратчайшее расстояние от поверхности первого свариваемого элемента до границы сварного шва на поверхности второго элемента. Катет является параметром режима, который необходимо соблюдать во время сварки. В угловых соединениях для сварки изделий одинаковой толщины катет шва может быть задан толщиной кромок. Для угловых и тавровых соединений катет принимают равным толщине материалов, а при тавровом соединении изделий разной толщины его приравнивают к толщине более тонкого элемента. Катет должен иметь достаточные размеры для обеспечения прочности соединения, но слишком большая его величина может вызвать сварочные деформации.
Толщиной углового шва называют максимальное расстояние от его поверхности до точки наибольшего проплавления основного металла.
Величину расчётной высоты используют для оценки прочности сварного соединения.

Для угловых швов вогнутая форма поверхности с плавным переходом к основному металлу считается благоприятной. Это связано с тем, что в угловых швах тяжело проварить корень на полную толщину, особенно при проведении сварки наклонным электродом.

В процессе контроля качества реальных изделий катет и толщину измеряют с помощью различных шаблонов.

На качественные показатели сварных соединений оказывает влияние множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе типа соединения для получения требуемых эксплуатационных характеристик свариваемых деталей и конструкций.

Классификация сварных швов и соединений

От этого зависит эффективность и качество работы, наличие необходимых инструментов, материалов и навыков. Успех в любом деле, в каком бы направлении оно ни осуществлялось, также существенно зависит от знания теории. Сварочные работы считаются одними из самых распространенных.

Этот вид деятельности требует материалов, оборудования, опыта работы, а также теоретических знаний. Освоив необходимую информацию, человек имеет представление о том, что такое шов, какова классификация сварных швов и как выбрать оптимальный вариант соединения различных металлических изделий.

Что такое сварной шов?

При проведении сварочных работ в процессе работы три металлических участка: два куска железа соединяются между собой третьим выступающим из электрода. В месте, где металлические детали соприкасаются друг с другом, происходит термический процесс, формирующий шов. Таким образом, шов является частью структуры металла, полученной при воздействии расплавленного и затвердевшего железа.

Сварку можно комбинировать с любыми металлами. Они имеют свои особенности строения, в соответствии с которыми подбирается определенный вид крепления.Классификация сварных швов производится в зависимости от вида спайки, материала и других параметров. Каждое соединение имеет свои инструкции и порядок выполнения.

Размеры

Существует классификация сварных швов по длине. В зависимости от размера сварные швы бывают:

Короткие. Размер не превышает 30 см, такой шов появляется в результате сварки, проводимой в одном направлении от начала до конца.
Средний. Длина шва от 30 см до 1 м. Швы свариваются от центра к краю.Для них отлично подойдет метод обратного шага. Суть его заключается в том, что весь шов делится на несколько участков, которые поочередно обрабатываются сваркой. Каждый из этих сегментов имеет длину от 10 до 30 см.
Длинные (более одного метра). Их приваривают так же, как и в средних швах, с той разницей, что количество мест будет больше.

Виды сварных соединений

Классификация сварных соединений проводится также по типу крепления.Существует четыре типа соединения:

встык;
Волна Т;
Притертые;
угловой.

Самая распространенная форма

В стыковой муфте учитывается толщина изделия. Это значительно экономит материал.

Захват встык считается самым популярным. Это связано с тем, что данный процесс сварки является самым быстрым и экономичным.

Сварка Т-образной формы Функции и рекомендации

Для данного вида склеивания Т-образная форма соединения металлических изделий.Как и при муфтовом соединении, особое внимание уделяется толщине металла в зависимости от того, какие швы односторонние, а какие двусторонние.

При использовании этого типа муфты соблюдайте следующие рекомендации:

При Т-образной сварке двух изделий разной толщины держите сварочную горелку под углом 60 градусов к изделию.
Сварку можно облегчить, если конструкцию поместить в лодку. Такое положение обрабатываемого изделия исключает подрезы, опущенные подрезы, которые для данного вида склеивания считаются наиболее распространенными дефектами.
Если один проход сварочной горелки не удался из-за того, что могут остаться дефектные детали, проварите их колебанием сварочных электродов.
Односторонняя сварка также может быть ограничена Т-образным соединением. Для этого используется сварочное оборудование Oineo Tronic Pulse, позволяющее варить РВ.

Сварка внахлестку

Принцип данного вида соединения - двухсторонние сварные изделия, толщина которых не превышает 1 см. Сварку применяют в тех случаях, когда необходимо предотвратить попадание влаги в зазор между стальными листы.В результате этой работы образуются два шва. Этот вид сварного соединения считается длительным и неэкономичным, так как для работы требуется больше материалов.

Держатель угловой

Данный вид сварки применяется для соединения металлических изделий перпендикулярно друг другу. В зависимости от толщины пластин угловая сварка характеризуется наличием или отсутствием скошенных кромок. При необходимости данный вид соединения производится от центра изделия.

Сварные формы

Классификация сварных соединений по форме наружной поверхности определяет три вида:

Кв.Эффективен при динамических и знакопеременных нагрузках, так как в этих швах (как и вогнутых швах) отсутствует концентрация напряжений, способная вызвать резкие изменения и разрушить сварное соединение.
Вогнутая. Вогнутость сварных швов считается допустимой, не превышающей 0,3 см. В противном случае вогнутость сварного шва является чрезмерной и считается дефектом. Уровень вогнутости измеряли там, где наблюдается наибольший прогиб.
Резьба выпуклая. В результате скопления большого количества мерзлого металла они считаются неэкономичными.Но в то же время сварное соединение с выпуклым швом более эффективно при статической нагрузке, чем соединение с плоским или вогнутым швом. Bump index – это расстояние от поверхности первичного металла до точки наибольшего выступа. Учитываются стандартные выступы не более 0,2 см при нижней сварке и не более 0,3 см при сварке в других положениях.

Классификация сварных соединений по расположению в пространстве

По критерию расположения в пространстве различают четыре вида швов, каждый из которых имеет свои особенности и рекомендации по сварке:

Нижние швы.В техническом плане они считаются самыми простыми. Сварку нижних швов выполняют на ровной поверхности в положении снизу. Этот процесс отличается высокой эффективностью и качеством. Это связано с более комфортными условиями для сварщика. Расплавленный металл своим весом направляется в сварочную ванну в горизонтальном положении. Легко проследить за обвариванием нижних швов. Работа выполняется быстро.
Горизонтальные швы. Сварить посильнее. Проблема в том, что расплавленный металл под действием своего веса стекает к нижним кромкам.Это может вызвать рельефные порезы в области верхнего края.
Вертикальные швы. Они являются результатом соединения металлических изделий, расположенных в вертикальной плоскости.
Потолочные швы. Сварка считается самой сложной и ответственной. Отличается минимальным комфортом. В процессе сварки трудно разделить шлак и газы. В этом случае с ней справится не каждый, нужен большой опыт, так как удержать шлак, падающий на забой во время работы, непросто.Важно соблюдать качество и прочность соединения.

Как маркируются сварные швы и соединения?

Классификация и маркировка сварных швов создается с помощью специальных значков, линий и выносок. Их размещают на сборочном чертеже и на самой конструкции. Классификация сварных соединений и стыков определяется, согласно нормативному документу, специальными линиями, которые могут быть сплошными или прерывистыми. Видимые сварные швы отмечены сплошной линией, штриховые линии невидимы.

Обозначение шва размещается на полке zLeaders (в случае, если шов находится на лицевой части). Или, наоборот, под полочкой, если шов расположить сзади. С помощью значков указывается классификация сварных швов, их несплошность, расположение участков сварки.

Рядом с основными значками есть дополнительные значки. В них содержится вспомогательная информация:

по снятию усиления сварного шва;
на обработку поверхности для плавного перехода к основному металлу и предотвращения провалов и неровностей;
о линии, по которой выполнен шов (независимо от того, закрытый он или нет).

Для идентичных конструкций и изделий одного ГОСТа предусмотрены стандартные обозначения и технические требования. Если в конструкции есть одинаковые швы, то лучше указать порядковые номера и разделить их на группы, которым также для удобства присвоить номера. Все сведения о количестве групп и колод должны быть указаны в нормативном документе.

Положение шва

Классификация сварных швов основана на положении шва. Это:

Односторонний. Создается в результате сварки листов, толщина которых не превышает 0,4 см.
Двусторонний. Возникает при сварке металлических листов толщиной 0,8 см с обеих сторон. Для каждого стыка рекомендуется оставлять зазоры по 2 мм, обеспечивающие качество сцепления.

Возможные дефекты

Дефекты могут возникать при сварке из-за слишком высокого тока и напряжения в дуге. Это также может быть результатом неправильного обращения с электродами. Классификация дефектов сварных соединений по месту их расположения:

Внутренние. Для их выявления используется прием наблюдения: не разрушая конструкцию, разрушая ее полностью или частично.
Наружная. Они легко обнаруживаются при внешнем осмотре.

В связи с нарушением условий сварки, вызванным недостатком знаний, отсутствием подготовительных работ, проведением неправильных замеров, дефекты подразделяются на:

Непрощенные. Проявляется в локальном отсутствии срастания между соединяемыми элементами. Дефект приводит к увеличению концентрации напряжений и уменьшению поперечного сечения соединения. Конструкция с таким дефектом отличается пониженной прочностью и надежностью.Причиной выхода из строя может быть как недостаточная сила тока, так и скоростная сварка.
Подрез. Недостатком является локальное утонение основного металла. Эта проблема наблюдается вблизи границ сварных швов.
Курение. Дефект имеет вид углубления в сварном шве. Это происходит из-за утечки расплавленного металла из сварочной ванны. Выгорание — недопустимый дефект, его нужно срочно исправлять.
Неподготовленный кратер или углубление.Возникает из-за разрывов дуги при приближении к концу шва.
Приток. Дефект проявляется в проникновении металла шва в основной металл без их расплавления.

Причины дефектов могут быть самыми разными, но они в равной степени способны снижать прочность сцепления, эксплуатационную надежность, аккуратность, портить внешний вид изделия.

р >>.

Как отшлифовать и загладить сварные швы?

Сварка является наиболее совершенным и наиболее эффективным способом соединения металлов, который не только дает возможность получения отличной механической прочности , но и позволяет производить сварные швы с высокими эстетическими показателями . Хорошая производительность сварного шва означает, среди прочего, однородная форма и размер, адаптированные к типу материала, его толщине и требуемым характеристикам соединения. В большинстве случаев при сварке элементов конструкции сварной шов, выполненный по правилам опытным сварщиком, не требует дополнительной обработки.Единственные необходимые вмешательства чаще всего связаны с обычной процедурой подготовки металла к покраске, лакировке или нанесению других необходимых покрытий. Несколько иначе обстоит дело с обработкой сварных швов на деталях , которые будут хорошо видны на , особенно тех, которые изготовлены из нержавеющей стали. В таких случаях шлифовка и заглаживание сварных швов обычно незаменимы. Необходимо использовать абразивные материалы с соответствующими характеристиками, чтобы обеспечить желаемую форму поверхности сварного шва и ее гладкость.Давайте посмотрим, как выглядит обработка сварных швов, когда она необходима и какой инструмент и материалы будут наиболее полезными.

Когда и зачем может понадобиться шлифовка и заглаживание сварных швов?

Соединение металлов сваркой очень похоже, независимо от используемого метода. После прогрева зоны в непосредственной близости от предварительно подготовленных кромок с помощью электрической дуги , плазменной струи, горючего газа или сфокусированного лазерного луча , материал подают в стык, заполняя его .Горячий металл от сварочной проволоки, стержня или плавящегося электрода присоединяется к структуре свариваемого материала и по мере охлаждения образует сварной шов . Выполненный шов должен соответствовать требованиям качества, т. е. не иметь дефектов сварки, т. е. трещин, пустот или посторонних включений. Правильная форма шва и его размер также имеют значение.

Внешний вид сварного шва зависит как от свариваемого материала, так и от используемого метода. Как правило, метод сварки TIG (вольфрам в инертном газе) дает наилучшие результаты в виде небольших однородных сварных швов, которые не нарушают геометрию соединяемых элементов.Он отлично работает как в случае обычных углеродистых сталей, так и в случае нержавеющих и кислотостойких сталей. Сварка MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) и сварка MMA (Manual Arc Welding) обычно дают несколько худшие результаты. Хотя качество и внешний вид сварного шва зависят не только от используемой технологии, но и от навыков сварщика , люди с сопоставимыми компетенциями смогут выполнить сварку с лучшими параметрами, если они будут использовать , метод сварки , оптимальное в этом отношении.

Хороший внешний вид соединения важен, прежде всего, для компонентов, которые будут подвергаться воздействию. Это касается, например, подавляющего большинства изделий из нержавеющей стали и кислотоупорной стали . Так и будет, между прочим при сварке поручней, балюстрад или ограждений из популярных «нержавеющих» скамеек, спинок или элементов малой архитектуры. Хорошо обработанная поверхность сварного шва также будет необходима там, где металл вступает в контакт с пищевыми продуктами, химическими веществами или биологическими материалами.Соответствующая отделка швов, заключающаяся в получении однородной и гладкой поверхности, обычно будет иметь важное значение при изготовлении изделий для пищевой, перерабатывающей, химической и фармацевтической промышленности, а также для нужд лабораторий всех типов.

Инструменты и материалы, используемые для шлифовки и зачистки сварных швов

Процесс отделки сварного шва включает шлифовку, а иногда и заглаживание поверхности сварного шва. Методы, использующие различные методы шлифования, используются для удаления припуска на материал , вызванного сваркой.Поэтому этап предварительной обработки обычно представляет собой грубую шлифовку . В его составе обычно используются более агрессивные абразивы, позволяющие быстро профилировать сварной шов. После удаления лишнего металла поверхность дополнительно обрабатывается тонкой шлифовкой . На этом этапе используются абразивы, имеющие более мелкое зерно и позволяющие получить более гладкую и однородную поверхность. При необходимости металл еще можно отполировать .Во время полировки материал больше не удаляется, а скорее сглаживается, устраняя неровности, оставшиеся после тонкой шлифовки, которые влияют на отражение световых лучей.

Выбор оборудования и материалов, используемых для шлифовки и полировки, зависит от достигаемого эффекта, размера сварного шва и количества удаляемого материала. Наиболее универсальным решением являются УШМ , как в электрическом, так и в пневматическом исполнении.Прямошлифовальные машины могут потребоваться для сварки меньших размеров, требующих большей точности. Также пригодятся всевозможные шлифмашины и ленточные напильники . сатиновые шлифовальные машины также используются для шлифовки. Специальные шлифовальные машины с дисками, установленными на удлиненной стреле , подходят для чистовой обработки угловых швов.

Среди наиболее часто используемых абразивов шлифовальные круги для использования с угловыми шлифовальными машинами.Это могут быть как диски с зерном , так и фибровые диски или лепестковые диски . Для напильников и ленточных шлифовальных станков используются бесконечные ленты с правильно подобранным крупным зерном, что позволяет очень агрессивно удалять припуск до мелкого, что подходит для тонкого шлифования и чистовой обработки. Шлифовальные круги и нетканые диски также используются для финишной обработки и полировки. Также очень полезны цилиндрические лепестковые диски , которые, в зависимости от размера зерна, можно использовать для грубого и тонкого измельчения.Для прецизионной и высокоточной работы также применяются фрезы с различной формой рабочей головки, устанавливаемые на прямошлифовальные станки.

Полировка сварных швов обычно выполняется так же, как и для отделки других металлических поверхностей. После тонкой шлифовки и финишной обработки на металл наносится соответствующий полировальный состав , который распределяется с помощью полировального круга , изготовленного из мелкозернистого материала, например.войлочный диск, губка или полировальный мех.

Хорошо обработанные сварные швы позволяют выполнять неразъемное соединение металлов, в то же время, благодаря соответствующей отделке лицевой стороны, швы могут быть совершенно незаметны и создавать гладкую и однородную поверхность. Этот тип обработки желателен, когда сварной элемент будет хорошо виден или когда этого требует предполагаемое использование сварного элемента.

Как шлифовать, совмещать и обрабатывать сварной шов

Вы только что сварили секции металла вместе, и теперь нужно отшлифовать только что сформированную заготовку так, чтобы не было видно сварного шва. Какие продукты и методы использовать, зависит от того, с каким материалом вы работаете и какой вид отделки требуется. Вот наше руководство по удалению и отделке сварного шва.

Перед сваркой

Поскольку требуемые процессы и отделка часто различаются и обычно зависят от типа материала и требований к его отделке, в этой статье мы рассмотрим как углеродистую, так и нержавеющую сталь.Перед сваркой, особенно из углеродистой стали, заготовку необходимо очистить от прокатной окалины, образовавшейся в процессе горячей прокатки – прокатная окалина может ухудшить качество сварного шва. Мы рекомендуем наш диск Norton Blaze Rapid Strip как идеальный продукт для удаления накипи в этом случае.

Углеродистая сталь

Нержавеющая сталь

Металлический инертный газ (металлический инертный газ) Сварка

также известна как дуговая сварка с металлом Газовая сварка (GMAW) — это дешевый, но очень эффективный метод сварки, который можно использовать для всех распространенных металлов и сплавов.В процессе в качестве наполнителя используется инертный защитный газ и полуавтоматическая подача проволоки. Сварка MIG обычно считается лучшим вариантом для более тяжелых или толстых заготовок, но в результате сварной шов будет толстым. Мы предлагаем сварку MIG на углеродистой стали.

Сварка ВИГ (вольфрам в инертном газе)

Ее можно назвать дуговой сваркой вольфрамовым электродом (GTAW). Это более точный процесс дуговой сварки, в котором для сварки используется вольфрамовый электрод.Сварка TIG обычно считается более сложной для освоения и намного медленнее, чем сварка MIG. Сварной шов чище, меньше и чаще всего используется для сварки нержавеющей стали.

Разница между отделочными углеродистой сталью и нержавеющей сталью

углеродистая сталь

нержавеющая сталь

Решение, которое вы хотите достичь, является решительным к использованию готового элемента и самого основного материала (углеродистая сталь почти всегда окрашена).Следует отметить, что, хотя в этой статье основное внимание уделяется удалению сварных швов, не все сварные швы должны быть удалены, чтобы металл оставался функциональным.

Это особенно актуально для углеродистой стали, когда шов не виден. Например, в подводных трубах или когда металл имеет конструктивное значение и скрыт за панелью. В конце концов, незавершенные сварные швы по своей природе прочнее, чем готовые сварные швы из-за удаления материала, связанного с их шлифовкой.

При работе с углеродистой сталью обработка сварного шва представляет собой довольно простой процесс. В большинстве случаев сталь нужно подготовить только настолько, насколько это возможно для нанесения краски. Шероховатая и поцарапанная поверхность может фактически увеличить адгезию краски к металлу, чем если бы она была сильно отполирована до блеска. На самом деле, для порошковой окраски, для покрытия металла, скорее всего будет достаточно крупнозернистого двухэтапного удаления сварного шва.

Нержавеющая сталь по своей природе прочнее, чем ее аналог из углеродистой стали, и когда дело доходит до использования, она имеет тенденцию быть тоньше.Эта особенность влияет на шлифовку, что будет обсуждаться, когда мы подойдем к предварительному удалению материала. Нержавеющая сталь имеет множество коммерческих применений, и выбранная обработка сварного шва также неразрывно связана с этим применением. Например, для эстетики может потребоваться высокоочищенная отделка (которую поможет достичь эта статья), в то время как стеновая панель или поручни лифта должны иметь отделку № 4, чтобы скрыть видимость отпечатков пальцев и царапин; таким образом, более функциональная отделка.

Обратите внимание, что если вы работаете с обоими материалами, они должны храниться отдельно в отделочной зоне мастерской, чтобы избежать перекрестного загрязнения; особенно при переходе с углеродистой стали на нержавеющую. Последнее, что вы хотите сделать, это пожертвовать часть припуска углеродистой стали на заготовку из нержавеющей стали. Обязательно храните абразивы, которые вы используете, отдельно.

Предварительная шлифовка сварного шва

Первый этап чистовой обработки сварного шва такой же; снятие лишнего припуска с самого сварного шва. Цель состоит в том, чтобы отшлифовать соединение до уровня и непрерывной поверхности с остальной частью основного металла. Чтобы добиться этого начального съема припуска, когда не требуется чистовая обработка поверхности, оператор может выбрать прямой шлифовальный круг в качестве угловой шлифовальной машины.

Использование шлифовального круга

Хотя шлифовальный круг можно использовать для удаления припуска на обоих материалах, для получения удовлетворительного результата по качеству нержавеющей стали потребуется высокий уровень навыков и опыта.Могут возникнуть такие ловушки, как выдалбливание и подрезание. Поэтому будьте осторожны, чтобы обеспечить правильный угол при шлифовании.

Углеродистая сталь

Нержавеющая сталь

Шлифовальные колеса должны быть выбраны для углеродистой стали. Они быстро удалят сварной шов, а так как появление царапин не такая уж проблема по сравнению с нержавейкой, они идеально подходят для этой операции.

Как правило, в диапазоне от 5 до 35 градусов от горизонтали (в зависимости от используемого шлифовального круга) важно прикладывать постоянное давление как вперед, так и назад для достижения ровной поверхности. Благодаря самозатачивающемуся керамическому зерну круги Norton Quantum3 предназначены для интенсивного и легкого съема материала.

Как упоминалось ранее, использование кругов из нержавеющей стали требует хорошего уровня навыков и опыта для достижения желаемого результата.На этом этапе многие люди выбирают диск из нетканого материала или пластину (на которой мы остановимся позже). Если вы работаете со шлифовальным кругом, вы должны использовать подходящее изделие из нержавеющей стали. Вы можете определить его по этикетке как цветной (не содержащий железа) и подходящий для нержавеющей стали. Используйте среднюю грануляцию, а не грубую, по следующим причинам. 1. Образовавшиеся царапины будет очень трудно сгладить на более позднем этапе, особенно если вы хотите создать сложную отделку. 2. Нержавеющая сталь имеет тонкое поперечное сечение и есть риск появления заметных плоских пятен; особенно на трубчатых формах.

При выборе шлифовального круга существует множество возможных вариантов. Как всегда, размер зерна, тип зерна и связующее вещество будут определять характеристики и поведение продукта, поэтому убедитесь, что вам ясно, что вам нужно, прежде чем продолжить!

Использование отворота на сварном шве

Отворот всегда является популярным выбором для обработки швов как на нержавеющей стали, так и на углеродистой стали, и легко понять, почему они имеют ключевые преимущества по сравнению со стандартным шлифовальным кругом.Ламели являются отличным выбором благодаря их длительному сроку службы, гораздо лучшему комфорту оператора и контролю (у пользователя обычно больше права на ошибку), более низкому уровню шума и качеству обработки поверхности. Вот все веские причины для выбора этих абразивных инструментов.

Углеродистая сталь

Нержавеющая сталь

Выбор P40 Lamella сразу удалит этот швер из углеродистой стали и приготовьте заготовку для дальнейшей обработки (если необходимо) окончательная покраска.

Операторы обычно выбирают ламели, когда требуется более качественная и более совершенная обработка поверхности, поскольку этот продукт (или диск из нетканого материала) представляет собой звезду из нержавеющей стали. Наша планка Norton Quantum с грануляцией P80 идеально подойдет для первого этапа съема материала. Менее опытным операторам мы рекомендуем выбирать грануляцию P120.

Швы Отделку

Углеродистая сталь

Нержавеющая сталь

Если вы являетесь порошковым покрытием углеродистой стали, процесс измельчения почти завершен.Требуется еще один этап шлифования с помощью Norton Rapid Prep Vortex с крупной зернистостью. Порошковое покрытие имеет достаточную толщину, чтобы скрыть появление остаточной царапины, образованной грубым абразивом, и легко прилипает к поцарапанной поверхности из углеродистой стали. Если слой краски тоньше, возможно, вам придется сгладить все царапины, чтобы они не были видны сквозь последний слой. На этом этапе мы рекомендуем диск средней зернистости, такой как Norton Vortex Rapid Blend Medium.

Если вы ищете высококлассную отделку или отделку номер 4, нержавеющая сталь, безусловно, нуждается в дальнейшей обработке. Первоначальная царапина выглядела бы неприглядно на поверхности из нержавеющей стали, чтобы компенсировать это, мы снова рекомендуем Norton Vortex Rapid Blend Medium Grit. Диск Vortex лучше всего работает в диапазоне 5000-6000 об/мин, этот нетканый абразив придает металлу однородную поверхность без разводов.Если этого все еще недостаточно, продолжайте работу с Norton Rapid Blend 2SF. Мягкий материал в сочетании с мелкозернистым карбидом кремния обеспечивает гладкую и блестящую поверхность. Доступно множество вариантов, подробности о которых можно найти в нашем новом каталоге промышленных приложений Norton 2019 и как показано в видео Пола Грея.

На этом этапе сварной шов между частями расплавленного металла должен исчезнуть.В случае углеродистой стали поверхность теперь готова к покраске или использованию. Для нержавеющей стали требуются дополнительные шаги для более тонкой обработки, поэтому следующая информация действительна только для нержавеющей стали.

Какая отделка?

Решение о том, какую отделку выбрать для изделия из нержавеющей стали, полностью зависит от того, для чего будет использоваться конечный продукт.

Время сиять…

Яркое и однородное покрытие можно получить относительно легко и быстро.Чтобы сгладить любые остаточные дефекты поверхности и царапины, оставшиеся на нержавеющей стали от предыдущих процессов, мы рекомендуем использовать Norton Rapid Blend NEX-2SF. Мелкий карбид кремния придает металлу действительно впечатляющий блеск.

Лучше всего использовать под углом 10-15°, медленно скользя по металлу, используя только вес угловой шлифовальной машины для давления. Также попробуйте спецификацию NEX-3SF для большей прочности, когда гибкость и комфорт не проблема. Для достижения наилучших результатов и во избежание ожогов работайте на скорости от 6000 до 7000 об/мин./ мин.

Эта отделка должна оставить бесшовную блестящую поверхность, которую вы ищете, но если вы хотите еще более глянцевый вид, идеально подойдет войлочный диск Norton Rapid Polish.

Эта отделка должна оставить гладкую глянцевую поверхность, которую вы ищете, но если вы хотите еще более блестящий блеск, идеально подойдет войлочный диск Norton Rapid.

Отделка № 4

Для перил или поручней можно указать отделку № 4.Отделка номер 4 — это обычная, но специализированная отделка нержавеющей стали, которую нельзя получить с помощью вращающегося инструмента, такого как циферблат. Его линейный вид можно получить только с помощью ленты или шлифовального круга. В этом случае предыдущий шаг заменяется абразивной лентой P80-P120, затем флисовой лентой Rapid Prep средней зернистости и, наконец, заканчивается очень хорошей нетканой лентой.

Цель состоит в том, чтобы удалить только небольшое количество поверхностного металла без существенного влияния на общую толщину.Важно, чтобы шлифование выполнялось только в одном направлении, если требуется линейный эффект.

Обратите внимание, что для плоских поверхностей вам понадобится станок Satinex с полосками на втулке насоса или чередующиеся диски Satinex (ламели грубого флиса p80), а для труб – шлифовальные ленты на станке для отделки труб.

Еще один шаг вперед по сравнению с чистовой обработкой номер 4. Для достижения чистого, гладкого и равномерного блеска заготовки требуется более тонкий абразив с очень низкой скоростью резания.

Дополнительная справка и информация...

Для получения дополнительной информации о продуктах Norton Abrasives, представленных в этой статье, посетите наш новый промышленный каталог Norton 2019. Этот PDF-файл содержит все наши промышленные продукты, а также некоторые советы и полезный совет. Мы также хотели бы направить вас на наш канал Youtube, который полон «гидов» и демонстраций продуктов, связанных с металлообработкой. Как всегда, наши эксперты Norton готовы ответить на любые ваши вопросы, просто свяжитесь с нами, используя нашу веб-форму.

.90 000 Классификация сварных швов и соединений - Проблемы мужчин 2022 9000 1

Эффективность и качество работы зависит от наличия необходимых инструментов, материалов и навыков. Знание теории также оказывает существенное влияние на успех в любом деле, независимо от того, в каком направлении оно ведется. Сварочные работы считаются одними из самых распространенных.

Этот вид деятельности требует материалов, оборудования, опыта работы и теоретических знаний. Освоив необходимую информацию, человек имеет представление о том, что такое шов, какова классификация сварных швов и как выбрать оптимальный вариант соединения различных металлических изделий.

Что такое сварной шов?

В процессе сварки задействованы три металлических участка: два куска железа удерживаются между собой третьим электродом. При соприкосновении металлических деталей друг с другом происходит термический процесс, создающий шов. Таким образом, шов является частью структуры металла, образовавшейся в результате воздействия расплавленного и затвердевшего железа.

Все металлы можно сваривать. Они имеют свои конструктивные особенности, в соответствии с которыми подбирается определенный тип крепления.Классификация сварных швов проводится в зависимости от вида спайки, материала и других параметров. Каждое соединение имеет свои инструкции и свой порядок выполнения.

Размеры

Существует классификация сварных швов по длине. В зависимости от размера сварные швы бывают:

Короткий Размер не превышает 30 см, такой шов появляется в результате сварки, выполняемой в одном направлении с самого начала и до конца.
Средняя Длина шва - от 30 см до 1 метра.Эти швы свариваются от центра к краю. Для них отлично подойдет режим обратного шага. Суть его заключается в том, что весь шов делится на несколько участков, которые поочередно обрабатываются сваркой. Каждый из этих сегментов имеет длину от 10 до 30 см.
Длинный (более одного метра). Свариваются они так же, как и средние швы, с той лишь разницей, что количество секций будет больше.

Типы сварных соединений

Классификация сварных швов проводится также по типу крепления.Существует четыре типа отношений:

коленный сустав
тавровое;
одинаковые;
угловой.

Самый популярный тип

При соединении встык учитывается толщина изделия. Это значительно экономит материал.

Прикладник считается самым популярным. Это потому, что этот процесс сварки является самым быстрым и экономичным.

Марка сварки.Особенности и рекомендации

Для данного вида муфты характерна форма Т-образного соединения металлических изделий.Как и в случае стыкового соединения, особое внимание уделяется толщине металла, в зависимости от того, какие швы односторонние, а какие двусторонние двусторонний.

При использовании данного типа муфты необходимо соблюдать следующие рекомендации:

При выполнении тавровой сварки при соединении двух изделий разной толщины необходимо, чтобы сварочная обойма была толще по отношению к изделию под углом 60 градусов.
Сварку можно облегчить, организовав конструкцию «в лодочку». Такое положение обрабатываемого изделия исключает подрезы, отсутствие недоваренных участков, которые для данного вида кладки считаются наиболее распространенными дефектами.
Если один проход сварочной горелки не удался из-за того, что могут остаться поврежденные участки, проварите их вибрацией сварочных электродов.
Тройник может быть ограничен сваркой с одной стороны. Для этого используйте сварочный аппарат Oineo Tronic Pulse, который позволяет варить RW.

Сварка внахлестку

Принцип данного вида соединения заключается в двухсторонней сварке изделий, толщина которых не превышает 1 см. Эта сварка применяется в тех случаях, когда необходимо предотвратить попадание влаги в зазор между стальными листами. В результате этой работы образуются два шва. Этот вид сварного соединения считается долговечным и неэкономичным, так как для работы требуется больше материалов.

Угловой кронштейн

Этот вид сварки применяется для соединения металлических изделий перпендикулярно друг другу.В зависимости от толщины листового металла угловая сварка характеризуется наличием или отсутствием скошенных кромок. При необходимости данный вид подключения производится изнутри изделия.

Сварные формы

Классификация сварных швов по форме наружной поверхности определяет три типа:

Квартира. Эффективен при динамических и переменных нагрузках, так как в этих швах (а также вогнутых швах) отсутствует концентрация напряжений, которая может вызвать резкие провалы и повредить сварочную горелку.
Подбарабанье. Вогнутость шва, не превышающая 0,3 см, считается допустимой, в противном случае вогнутость шва считается чрезмерной и считается дефектом. Измеряют уровень вогнутости в области, где отклонение наибольшее.
Выпуклые швы. Они возникают в результате скопления большого количества смерзшегося металла и считаются неэкономичными. В то же время сварное соединение, дающее выпуклый шов, более эффективно при статической нагрузке, чем соединение с плоским или вогнутым сварным швом.Индекс выпуклости – это расстояние от поверхности первичного металла до точки его наибольшего выступа. Стандартными считаются выступы, не превышающие 0,2 см для нижнего шва и не более 0,3 см для сварки, выполненной в других положениях.

Классификация сварных швов по положению в пространстве

По критерию пространственного размещения различают четыре вида швов, каждый из которых имеет свои особенности и рекомендации по сварке:

Нижние швы.В техническом плане они считаются самыми простыми. Сварку нижних швов производят на ровной поверхности в нижнем положении. Этот процесс отличается высокой эффективностью и качеством. Это связано с более комфортными условиями для сварщика. Расплавленный металл своим весом направляется в сварочную ванну в горизонтальном положении. Легко отслеживать приготовление нижней затирки. Работа выполняется быстро.
Горизонтальные швы. Готовьте немного сильнее. Проблема в том, что расплавленный металл затекает в нижние грани под действием своего веса.Это может вызвать подрезы в области верхнего края.
Вертикальные швы. Они являются результатом соединения металлических изделий, расположенных в вертикальной плоскости.
Потолочные швы. Эта сварка считается самой сложной и ответственной. Отличается минимальным комфортом. В процессе сварки сложнее образовывать шлак и газы. С этим делом справится не каждый, нужен большой опыт, так как удержать падающий на забой шлак во время работы непросто.Важно соблюдать качество и прочность соединения.

Как определяются сварные швы и соединения?

Сварные швы классифицируются и маркируются с помощью специальных значков, линий и выносок. Их размещают на сборочном чертеже и на самом проекте. Классификацию сварных соединений и швов указывают, согласно нормативному документу, с помощью специальных линий, которые могут быть сплошными или прерывистыми. Сплошная линия означает видимые сварные швы, пунктирные линии - невидимые.

Обозначения швов размещаются на полке выноски (если шов находится на лицевой части). Или, наоборот, под полку, если шов расположить с изнаночной стороны. С помощью значков указывается классификация сварных швов, их несплошностей, расположение участков для сварки.

Рядом с основными значками есть дополнительные значки. Они содержат вспомогательную информацию:

для снятия усиления сварного шва;
при обработке поверхности для плавного перехода к основному металлу и предотвращения наплывов и неровностей;
о линии, по которой выполнен шов (закрытый ли он).

Условные обозначения и технические требования приведены для идентичных конструкций и изделий одного стандарта ГОСТ. При наличии в конструкции одинаковых швов лучше присвоить им порядковые номера и разделить на группы, которым также присваиваются номера. Все сведения о количестве групп и швов должны быть указаны в нормативном документе.

Положение шва

Классификация сварных швов основана на положении сварного шва. Они:

Односторонний.Они образуются в результате сварки листов, толщина которых не превышает 0,4 см.
Двусторонний. Они возникают в случае двусторонней сварки листов толщиной 0,8 см. Для каждого случая соединения рекомендуется оставлять зазоры по 2 мм для обеспечения качества склеивания.

Возможные недостатки

Ошибки при сварке могут возникать из-за слишком высокой силы тока и напряжения в дуге. Это также может быть результатом неправильного обращения с электродами. Классификация дефектов сварки по месту их расположения:

Внутренний.Для их выявления применяют метод, заключающийся в контроле: не разрушая конструкцию, разрушая полностью или частично.
Снаружи Легко обнаруживается при внешнем осмотре.

В связи с нарушением режима сварки, вызванным отсутствием необходимого опыта, недостаточной подготовительной работой, неправильными измерениями, дефекты подразделяются на:

Неполный. Проявляется в локальном несращении между соединяемыми элементами.Дефект приводит к увеличению концентрации напряжений и уменьшению сечения шва. Конструкция с таким дефектом отличается пониженной прочностью и надежностью. Причиной отсутствия провара может быть недостаточная сила тока или сварка в скоростном режиме.
Подрез. Недостатком является локальное уменьшение толщины основного металла. Эта проблема наблюдается вблизи краев сварных швов.
Пригар Дефект имеет вид полости в сварном шве. Это связано с утечкой расплавленного металла из сварочной ванны.Выгорание — недопустимый дефект, его нужно срочно исправлять.
Неуправляемый кратер или полость. Возникает из-за обрыва дуги при подходе к концу шва.
Наплыв Дефект проявляется натеканием металла шва на основной металл без их расплавления.

Причины дефектов могут быть самыми разными, но в равной степени способны снижать прочность сцепления, эксплуатационную надежность, аккуратность, портить внешний вид изделия.

Сварка сопротивлением: принцип работы, виды и применение

В древности сварка металлов могла осуществляться путем нагревания металлов и их соединения, что известно как метод кузнечной сварки. Но теперь технология сварки изменилась с появлением электричества. В 19 веке были изобретены контактная, газовая и дуговая сварка. После этого было изобретено различных типа технологий сварки, таких как сварка трением, ультразвуком, плазмой, лазером, электронно-лучевой сваркой.Хотя применение сварочных технологий в основном в различных отраслях промышленности. В статье рассматривается контактная сварка, принцип работы, различные виды, преимущества, недостатки и области применения.

Что такое контактная сварка?

Сварка сопротивлением может быть определена, поскольку это метод жидкостной сварки, при котором соединение металл-металл может быть сформировано в жидком состоянии, в противном случае в расплавленном состоянии. Это термоэлектрический метод, при котором может производиться тепло. Это термоэлектрический процесс, при котором тепло выделяется на краевых плоскостях свариваемых пластин из-за электрического сопротивления, а сварное соединение может быть создано путем приложения низкого давления к пластинам.Этот тип сварки использует электрическое сопротивление для выработки тепла. Этот процесс очень эффективен и не содержит загрязнений, но его применение ограничено из-за таких особенностей, как стоимость оборудования и ограниченная толщина материала.

Сварка сопротивлением

Принцип контактной сварки

Файл Принцип контактной сварки заключается в выделении тепла за счет электрического сопротивления. По такому же принципу работает контактная сварка типа шовная, точечная, защита.Всякий раз, когда протекает ток, возникает электрическое сопротивление. Тот же принцип работы можно применить к электрической катушке. Вырабатываемое тепло будет зависеть от сопротивления материала, приложенного тока, состояния поверхности, используемой в текущий период времени

Это выделение тепла происходит за счет преобразования энергии из электрической в тепловую. Файл формула для контактной сварки для тепловыделения:

H = I ^два RT

Где

«H» — теплота, а I — электрическая единица измерения Джоуля
3 ток, единицей измерения которого является ампер
"R" - электрическое сопротивление, единица измерения которого - Ом
"T" - время протекания тока, единица которого - секунда

Генерируемая тепло может быть использовано для размягчения краев металла с целью образования прочного сварного соединения с плавлением.Этот метод создает сварной шов без использования флюса, присадочного материала или защитных газов.

Типы контактной сварки

Различные типы контактной сварки рассматриваются ниже.

Точечная сварка

Точечная сварка — это простейший вид сварки, при котором обрабатываемые детали удерживаются вместе ниже предела прочности поверхности наковальни. Медные (Cu) электроды будут находиться в контакте с рабочей частью и протекающим через нее током. Материал рабочей части имеет несколько сопротивлений протеканию тока, что приведет к ограничению тепловыделения.Из-за воздушного зазора сопротивление по краям высокое. Через него начнет течь ток и тогда он уменьшит площадь края.

Точечная сварка

Мощность тока и время должны быть достаточными для надлежащего растворения краевой поверхности. Теперь поток тока будет остановлен, однако сила, приложенная к электроду, будет продолжаться в течение секунды, пока сварной шов быстро не остынет. Позже электроды удаляются, а также контактируют в новом месте, образуя круглую деталь.Размер элемента зависит в основном от размера электрода (4-7 мм).

Шовная сварка

Этот тип сварки также известен как непрерывная точечная сварка, при которой для подачи тока к рабочим частям может использоваться роликовый электрод. Первоначально роликовые электроды находятся в контакте с рабочей частью. Через эти валки электродов можно подавать большой ток, чтобы оплавить кромочные поверхности и сформировать сварной шов.

Сварка швов

В настоящее время рулоны электродов начинают катиться по рабочим плитам для обеспечения постоянного сварного соединения.Время сварки и перемещение электрода можно контролировать, чтобы сварной шов и заготовка не перегревались. Скорость сварки может составлять около 60 дюймов в минуту в случае шовной сварки, которая используется для изготовления герметичных соединений.

Выступающая сварка

Выступающая сварка аналогична точечной сварке, за исключением того, что на рабочих частях может быть образовано углубление, где сварка предпочтительнее.В настоящее время рабочие части удерживаются между электродом, и через него также протекает огромное количество тока. Легкое давление может быть применено ко всему электроду на сварочных щитках. Поток тока через полость, который растворяет ее, и сила заставляет полость выравниваться и формировать сварной шов.

Сварка с выступом

Стыковая сварка

Стыковая сварка представляет собой контактную сварку, используемую для сварки труб и стержней в сталелитейной промышленности.В этом методе две заготовки свариваются так, чтобы они плотно удерживались на держателях электродов, и к материалу заготовки может быть приложен импульсный ток высокой интенсивности в диапазоне 100 000 ампер.

Сварка встык

В двух электрододержателях один фиксированный, а другой сменный. Сначала может быть подан ток, и сменный зажим будет прижат к неподвижному зажиму за счет контакта с двумя рабочими частями на большом токе, будет генерироваться искра.Всякий раз, когда краевая поверхность приближается к пластической форме, поток тока будет остановлен, и осевая сила может быть скорректирована для формирования соединения. В этом методе сварной шов может быть образован за счет пластической деформации.

Применение сварки сопротивлением

Файл приложений сварки сопротивлением включает следующее.

Этот тип сварки может широко использоваться в автомобильной промышленности, при производстве гаек и болтов.

Сварка стыков может использоваться для обеспечения герметичности соединений, необходимой в небольших резервуарах, котлах и т. д.

Сварка оплавлением может использоваться для сварки труб и трубопроводов.

Преимущества и недостатки контактной сварки

Файл Преимущества и недостатки контактной сварки включает следующие элементы

Преимущества

Этот метод прост и не требует большой профессиональной работы.

Толщина металла контактной сварки 20 мм и толщина 0,1 мм

Прямой автоматизированный

Высокая скорость производства

Можно сваривать как склеенные, так и различные металлы.

Скорость сварки будет высокой

Нет необходимости в флюсе, наполнителе или защитном газе.

Неудобство

Стоимость инструментов будет высокой.

Толщина рабочей части ограничена в связи с текущими требованиями.

Менее эффективен при работе с оборудованием с высокой проводимостью.

Потребляет много электроэнергии.

Сварные соединения имеют низкую прочность на растяжение и низкую усталость.

Итак, все дело в процессе контактной сварки, который используется для сварки двух металлов.Он включает в себя сварочную головку, используемую для удерживания металла между электродами, и подает сварочный ток и силы для сварки металла. Когда прикладывается сила, сопротивление генерирует тепло, а контактная сварка использует тепло. Точно так же всякий раз, когда поток тока пытается двигаться вперед через два металла, может выделяться тепло из-за сопротивления металла. В конечном счете, эту сварку можно использовать для сварки металлов с использованием как давления, так и тепла. Вот вам вопрос, какие параметры у контактной сварки ?

Изображение предоставлено: Точечная и шовная сварка
.
Как определить, сварена стальная труба или нет, на глаз

Стальная труба, разновидность полого стального профиля, может быть разделена на бесшовные трубы и сварные трубы в зависимости от производственного процесса. Они также имеют разные характеристики и применение по сравнению с бесшовными стальными трубами. Квалифицированный инженер может на глаз отличить бесшовную трубу от сварной трубы. Вы знаете, где и как искать? Конец или поверхность? Есть быстрые способы? Сегодня мы подробно узнаем, как невооруженным глазом определить стальная труба сварная или бесшовная.

1. Сварные соединения

В основном существуют два типа сварных соединений, такие как линейные и спиральные сварные соединения. В случае стальных труб без поверхностного покрытия сварку необходимо производить, если сварной шов хорошо виден. Существует два распространенных типа прямой дуговой сварки и дуговой сварки под флюсом, общие требования к сварке (RW, ERW или HFW) различаются.

Но для сварки труб ВЧ, где требуются более высокие требования к прямолинейному шву, необходимо после сварки удалить внутренние и внешние заусенцы, как правило выступы будут явными, но или в большей или меньшей степени они будут выпуклыми (удаление заусенцев ).недостаточно) или канавка (слишком сильное удаление заусенцев). Некоторые трубы, сваренные в строительных лесах, обычно поставляются с заусенцами из-за их низких требований и небольшого размера. Труба большого размера, сваренная высокочастотной сваркой, с зазубринами, как показано на рисунке ниже, несомненно, является сварной трубой.

Когда труба ВПВ очищена от заусенцев и имеет внутреннюю и внешнюю защиту от коррозии, трудно сказать, есть ли на поверхности сварной шов.Сварка прямой дугой (UOE, JCOE и т. д.) предполагает добавление проволоки в процесс сварки, чтобы в сварном шве была значительная неровность, и сварной шов можно было обнаружить даже после нанесения покрытия.

Трубы ТРО, часто применяемые в крупногабаритных сварных трубах, имеют спиральный изгиб вдоль продольной трубы, а также навивку по поверхности трубы. В местах стыков на внутренней и внешней поверхностях появятся заметные бугорки. Стыки могут быть видны даже после нанесения покрытия.Иногда спиральная сварная труба также сваривается встык по окружности, может быть несколько колец кольцевых сварных швов, обычно на внутренней и внешней стенке есть выпуклые сварные швы.

2. Цвет и шовная полоса

Из-за термической обработки и удаления заусенцев, высокочастотная сварка и ее зона термического влияния имеют голубой цвет, и ее цвет явно темнее, чем окружающая область, показывая распределение полосы с практически одинаковой шириной и без очевидных изменений в глубине.Бесшовная сталь, как правило, не имеет таких длинных непрерывных полосовых следов, иногда прокатка позволяет появляться полосовидным дефектам, что очень важно, но распространение трудно продолжить.

3. Точность толщины стенки и эллиптичность

Бесшовная стальная труба изготавливается путем прокатки листового металла с прямой перфорацией трубной заготовки, которая представляет собой сложную трехмерную деформацию и трудно контролируемую точность толщины стенки.Вообще говоря, допуск толщины стенки стальной трубы составляет около 12,5%, а более высокий уровень может достигать ± 8%-10% и даже ± 5%, большинство этих стальных труб являются толстостенными трубами.

Сварная труба изготавливается непосредственно из горячекатаного / толстого листа, изготовленного из стальной сварки или стальной сварки, толщина ее стенки зависит от толщины контрольной точности стального листа, обычно она может составлять 0,10 мм плюс или минус. Поэтому труба с высокой точностью стенки обычно лучше поддается сварке.В то же время сварные трубы ERW и трубы UOE, как правило, имеют хорошую округлость из-за производственного процесса и увеличения диаметра, уровень овальности также может использоваться в качестве основы для принятия решения о сварке трубы. низкая эллиптическая труба возможна со сварной трубкой.
.
Машины продольной сварки APS KF

Эконом

Больше нет необходимости в точечном соединении заготовки. Даже объединение обрезков высококачественного материала в листы для повторного использования выгодно. Все устройства нашей компании отличаются высокой технологичностью и простотой использования. Благодаря разнообразию размеров устройств этой серии и подходящих принадлежностей их экономичное использование всегда гарантировано.Подходящая модель выбирается исходя из спецификации технических данных материала: диаметра (в случае труб), толщины, марки и типа материала, длины продольного шва, способа сварки.

Преимущества

- машина имеет устойчивую, не требующую обслуживания стальную конструкцию
- электрические и пневматические устройства управления машиной размещены в корпусе машины
- хороший доступ к машине со всех сторон
- рама низкого давления позволяет контролировать процесс сварки во время его проведения

- станина оснащена легко заменяемой медной шайбой, охлаждаемой водой
- все силовые кабели (электрические, пневматические,
подачи газа и воды) защищены от механических повреждений

Давление сварных элементов

- оптимальное давление материала за счет использования большого количества прижимных пальцев

- сила давления регулируется в зависимости от типа и толщины материала
до 40000 Н / м рабочей длины
- каждый ряд прижимных пальцев работает независимо и управляется
отдельными ножными контроллерами
- также возможно управление прижимными пальцами с секциями

Привод тележки

- машина оснащена продольными прецизионными направляющими каждый
позволяет сваривать различные кривые с навесной вал
сварка.
- тележка привода аппарата на точных направляющих
- ход с плавно регулируемой скоростью в диапазоне 0,03 - 12 м/мин
- обратный ход с ускоренным ходом
- привод полностью защищенный
- автоматическое опускание и подъем сварочной горелки после сварки

- пневматический подъем горелки

Центрирующие отбойники

В устройстве используются два специальных отбойника, центрирующих кромку трубы. Каждый из бамперов оснащен выключателем, предотвращающим запуск машины, пока они не будут подняты.Цевье оснащено съемной медной шайбой с водяным охлаждением и механическим предохранителем для блокировки цевья.

Управление

- в соответствии с потребностями клиента простое программирование и настройка
параметры
- защита от высокой частоты
- все функции заблокированы от неправильной работы
- функции подготовительного процесса могут управляться индивидуально
- автоматический процесс, запрограммированный на сварку
- стационарные параметры и панель управления
- регулируемое время подачи газа до и после сварки

Длина сварного шва

- устройство оснащено цифровым измерением длины сварного шва
.
Смотрите также

Регулирующая арматура для трубопроводов

Простейший режущий инструмент в котором форма клина выражена особенно четко

Сталь 40x

Как очистить стиральную машину лимонной кислотой сколько

Подложка под ламинат для теплого пола водяного какая лучше

Расчет дроссельной шайбы

Батареи теплые

Как открыть вентиль на батарее отопления в квартире

Посудомоечная машина bosch 45 см встраиваемая рейтинг

Тримы для плитки

Проволочное ограждение