Виды сварочных швов и способы нанесения

Виды сварных швов и соединений

Сварочные швы представляют собой зону соединяемых заготовок, которая подвергается воздействию пламени, электрической дуги/плазмы или лазерного луча.

Сварочные швы представляют собой зону соединяемых заготовок, которая подвергается непосредственному тепловому воздействию пламени, электрической дуги/плазмы или лазерного луча. По внешнему виду сварного соединения судят о квалификации сварщика, о технологическом предназначении конструкции и даже о способе сварки.

Структура шва

Типовой сварочный шов включает в себя:

1. Зону наплавленного металла (из сварочного электрода или из основного металла соединенных между собой заготовок).
2. Зону механического сплавления.
3. Зону термического влияния.
4. Переходную зону к основному металлу.

При рассматривании шлифа сварного шва в любой металлографический микроскоп разграниченность вышеперечисленных зон определяется весьма четко. Исключение составляют лазерные технологии соединения тонкостенных и мелких деталей, когда из-за точной локализации светового потока некоторые зоны могут отсутствовать.

Зона наплавленного металла представляет собой сплошную литую структуру, формирование которой происходит с момента начала расплавления электрода или заготовки. На обычных микрошлифах эту зону рассмотреть невозможно вследствие особой мелкой дисперсности частиц, которые ее составляют. Зона отличается наибольшей твердостью, но часто имеет поверхностные дефекты, обусловленные совместным действием сварочных шлаков, кислорода воздуха, остатков сварочного флюса и т.д.

Зона термического влияния по своей структуре напоминает поверхностные зоны термически обрабатываемого металла в условиях скоростной и поверхностной закалки или упрочнения. Непосредственно к объемам механического сплавления примыкает так называемый «белый слой» — нетравящаяся часть металла этой зоны. Твердость белого слоя — максимальна и часто превосходит показатели зоны механического сплавления. Причиной тому являются тепловые процессы, энергии которых уже недостаточно для расплавления, но вполне хватает для сверхскоростной закалки (особенно, если сварка ведется под слоем инертного газа). Далее по глубине располагаются зоны структурных превращений, состав которых зависит от марки стали. Например, после сварки нержавеющих сталей основной составляющей рассматриваемой зоны является аустенит, для инструментальных сталей — мартенсит и т.д.

В переходной к основному металлу зоне присутствуют структуры троостита, остаточного аустенита, перлита и других составляющих, которые формируются в условиях сравнительно небольших температурных перепадов.

Качество сварки определяется скачками твердости и структурной однородности: чем они меньше, тем долговечнее и прочнее будет сварочный шов.

Таким образом, структура сварного шва является неоднородной, а сопоставительный анализ ее основных физико-механических характеристик (твердости, прочности, однородности и пр.) определяет качество сварного соединения.

Классификация видов сварных швов

С точки зрения месторасположения сварных соединений их подразделяют на:

Из всех типов сварных швов нижний, при котором разделка кромок исходной заготовки производится со стороны сварщика, считается не только самым доступным для освоения, но и самым прочным. Это объясняется удобством формирования расплава (как при ручном, так и при автоматическом процессах), когда силы тяжести металла способствуют лучшему заполнению зазоров между соединяемыми поверхностями. Нижний тип еще и наиболее экономичен. Используется два основных приема его формирования — от себя и на себя.

Еще тяжелее условия для производства вертикальных швов. Здесь, кроме возрастающих потерь металла, увеличивается и неравномерность геометрических характеристик: на последних участках шов получается более толстым, а вероятность ухудшения механических параметров, в сравнении с горизонтальным и нижним типами, увеличивается.

Хуже всего качество у вертикально расположенных швов. Даже при автоматической сварке потери металла велики. Кроме того, в данном случае требуются особые меры безопасности процесса, которые бы исключали возгорание поверхностей, оплавление смежных площадей соединяемых заготовок и т.д. Количество швов, налагаемых вертикально, при проектировании сварных конструкций должно быть минимальным.

Типы сварного соединения могут классифицироваться и по конструктивному принципу своего образования. Соответственно, сварочные швы могут быть:

1. Встык.
2. Внахлестку.
3. Угловыми.
4. Тавровыми.
5. Под электрозаклепки.

Соединение внахлестку используется для ситуаций, когда свободного пространства для сварки обычным способом недостаточно. Толщина заготовок не должна превышать 8-10 мм, а для обеспечения равнопрочности подготовку необходимо выполнять с обеих сторон. Если разделка кромок невозможна, то сечение приходится увеличивать. Вариантом соединения внахлестку является прорезное, когда торцы одной из деталей искусственно увеличивают для того, чтобы добиться желаемой прочности.

Тавровое соединение считается более сложным вариантом углового, когда сваркой формируются обе полки такого составного профиля. Подготовка кромок в этом случае не обязательна, зато имеются определенные ограничения в направлении удерживаемого электрода, который должен располагаться к вертикальной стенке тавра под углом не выше 60 0 . При тавровом способе вероятность дефектов выше (как, впрочем, и расход сварочной проволоки, поскольку сварку приходится проводить за несколько проходов горелки).

Когда особых требований к герметичности готового соединения нет, используется шов под электрозаклепки. Подготовленные к соединению изделия плотно прижимаются плоскими поверхностями друг к другу, после чего в верхней детали любым способом получают отверстие. В него вводят горелку и расплавляют металл, который далее проникает вовнутрь, сваривая изделия между собой. Такой метод чрезвычайно экономичен и, при последующей шлифовке, обеспечивает необходимый внешний вид поверхности.

Классификация сварных швов помогает выбрать оптимальную последовательность их получения.

Основные характеристики сварочного шва

Виды сварочных швов, в частности, ширина, высота и толщина, зависят от требуемых прочностных показателей соединения. Такая зависимость не является однозначной: чрезмерно массивный шов, наоборот, снижает качество соединения, поскольку сцепление зон наплавки и механического сплавления ослабляется, а качество поверхности может ухудшиться из-за наличия сварочного грата, а также интенсификации процессов окисления и обезуглероживания материала деталей.

Классификация сварных швов и форма их поверхности важны и с точки зрения долговечности готовых конструкций. Вогнутые швы, оформляемые по параболической зависимости высоты шва от его толщины, снижают уровень внутренних напряжений и минимизируют остаточные деформации. Наоборот, ровные швы, когда сохраняются острые углы при переходе от одной поверхности к смежной, уровень остаточных напряжений и деформаций повышают.

• Для наилучшего соотношения ширины к высоте — 1,2-1,5;
• Для наилучшего соотношения ширины к выпуклости — не более 8;
• Для наилучшего соотношения площадей поверхности шва к площади металла в зоне соединения — 0,85-1,0.

Виды сварных швов и технология их получения определяют качество процесса. Для оценки используют такие параметры, как глубина провара металла и количество проходов.

Глубина провара определяет однородность структуры в зоне соединения. Она принимается в пределах 0,5-0,8 (при меньших значениях ухудшается прочность сварного стыка, а при увеличенных — возрастает опасность проплавления).

Количество проходов зависит от способа разделки кромок и толщины соединяемых элементов. При увеличенных зазорах и обычном профиле кромок (со скосом) количество проходов и амплитуду колебаний горелки приходится изменять, что повышает уровень внутренних сварочных напряжений. Проблема (для сварки толстых листов) снимается оптимизацией формы подготовки кромок. Число проходов для глубоких швов может достигать 6-8, при этом стараются заполнить сначала основной зазор (между кромками), а затем обварить место стыка с обеих сторон.

На качество сварных швов и соединений влияют также относительные размеры корня по отношению к катету и высоте. Если корень шва меньше указанных параметров, то качество готового соединения будет хуже из-за уменьшенной глубины провара металла. При статических нагрузках на соединение это обстоятельство не критично, однако при динамических нагрузках может стать причиной разрушения сваренной конструкции.

Классификация сварочных швов основывается на технологии их образования, соотношении геометрических размеров и последовательности выполнения сварки.

Виды и техники выполнения сварочных швов

На сегодняшний день самым популярным видом соединения деталей в монолитное изделие является сварка. Ее существует множество видов, так как сварочные работы применяются во многих отраслях, начиная с домашнего хозяйства и заканчивая созданием сложных технических конструкций. Научиться искусству сварки несложно, главное – разобраться в основных понятиях, отличать виды сварок и «набить» руку на ведении электрода (горелки), для создания красивого, прочного и качественного шва.

Принципы работы сваркой и основные понятия

Прежде чем перейдем к технологии, как правильно класть сварочный шов, разберем несколько понятий:

• сварное соединение – это скрепление двух деталей сварочным методом;
• сварочный шов – это участок сварного соединения, который образовался за счет молекулярного соединения расплавленных краев двух металлических деталей, в результате дальнейшей кристаллизации металла;
• металл шва – это сплав, который образуется в результате термического воздействия на основной металл (деталь);
• зона сплавления – это грань между металлом шва и основным металлом (изделием);
• зона термовлияния – это участок, который поддался воздействию тепла, но не расплавился, а лишь изменил свои свойства за счет нагрева.
• сварка – это процесс, во время которого плавится металл с помощью специального оборудования, соединяющего элементы методом расплавления их кромок;
• электродуга – это разряд, возникающий между заготовкой и электродом;
• электрод – это специальный металлический стержень с различным химическим напылением, являющийся проводником электрического тока.

В разных отраслях промышленности применяются разные виды сварки, которые отличаются методом воздействия, применением разных материалов и технологиями работы для создания простых и многопроходных швов. Например, в дуговой сварке основным плавящим элементом выступает электрод, который возбуждает и удерживает дугу на рабочей детали. В газовой сварке источником тепла служит горелка, из которой под сильным давлением выходит ровное бесперебойное пламя, образовавшееся в результате горения смеси кислорода и ацетилена.

Хоть и при разных видах сварки на деталь идет разное воздействие, суть остается одна: два металлических изделия плотно прикладываются друг к другу или с небольшим расстоянием, если, например, необходимо заварить прохудившуюся деталь. Далее с помощью сварочного аппарата мастер прогревает края детали так, чтобы они начали плавиться. В этот момент образуется так называемая сварочная ванна. Кроме основного металла часто применяют дополнительный (электрод или проволоку), для увеличения количества металла шва. Когда готов расплавленный материал – формируется дорожка. Затем он кристаллизируется и образуется прочное соединение.

Виды швов и технология выполнения

Когда мастер уже освоил, как правильно варить сваркой, можно приступать непосредственно к видам и техникам шва. Залог качественного соединения – это правильные настройки на сварочном аппарате (трансформаторе или инверторе), в соответствии с характеристиками металла и температурой его плавления. Мягкие металлы варятся на низких токах, плотные — на высоких. Также необходимо учитывать тип сварочного шва, так как каждый из них имеет свою технику выполнения. Самые распространенные виды швов:

1.По внешнему виду – плоские, усиленные и ослабленные.

2.По технике выполнения – односторонние и двухсторонние (при которых мастер спаивает заготовки с двух сторон).

3.По количеству слоев – одно-, двух-, трехслойные.

4.По протяженности – точечные, двусторонние шахматные, цепные, точечные, непрерывные.

5.По направлению усилия – поперечные, продольные, косые, комбинированные.

6.По пространственному размещению – горизонтальные, вертикальные, потолочные, нижние.

Перейдем теперь к технологии выполнения шва. Рассмотрим основные этапы работы:

1.Подготовительный. При этом шаге нужно выполнить ряд подготовительных работ. Во-первых, приготовить рабочее место, в соответствии с правилами безопасности. Во-вторых, запастись робой и защитной маской, чтобы не получить ожоги глаз. В-третьих, приготовить изделие к работе. Для этого его необходимо зачистить от остатков краски, лака, масла, пыли и прочих загрязнений. Для этого применяется металлическая щетка или наждачная бумага высокой абразивности. Затем на сварочном аппарате требуется выставить все настройки и можно приступать.

2.Создание дуги или поджог горелки (зависит от типа сварки). Особенности электродуговой сварки можно прочесть тут, а газовой тут.

3.На этом этапе создаются сварочные швы (техники ведения электрода рассмотри подробнее).

4.Завершающий этап. Когда уже дорожка готова, необходимо не забыть оббить шлак с валика (при дуговой сварке). Соединения, созданные газовой и плазменной сваркой не шлакуются, то есть, от них нет никакого мусора.

Техника ведения электрода – залог красивого сварочного шва

Чтобы создать идеальный шов, недостаточно вести электродом по прямой линии вдоль зазора между деталями. Существует несколько методов создания соединений. Все они основаны на плавном перемещении электрода по определенной траектории, в результате чего остается ровная дорожка.

Чтобы создать красивый сварочный шов, горелку или электрод нужно немного повернуть по отношению к детали градусов на 60. Вести его нужно плавно, но при этом важно не передержать проводник на одном месте, чтобы не пропалить заготовку. Самый простой способ – это «зигзаг». При этом проводник ведется от правой зоны сплавления до левой немного по диагонали. Возвращаться следует в зеркальном отражении и в результате получится, будто мастер условно рисует зигзаг. Такое соединение можно применять для разных видов сплавов и металлов.

Если зазор между заготовками более 5 миллиметров, то лучше применить технику «елочка». При этом совершается больше движений, которые позволяют наплавить больше материала для скрепления. Начинать рекомендуется с правой стороны и вести проводник ровной горизонтальной линией влево, затем под углом 45 градусов нужно вернуться вниз до середины шва и под таким же углом проложить линию вверх, протягивая ее выше той, с которой начинали. Таким образом, будет получаться условная елочка, созданная из множества треугольников. При этом главное не увеличить расстояние между электродом и заготовкой, чтобы не потерять дугу (при электродуговой сварке).

Красивые соединения получаются при использовании методики «петелька». Ее можно применять для тонкого металла при работе полуавтоматом или газовой сваркой. Здесь швы следует накладывать плавными закругленными движениями, напоминающие непрерывную цепочку из петелек.

На картинке можно ознакомиться, какие еще способы применяются, чтобы наносить сварные швы.

Советы от профессионалов

Мастера, которые с легкостью создают дорожки любой сложности и в любом положении делятся некоторыми советами с начинающими сварщиками, которые не понимают, почему у них не получается то или иное соединение:

• важно сохранить одинаковую ширину зазора вдоль всего шва, тогда он будет качественным и надежным;
• нельзя нарушать расстояние между деталью и электродом, так как при потере дуги деформируется соединение;
• электрод или горелку нужно держать под наклоном 60-75 градусов по отношению ко шву, таким образом, быстро кристаллизируется металл без потеков;
• при работе на вертикальной поверхности лучше варить снизу вверх, так получится избежать растекания металла, образующегося при сварке.

В завершение нужно отметить, что мы рассмотрели базовые методики, как сделать хороший шов. Детальнее можно ознакомится в следующем ролике:

Виды сварных соединений и швов: описание, технологические особенности, требования и ГОСТ

Для того чтобы научиться качественно варить, недостаточно освоить только удержание электрической дуги. Помимо этого, нужно разбираться в том, какие бывают виды сварных соединений и швов. Начинающие сварщики нередко допускают грубейшие ошибки, например, не проваривают металл. А бывает, что готовые детали имеют слабое сопротивление на излом. В чем причина? В первую очередь в неверном выборе вида соединения, ошибках в технике. Сегодня предлагаем поговорить о различных видах сварки, видах сварных соединений, а также о дефектах!

Сварной шов: определение

Для начала определимся с определением сварного (сварочного) шва. Так принято называть закристаллизовавшийся металл, который в момент сварки находился в расплавленном состоянии.

В структуру сварочного шва входят:

• зона наплавленного металла;
• зона механического сплавления;
• зона термического влияния;
• переходная зона к основному металлу.

Сварное соединение: что это?

Сварным соединением обычно называют ограниченный участок конструкции, который содержит один или более сварных швов. Именно по внешнему виду соединения специалист может определить квалификацию сварщика, понять, какой способ сварки применялся. Сварное соединение рассказывает и о технологическом предназначении конструкции.

Сварные швы: классификация

Опытные сварщики говорят: в основу классификации типов швов могут быть приняты самые разные факторы, например конструктивные и прочностные, геометрические и технологические. Если рассматривать швы с точки зрения месторасположения, их можно разделить на нижние, наклонные, горизонтальные и вертикальные.

Нижний шов можно назвать не только самым простым, но и самым прочным. Дело в том, что сила тяжести металла позволяет лучше заполнить зазоры между соединяемыми поверхностями. К тому же этот тип является самым экономичным. Существуют определенные условия, так, к примеру, горелка или электрод обязательно должны быть направлены сверху вниз.

Горизонтальный шов обычно формируется тогда, когда поверхности расположены перпендикулярно плоскости электрода. Расход флюсов и электродов при этом типе существенно увеличивается. При медленном ведении шва возможны потеки, а при быстром — непроваренные места.

Значительно сложнее сделать качественный вертикальный шов. Здесь возрастают потери металла, увеличивается неравномерность (на финальном этапе сварки шов получается более толстым). Этот способ требует определенной классификации сварщика. Применяется он обычно для сварки труб или при скреплении больших конструкций.

Самой сложной сварщики считают потолочную сварку. Как ее производят? Наносят шов прерывистой дугой. Сила тока при этом небольшая. Такой тип обычно используется при сварке труб, которые нельзя провернуть.

Сварные соединения: типы и виды

Предлагаем поговорить о том, какие виды сварных соединений по видам примыкания поверхностей бывают. В зависимости от таких факторов, как толщина металла, геометрическая форма деталей, требуемой герметичности соединения можно разделить сварные соединения на:

Все виды сварных соединений имеют свое предназначение, которое подходит под определенные потребности готовых элементов. Предлагаем рассмотреть эти виды подробнее!

Самый распространенный вид сварного соединения – стык. Его применяют, когда сваривают торцы труб, листы стали или какие-либо геометрические фигуры.

Детали, которые присоединяют встык, отличаются по толщине изделия, по стороне накладывания шва. Можно выделить несколько подвидов соединений:

• одностороннее обычное;
• одностороннее, при котором края обрабатываются под углом в 45 градусов;
• одностороннее, при котором обрабатывается одна кромка под углом в 45 градусов;
• одностороннее, при котором фрезой снимается кромка на обеих деталях;
• двухстороннее, которое подразумевает обрез кромок под углом в 45 градусов с каждой стороны.

Важно отметить, что при этом виде сварного соединения большую роль играет толщина свариваемых поверхностей. Если она не более 4 миллиметров, то применяется односторонний шов, а вот если толщина превышает 8 миллиметров, шов необходимо накладывать с двух сторон. Если же толщина изделия превышает 5 мм, однако шов нужно накладывать только с одной стороны, получив при этом высокую прочность, следует разделить кромки. Осуществлять его нужно с помощью напильника или болгарки, хватит и 45-градусного скоса.

Угловое соединение

Существует несколько вариантов углового соединения:

• односторонний – как с предварительной разделкой, так и без нее;
• двухсторонний – обычный и с разделкой.

С помощью такого соединения можно скрепить между собой два элемента под любым углом. При этом первый шов будет внутренним, а второй – наружным. Этот тип идеально подходит для сваривания различных навесов и козырьков, кузовов грузовых автомобилей и каркасов беседок.

Если нужно соединить две пластины с разной толщиной, этот вид сварного соединения по ГОСТу необходимо выполнять следующим образом: более толстую пластину следует расположить внизу, а тонкую – поставить на нее ребром. Электрод или горелка при этом должны быть направлены на толстую часть – так на детали не будет прожогов или подрезов.

Соединение внахлест

Две пластины можно сваривать не только встык, но и внахлест – слегка натянув одну на поверхность второй. Такой вид сварного соединения специалисты рекомендуют применять там, где требуется большая сопротивляемость на разрыв. Шов необходимо класть с каждой стороны – это позволит не только увеличить прочность, но и предотвратит накопление влаги внутри готового изделия.

Тавровое соединение

Этот тип аналогичен угловому соединению, однако есть и отличия – пластина, приставляемая ребром, должна выставляться не с краю нижнего основания, а на небольшом расстоянии.

Классификация по технологии и форме шва

Сварщики различают виды сварных соединений по типу сварных швов. Шов может быть:

1. Ровный. Он достигается при оптимальных настройках сварочного аппарата и при его удобном положении.
2. Выпуклый. Такой шов возможно получить при малой силе тока и прохождению в несколько слоев. Выпуклый шов требует механической обработки.
3. Вогнутый. Получить такой шов можно только при повышенной силе тока. Для такого шва характерна отличная проплавка, к тому же он не требует шлифовки.
4. Сплошной. Чтобы выполнить качественный сплошной шов, необходимо делать его непрерывно. Это предотвратит появление свищей.
5. Прерывистый. Такой шов следует применять для изделий из тонких листов.

Сварщик, знакомый с основными видами соединений и их принципиальными отличиями, может грамотно подобрать вид шва, способный удовлетворить основные требования по прочности и герметичности.

Дефекты сварных соединений: виды, описание, причины

Сварные соединения могут иметь различные эффекты, которые влияют на прочность и герметичность. Принято разделять все виды дефектов на три категории:

• внутренние (к ним можно отнести непровары, пористость и посторонние включения);
• наружные (среди них трещины, подрезы, кратеры, наплывы);
• сквозные (здесь можно выделить прожоги и трещины).

Поговорим подробнее о каждом виде дефектов.

Этот вид дефектов считается самым опасным, он может привести к быстрому разрушению сваренных конструкций. Различают трещины по их размерам (бывают макро- и микротрещины), по времени появления (в процессе сваривания деталей или после). Причина появления трещин – несоблюдение технологии сварки, неверный выбор материалов для сварки, слишком быстрое охлаждение конструкции.

Исправить трещину можно следующим образом: рассверлить ее начало и конец, удалить шов и заварить ее.

Подрезами называют углубления между швом и металлом. Шов из-за этого дефекта становится слабым. Причина появления подрезов – повышенная величина тока. Образуется подрез обычно на горизонтальных швах. Устранить такой дефект можно наплавкой тонкого шва по линии подреза.

Такой дефект может появиться в случае, когда расплавленный металл натекает на основной, при этом не образуя гомогенного соединения. Причины появления наплывов просты – основной металл не прогрет, сварщик использует излишнее количество присадочного материала. Устранить дефект можно срезанием, обязательно проверив наличие непровара.

Прожоги – это дефекты, которые проявляются в сквозном проплавлении и вытекании жидкого металла. При этом с другой стороны, как правило, появляется натек. Причина появления прожогов – высокий сварочный ток, медленное перемещение электрода, недостаточная толщина подкладки, слишком большой зазор между кромками свариваемого металла. Исправить прожог можно: достаточно зачистить и заварить место дефекта.

Непроваром называются локальные несплавления наплавленного металла с основным. Можно назвать непроваром и незаполнение сечения шва. Этот тип дефекта снижает прочность шва, становится он причиной разрушения готовой конструкции. Причина кроется в заниженном сварочном токе, наличии на свариваемых деталях шлака или ржавчины. Чтобы исправить ошибку, нужно вырезать непровар и заварить детали.

Углубления, называемые кратерами, обычно появляются из-за обрыва сварочной дуги. Если такой дефект появился, необходимо вырезать его до основного металла и тщательно заварить.

Так принято называть полости, уменьшающие прочность шва. Именно из-за свищей могут образоваться трещины. Исправит ситуацию вырезка дефекта и заварка.

Пористость

Что такое пористость? Это полости, которые заполнены газами. Причина их появления – интенсивное газообразование внутри металла. Размеры пор могут быть как микроскопическими, так и достигающими нескольких миллиметров. Чтобы избежать появления пористости, следует очистить металл от загрязнений и посторонних веществ. Необходимо, чтобы электрод не был влажным. Если ошибка уже допущена, следует вырезать пористую зону до основного металла и заварить, соблюдая технологии.

Перегрев и пережог

Эти дефекты появляются в результате большого сварочного тока или недостаточной скорости сварки. Из-за этого готовое изделие становится очень хрупким. Пережженный метал можно лишь вырезать, а металлы заново заварить.

Контроль сварки

Теперь рассмотрим виды контроля сварных соединений. Существуют следующие методы:

• внешний осмотр;
• химический анализ;
• просвечивание гамма-лучами или же лучами рентгеновскими;
• металлографический анализ;
• ультразвуковая или магнитная дефектоскопия;
• механические испытания.

Существует очень важное правило – для достоверного контроля необходимо непременно очистить соединение от шлака, окалины и сварочных брызг!

Виды сварных соединений

Чтобы научиться хорошо варить, недостаточно освоить удержание электрической дуги. Необходимо разобраться в том, какие бывают сварные соединения и швы. Проблемой начинающих сварщиков являются не проваренные места и слабое сопротивление на излом готовых деталей. Причина кроется в неверном выборе типа сварного соединения, а также ошибочной технике его выполнения. На чертежах всегда указывается все необходимое, что нужно знать сварщику для качественного результата. Но недостаточное знание обозначений сварных соединений тоже может привести к браку в работе. Поэтому хорошо изучить другие статьи про условные знаки очень важно. В этой же статье подробно рассмотрены виды сварочных швов и всевозможные нюансы по различиям и техникам их выполнения.

Типы сварных швов по видам примыкания поверхностей

В зависимости от толщины металла, требуемой герметичности, и геометрической форме соединяемых частей, используются разные виды сварных швов. Они разделяются на:

У каждого есть свое предназначение, хорошо подходящее под конкретные потребности готовой продукции. Разнится и техника выполнения сварного соединения.

Самым часто встречающимся видом сварного соединения является стык. Это применимо при сваривании торцов труб, листов стали, либо других геометрических фигур, присоединяемых друг к другу сторонами. Основные виды сварных соединений и швов включают в себя множество разновидностей присоединения деталей встык, отличающихся по стороне накладывания шва и толщине изделия. Их выделяют в следующие подвиды:

• одностороннее обычное;
• одностороннее с обработкой краев под 45º и V-образной формой;
• одностороннее с обработкой одной кромки под 45º шлифовальной машиной, либо выбором фрезой полукруга, равного по количеству снятого металла от косого среза;
• одностороннее со снятие кромки фрезой на обеих присоединяемых деталях (U-образная разделка);
• двухстороннее, подразумевающее обрез кромок под 45º с каждой стороны (Х-образная разделка).

В описании к работам они могут обозначаться «С1», или иметь другое число после буквы, в зависимости от техники выполнения. Обычный односторонний шов применяется при скреплении двух пластин, не более 4 мм толщиной. Если детали имеют до 8 мм толщины металла, то шов накладывается с обеих сторон, что является двухсторонним типом сварного соединения. Чтобы повысить коэффициент сопротивления на излом, добиваются большей глубины заполнения расплавленным металлом, для чего между двумя частями выставляют зазор до 2 мм.

При работе с изделиями, толщина которых превышает 5 мм, и требуется наложить шов только с одной стороны, но ожидается высокая прочность, необходима разделка кромок. Ее осуществляют «болгаркой», или напильником. Достаточно скоса в 45º. Чтобы расплавленный метал не прожег нижнюю сторону и не сделал наплыв с обратной части соединяемых поверхностей, скос кромки выполняют не до конца, оставляя небольшое притупление в 2-3 мм. Схожую разделку можно выполнить на фрезерном станке, что занимает больше времени и ресурсов. Это применяется только на очень ответственных проектах.

Когда толщина металла превышает 12 мм, рекомендуется двухсторонняя разделка. Х-образный способ обработки помогает сэкономить на количестве заполняемого металла, что ведет к возрастанию скорости сварки и эффективности всего процесса.

Основные типы сварных соединений включают несколько вариантов углового шва:

• односторонний, без разделки;
• односторонний с предварительной разделкой;
• двухсторонний, обычный;
• двухсторонний с разделкой.

Угловой шов позволяет прикрепить два листа между собой под углом в 90º или любым другим. При этом один шов будет внутренним (между двумя пластинами), а второй, наружным (на конце сведенных пластин). Сваривание таким типом широко применяется в изготовлении:

• каркасов беседок;
• козырьков;
• навесов;
• кузовов грузовых машин.

Подобное сварное соединение обозначается «У1», или другими сопутствующими цифрами, в зависимости от нюансов шва. Если две пластины имеют разную толщину, то более толстую рекомендуется располагать внизу, а тонкую ставить «ребром» на нее. Электрод или горелку направляют преимущественно на толстую часть. Это позволит качественно сварить детали, без образования подрезов и прожогов.

Оптимальным способом выполнения углового сварного соединения является положение «в лодочку», где две поверхности, после прихваток, располагаются так, что это напоминает равные сходы корпуса плавающего судна. В таком случае расплавленный метал равномерно ложится на обе стороны, сводя к минимуму появление дефектов.

При прохождении шва с обратной стороны необходимо уменьшать силу тока, чтобы не оплавлять угол. Благодаря этому не появится сильного закругления на наружной стороне подобных сварных соединений.

Две пластины можно сварить между собой не встык, а слегка натянув одну на поверхность другой. Такие сварные швы применяют там, где нужна большая сопротивляемость на разрыв. Класть шов необходимо с каждой стороны соприкасаемых поверхностей. Это не только повышает прочность, но и предотвращает скопление влаги внутри изделия.

На чертежах такой шов будет иметь знак «Н1». Их бывает всего два вида. Создание этого сварного соединения не требует колебательных движений. Электрод направляется на нижнюю поверхность.

Оно аналогично угловому, но приставляемая «ребром» пластина выставляется не с краю нижнего основания, а на некотором расстоянии. Их применяют в монтаже оснований различных металлических конструкций. Если толщина стали превышает 4 мм, то рекомендуется двухсторонний шов. Когда габариты изделия позволяют перевернуть его и установить «в лодочку», то это стоит сделать на ответственных узлах. Остальные швы можно выполнить в обычном положении, применяя рекомендации по угловому соединению.

По пространственному положению

Последующая классификация швов и соединений осуществляется по месту наложения в пространстве. Их делят на:

• Нижнее. Часто встречается на заводах и крупных производствах. Обеспечивает равномерное распределение расплавленного металла, с минимальным количеством потеков и наплывов. Чтобы сваривать большие изделия в нижнем положении применяются вращающиеся кондукторы. Электрод или горелка всегда направлен сверху вниз. Так можно выполнять все виды стыков по способу соприкосновения друг с другом (углом, внахлестку, и т. д.).
• Вертикальное. Отличается повышенной сложностью и требует определенных навыков. Применяется при сварке труб (прохождении швов по бокам) или скреплении больших конструкций, за невозможностью перевернуть их для нижнего положения. Требует большего времени для наложения шва, меньшей силы тока, и прерывистой дуги, для предотвращения потеков. Электрод направляется снизу вверх. Так же ведется и сварка.
• Горизонтальное. Используется при соединении вертикальных труб или листов металла. Чревато потеками при медленном ведении шва, или не проваренными местами при быстром проходе. Для удобства стороны выставляются со смещением в 1 мм, чтобы образовалась «ступенька» для задержки накладываемого металла. После наложения шва разницу в выступлении поверхностей на 1 мм не видно.
• Потолочное. Самое трудное для сварщиков, но доступное после того, как специалист освоит вертикальный метод. Шов наносится прерывистой дугой, на меньшей силе тока. Используется при сварке труб, когда возможность провернуть изделие отсутствует. Активно применяется на строительных площадках в монтаже потолочных швеллеров и балок.

По форме шва и технологии

Типы сварочных соединений различаются и по образу самого шва. Он может быть:

• Ровный — достигается при оптимальных настройках аппарата и удобном пространственном положении.
• Выпуклый — возможен из-за малой силы тока и прохождению в несколько слоев. Часто требует последующей механической обработки.
• Вогнутый — достигается повышенной силой тока. Отличается хорошей проплавкой и не требует шлифовки.
• Сплошной — ведется непрерывно и имеет «замок», предотвращающий появление свищей.
• Прерывистый — применяется на изделиях из тонких листов и со слабой нагрузкой.

Все виды швов могут выполняться за один проход или несколько. Это определяется толщиной свариваемых деталей и требуемой прочностью. Первый шов называют корневым. Он отличается узкими границами и делается на меньшей силе тока. Последующие швы — многопроходными. Они позволяют заполнить пространство между краями пластин. Выполняются на больших токах и с заходом на основной металл.

Зная основные типы соединений и их принципиальные отличия, можно грамотно подобрать необходимый вид шва, который будет удовлетворять ключевым требованиям по герметичности и прочности в каждом конкретном случае.

Виды сварных соединений и швов

Сварка является одним из основных способов соединения, которое применяется в промышленности и в частной сфере. Это относительно дешевый и надежный метод, который обеспечивает получение неразъемного соединения. С учетом того, что существует множество разновидностей металла, каждый из которых имеет свои особенности сваривания, а также различные условия проведения работы и сами требования к соединению, выделяются разнообразные виды сварных соединений и швов.

Виды сварных соединений

Зоны сварного соединения

Зона сплавления – занимает от 0,1 до 0,4 мм основного металла. В ней присутствуют частично оплавленные зерна. Когда металл прогревается в данной зоне, то он приобретает игольчатую структуру. Она обладает низкой прочностью и высокой хрупкостью.

Зона термического влияния – она разделяется на четыре участка. Первый участок относится к основному металлу, который нагрелся до температуры выше 1100 градусов Цельсия. Он обладает крупнозернистой структурой. Зерна в данной области, примерно, в 12 раз больше стандартных. Из-за перегрева снижается вязкость, пластичность и прочие механические свойства металла. Это самый слабый участок сварки, в котором зачастую происходит разрыв.

Второй участок – это зона нормализации, где основной металл прогревается на 900 градусов Цельсия. Структура зерна здесь намного более мелкая, чем в предыдущем случае. Данный участок занимает от 1 до 4 мм.

Третий участок – зона неполной кристаллизации. Здесь основной металл прогревается от 750 до 900 градусов Цельсия. На нем встречаются как мелкие, так и крупные зерна. За счет неравномерного распределения кристаллов механические свойства снижаются.

Четвертый участок – зона рекристаллизации. Область прогревается от 450 до 750 градусов Цельсия. Здесь восстанавливается форма зерен, которые были деформированы прошлыми механическими воздействиями. Примерная ширина данного участка составляет от 5 до 7 мм.

Зона основного металла – начинается от участка, который прогревается менее чем 450 градусов Цельсия. Здесь структура схожа с основным металлом, но за счет прогревания сталь теряет свои свойства крепости. По границе выделяются нитриды и оксиды, которые ослабляют связь зерен. Металл приобретает более высокую прочность в данном месте, но получает меньшую ударную вязкость и пластичность.

Схема зон сварного шва

Полная классификация сварочных швов и соединений

Виды сварных швов разделяются на несколько категорий по различным признакам. Одним из них является различие по внешнему виду. Здесь выделяют:

• Вогнутые (они же ослабленные);
• Выпуклые (они же усиленные);
• Нормальные (они же плоские).

По типу исполнения встречаются:

По количеству проходов:

По количеству слоев:

• Многослойные (при сварке толстых металлов);
• Односторонние.

Классификация сварных швов выделяет еще разновидности по протяженности:

• Точечные швы (их создают при помощи контактной сварки);
• Двусторонние шахматные;
• Двусторонние цепные;
• Односторонние прерывистые;
• Односторонние непрерывные.

Типы сварных швов по направлению усилия воздействия:

• Лобовой (поперечный) – усилие осуществляется перпендикулярно;
• Фланговый (продольный) – усилие проводится параллельно шву;
• Косой – усилие осуществляется под углом;
• Комбинированный – сочетает в себе фланговую и лобовую разновидность.

Виды сварочных швов и соединений по пространственному положению:

• Нижний;
• Горизонтальный;
• Вертикальный;
• Потолочный;
• Полугоризонтальный;
• Полувертикальный;
• Полупотолочный;
• В лодочку.

По своим функциям и назначению категории сварочных швов бывают:

• Уширенные – делаются при помощи поперечных колебательных движений электрода;
• Ниточные – ширина шва которых практически не превышает величину диаметра сварочного электрода.

Особенности швов

Это наиболее распространенный вариант, который представляет собой обыкновенное соединение листов или торцевых поверхностей. На него требуется минимальное количество металла и времени. Его могут проводить без скоса кромок, если листы тонкие. Для толстых изделий требуется подготовка металла под сварку, где потребуется скашивать кромки для увеличения глубины проварки. Это актуально при толщине от 8 мм и выше. Если деталь толще 12 мм, то здесь необходимо двустороннее стыковое соединение со скашиванием кромок. Такие соединения чаще всего проводятся в горизонтальном положении.

Внешний вид стыкового сварочного шва

Тавровые разновидности соединений и швов представляются в виде буквы «Т». Оно могут быть одно- или двусторонними, а также могут соединять изделия различной толщины. Если перпендикулярно устанавливается меньшая деталь, то электрод во время сварки нужно наклонять до 60 градусов. Здесь же можно воспользоваться прихватками, чтобы наклонить деталь и осуществить более простой вариант сварки «в лодочку». Это уменьшает вероятность образования подрезов. Шов, как правило, накладывается за один проход. Сейчас существует много аппаратов для осуществления автоматической тавровой сварки.

Внешний вид таврового соединения

Угловым считается соединение, которое располагается под углом 90 градусов, или другой величины. У таких соединений часто подкашиваются кромки, чтобы шов смог залечь на нужную глубину для обеспечения надежности. Двусторонняя проварка делает соединение более крепким.

Этот метод применяется для сваривания листов толщиною менее 1 сантиметра. Они кладутся внахлест друг на друга и провариваются с двух сторон. Следует следить, чтобы между ними не попадала влага. Иногда, для лучшего скрепления, такое соединение варится с торца.

Сварочное соединение внахлест

Геометрия сварного шва

Рассмотрев виды сварных швов и способы их нанесения, стоит обратить внимание на основные геометрические параметры.

Геометрические параметры шва встык

• E – ширина образованного шва;
• S – толщина заготовки;
• B – зазор между свариваемыми заготовками;
• T – толщина полученного шва;
• H – глубина залегания проваренной части;
• Q – размер выпуклой части.

Геометрические параметры углового шва

• A – толщина углового шва, в которую. Входит величина выпуклости и расчетной высоты;
• P – расчетная высота, которая соответствует перпендикулярной линии, проведенной из места самого глубокого про плавления к гипотенузе самого большого прямого треугольника, вписанного во внешнюю часть шва;
• Q – выпуклость наплавленной области;
• K – катет углового шва представляет собой расстояние от поверхности одной заготовки до границы угла другой.

Особенности выбора

Все виды сварных соединений и швов заметно отличаются по своим свойствам. Поэтому, для каждого конкретного случая приходится подбирать свой набор параметров для удачного сочетания. В первую очередь следует обращать внимание на пространственное положение. Чем более легко проходит работа, тем лучше качество шва. Наиболее легкими в исполнении считаются горизонтальные швы, поэтому, мастера стараются поставить заготовки в такую позицию. Иногда даже приходится несколько раз переворачивать одно и то же изделие, чтобы обеспечить высокое качество шва. «Важно! Не следует забывать, что сваривание за один проход помогает достичь лучшей крепости, чем многократные проходы. Поэтому, нужно находить баланс между удобством и количеством проходов.»

При толстых заготовках всегда нужно разделывать кромки и после этого еще обрабатывать поверхность, чтобы добавить ей чистоту. Стыковые варианты являются самыми простыми и предпочтительными к работе, так как их проще фиксировать, чтобы избежать искажений геометрии полученных деталей. Помимо правильного выбора типа шва, нужно обращать внимание еще и на температурный режим, так как тогда могут сместиться зоны проварки и изделие просто переплавится или недоварится.