Сварные соединения и швы при сварке плавлением.

Сварные соединения.

По форме сопряжения соединяемых деталей различают следующие типы сварных соединений: стыковое, угловое, тавровое, нахлесточное и торцовое. Применяют также соединения нахлесточные с точечными или пробочными и прорезными швами, выполненными дуговой сваркой.

Стыковое соединение (рис. 1, а) представляет собой сварное соединение двух деталей, расположенных в одной плоскости и примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями. Оно наиболее распространено в сварных конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами соединений.

Нахлесточное соединение представляет собой сварное соединение, в котором соединяемые элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 1, б).

Торцовое соединение — это соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу (рис. 1, в).

Угловое соединение представляет собой сварное соединение двух элементов, расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте примыкания их кромок (рис. 1, г).

Тавровое соединение (рис. 1, д) — это соединение, в котором к боковой поверхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой элемент. Как правило, угол между элементами прямой.

Рис. 1. Типы сварных соединений:
а — стыковое; б — нахлесточное; в — торцовое; г — угловое; д — тавровое

Сварные швы.

В зависимости от типов сварных соединений различают стыковые, угловые, точечные и прорезные сварные швы.

Стыковые швы выполняют при сварке стыковых соединений, угловые — при сварке угловых, тавровых и нахлесточных соединений, точечные и прорезные — в тавровых и нахлесточных соединениях.

По форме поперечного сечения сварные швы бывают стандартные, выпуклые и вогнутые (рис. 2).

Основные геометрические параметры стыкового и углового сварных швов — Рис. 2. Основные геометрические параметры стыкового (а) и углового (б, в) сварных швов:
S — толщина детали; e — ширина; q — выпуклость (усиление); m — вогнутость (ослабление); h — глубина проплавления; t — толщина стыкового шва; b — зазор в стыке; k — катет углового шва; p — расчетная высота углового шва; a — толщина углового шва.

По числу слоев сварные швы могут быть однослойными и многослойными (рис. 3).

Односторонний и двусторонний однопроходные швы и многослойный многопроходный сварной шов — Рис. 3. Односторонний (а) и двусторонний (б) однопроходные швы и многослойный многопроходный (в) сварной шов: в: 1—8 — последовательность выполнения проходов; I-IV — слои; 1 — корневой шов; 7 — облицовочный шов; 8 — подварочный шов

Слой — это часть металла сварного шва, которая состоит из одного или нескольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва.

Валик — это металл шва, наплавленный или переплавленный за один проход.

Часть сварного шва, наиболее удаленную от его лицевой поверхности, называют корнем шва.

В зависимости от расположения швов в конструкции сварку выполняют в разных пространственных положениях, основными из которых являются: нижнее, горизонтальное, вертикальное и потолочное (рис. 4).

Рис. 4. Основные пространственные положения сварки:
1 — нижнее; 2 — вертикальное или горизонтальное; 3 — потолочное.

По характеру выполнения различают одно- и двусторонние швы, выполняемые как на весу, так и на различного рода подкладках и флюсовых подушках.

Часть двустороннего шва, выполняемую предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке или накладываемую в последнюю очередь в корень шва для обеспечения высокого качества шва, называют подварочным швом.

По условиям работы швы подразделяют на рабочие, воспринимающие внешние нагрузки, и связующие (соединительные), предназначенные только для скрепления частей изделия и не рассчитанные на восприятие внешних нагрузок.

Изображения и обозначения швов сварных соединений на чертежах изделий должны соответствовать Единой системе конструкторской документации (ЕСКД). Независимо от вида сварки видимый шов сварного соединения условно изображают сплошной основной линией, а невидимый — штриховой. Обозначение шва отмечают линией-выноской, заканчивающейся односторонней стрелкой. Характеристика шва, расположенного на лицевой стороне листа (видимый шов), проставляется над полкой линии-выноски, а под полкой —для шва на обратной стороне листа (невидимый шов). Структура условного обозначения стандартного шва приведена на рисунке 5.

Рис. 5. Структура условных обозначений сварных швов на чертежах изделий.

Ниже перечислены основные стандарты на виды и конструктивные элементы швов сварных соединений для различных видов сварки:

ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные»;
ГОСТ 8713-79 «Сварка под флюсом. Соединения сварные»;
ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные»;
ГОСТ 15164-78 «Электрошлаковая сварка. Соединения сварные»;
ГОСТ 14806-80 «Швы сварных соединений. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов»;
ГОСТ 16098-80 «Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой стали»;
ГОСТ 16038-80 «Швы сварных соединений трубопроводов из меди и медно- никелевого сплава»;
ГОСТ 11533-75 «Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами»;
ГОСТ 27580-88 «Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Соединения сварные под острыми и тупыми углами».

Этими стандартами в зависимости от толщины металла устанавливаются формы поперечного сечения сварного шва и размеры конструктивных элементов подготовленных кромок и выполненных швов, которым присваивают условные буквенно-цифровые обозначения.

Буквенная часть указывает на вид сварного соединения: С — стыковое; У — угловое; Т — тавровое; Н — нахлесточное. Цифры являются порядковым номером типа шва в данном конкретном стандарте.

Условные обозначения основных способов сварки следующие: Р — ручная дуговая сварка (штучным электродом); ЭЛ — электроннолучевая сварка; Ф — дуговая сварка под слоем флюса; ПЛ — плазменная и микроплазменная сварка; УП — сварка в активном газе (или смеси активного и инертного газов) плавящимся электродом; ИП — сварка в инертном газе плавящимся электродом; ИН — сварка в инертном газе неплавящимся электродом; Г — газовая сварка.

Сварные швы подразделяются также по положению в пространстве (рис. 6).

Обозначения свариваемых в различных пространственных положениях швов — Рис 6. Обозначения (в скобках — международные) свариваемых в различных пространственных положениях швов: нижнее — Н; «в лодочку» — Л; полугоризонтальные — Пг; горизонтальные — Г; полувертикальные — Пв; вертикальные — В; полупотолочные — Пп; потолочные — П.

По протяженности различают швы непрерывные (сплошные) и прерывистые. Непрерывный шов — это сварной шов без промежутков по длине, прерывистый шов имеет промежутки по длине. Прерывистые швы могут быть цепными или шахматными (рис. 7, а).

По отношению к направлению действующих усилий швы подразделяют на: продольные, поперечные, комбинированные и косые (рис. 7, б).

Классификация сварных швов по протяженности и по направлениям действующих усилий — Рис. 7. Классификация сварных швов по протяженности (а) и по направлениям действующих усилий (б)

Для обозначения сварных швов используют также вспомогательные знаки (табл. 1). Все элементы условного обозначения располагаются в указанной последовательности и отделяются друг от друга дефисом. Буквенные обозначения способа сварки необходимо проставлять на чертеже только в случае применения в данном изделии нескольких видов сварки. Можно не указывать на полке мини-выноски обозначения стандарта, если все швы в изделии выполняются по одному стандарту. В этом случае следует сделать соответствующее указание в примечаниях на чертеже.

Таблица 1. Вспомогательные знаки для условного обозначения сварных швов.

Примеры условного обозначения сварных швов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Условные обозначения сварных швов.

Конструктивные элементы сварных соединений.

Торцовые поверхности деталей, подлежащие нагреву и расплавлению при сварке, называют свариваемыми кромками. Для обеспечения проплавления кромок в зависимости от толщины основного металла и способа сварки им придают оптимальную форму, предварительно подготавливая кромки.

При сварке тонкостенных деталей применяют отбортовку кромок. Для толстостенных деталей осуществляют разделку кромок, подлежащих сварке, в виде их наклонного прямолинейного или криволинейного скоса.

На рисунке 8 приведены применяемые формы кромок для различных типов сварных соединений. Основными геометрическими параметрами кромок и соединений, подготовленных и собранных под сварку, являются угол скоса и угол разделки кромок, притупление кромок, зазор, высота отбортовки и радиус закруглений.

Рис. 8. Примеры а — з подготовки кромок под сварку.

Углом скоса кромки называют острый угол в между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца, угол а между скошенными кромками свариваемых частей — углом разделки.

Притуплением кромок называют длину с нескошенной части торца кромки, подлежащей сварке. При одностороннем и двустороннем скосе кромок острый край притупляют для правильного формирования шва и предотвращения образования прожогов.

Зазор — кратчайшее расстояние b между кромками собранных для сварки деталей. Зазор при сборке под сварку определяется толщиной и химическим составом свариваемых сплавов, способом сварки, конструкцией соединяемых деталей и типом соединения.

От типа и угла разделки кромок зависит количество необходимого электродного металла для заполнения разделки, а значит, и производительность сварки. Двусторонний скос кромок, по сравнению с односторонним, позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6-1,7 раза. Кроме того, такая разделка обеспечивает меньшую величину деформаций после сварки.