Содержание
- 1 Геометрия сварного шва
- 2 Зависимость от типа сварочного шва
- 3 Как варить и зачищать?
- 4 Причины образования подрезов при сварке
- 5 Виды сварки, поэтапная инструкция и ТБ
- 6 Приварка пластины к трубе вертикального положения в потолочном исполнении (рис. 79)
- 7 Положение и движение электрода при сварке
- 8 Сварка углового шва — как сделать правильный сварочный шов
- 9 Другие виды сварки
Геометрия сварного шва
Рассмотрев разновидности мест, где катет может иметь свои параметры и особенности, стоит взглянуть на другие составляющие сварного соединения, которые также могут оказаться важными. Многие величины взаимозависимы, но некоторые можно доработать уже после создания шва. К примеру, высота валика всегда может стать меньше при обтачивании, если это необходимо. Основные параметры выглядят следующим образом:
Схема обтачивания сварного шва
- E – ширина полученного шва;
- T – толщина созданного шва;
- B – зазор между свариваемыми деталями;
- H – глубина залегания области проварки;
- S – толщина используемой заготовки;
- Q – размер выпуклой части.
Для углового соединения они несколько отличаются, так как здесь другое геометрическое положение
Тем не менее, важность из значения не становится меньше. Здесь выделяют:
Схема углового соединения
- K – катет шва;
- A – Величина толщины углового шва, к которой относится величина расчетной высоты и выпуклости;
- Q – выпуклость наплавленной области;
- P – расчетная высота, что должна соответствовать перпендикулярной линии, которая проводится из места наиболее глубокого проплавления к гипотенузе наибольшего прямого треугольника, который вписан во внешнюю часть шва.
Свойства
Разобравшись с тем, что такое катет сварного шва, следует отметить свойства, которыми должно обладать соединение. В первую очередь это однородность и равномерность наплавленного валика. Это легко определиться, так как здесь может применяться даже визуально-измерительный контроль сварных швов, самый простой и доступный из них. Высота валика должна быть примерно одинаковой по всей поверхности. Это же касается и его ширины, так как в этом случае нагрузки на нем будут распространяться равномерно. Если будет какое-либо послабление, то вероятность поломки возрастает именно в этом месте.
Однородность состава обеспечивает лучшее скрепление. Как правило, различные марки металла очень плохо свариваются и чем больше различий в составе, тем хуже будут скреплены заготовки. Для высокого качества соединения следует знать, какие электроды выбрать для сварки инвертором, или другим удобным способом. Также следует рассчитать правильное геометрическое расположение шва, чтобы у него был максимальный охват скрепляемых деталей.
Не менее важным параметром является глубина проварки. Если заготовки будут соединены не по всей возможной площади, то они не смогут выдерживать максимальные нагрузки. В профессиональной сфере рассчитывается каждый параметр соединения, чтобы придать конструкции максимальную прочность. Здесь нужно знать, как рассчитать катет сварного шва, чтобы он приобрел требуемые параметры и как провести сварку.
Выбор катета шва
Расчет катета сварного шва совершается под каждое отдельное соединение. Чтобы правильно выбрать его, требуется знать параметры свариваемых деталей. Прочность здесь будет зависеть от толщины соединения и его длины. Основным параметром выбора и расчета является длина, так как от этого зависит прочность. Слишком большая длина приведет к увеличению расхода материалов, а также деформации заготовки.
Схема чтения длины катета сварного шва
На практике применяются разнообразные шаблоны, которые проверены опытом предыдущих сварщиков. Для каждого типа соединения, в зависимости от размера заготовки и положения, подбирают готовые размеры.
Как измерить катет сварного шва
Разобравшись с тем, как выбрать катет сварного шва, необходимо узнать, как правильно провести его измерения. Это требуется для того, чтобы проконтролировать полученный результат. Размер искомого значения определяется по обыкновенным геометрическим законам. Для этого требуется вычислить катет максимально возможного треугольника, вписанного в продольное сечение соединения. Итоговый размер катета соединения и будет искомой величиной.
Схема определения катета сварного шва
Как рассчитать катет сварного шва
В каждом случае, расчет проводится по-разному, в зависимости от имеющихся условий. К примеру, для определения нахлесточных соединений листов, толщина которых составляет менее 4 мм, катет стараются делать равным по толщине самих листов. Если же толщина листов составляет больше 4 мм, то здесь берется 40% от толщины металла и добавляется 2 мм. Таким и должен быть максимальный катет сварного шва.
Зависимость от типа сварочного шва
Существует несколько вариантов сцепления металлических элементов в единую конструкцию. По расположению соединяемых деталей различают следующие виды сварных швов:
- Стыковой — наиболее рациональный, т. к. концентрация напряжения в шве при таком методе минимальна. Свариваются торцы деталей, в результате одна часть изделия продолжает другую.
- Угловой — соединяемые элементы располагаются перпендикулярно друг другу. Прочность здесь во многом зависит от верно рассчитанного предельного усилия.
- Тавровый — похож на угловой с той лишь разницей, что детали свариваются торцами. Такая дорожка прочная, экономичная и простая в выполнении.
- Нахлесточный — края сцепляемых деталей несколько находят друг на друга. Такой тип позволяет укрепить соединение и применяется там, где нужно сварить металл толщиной не более 5 мм.
Прежде чем начинать вычисление прочности будущего сцепления, нужно рассчитать площадь его поперечного сечения. Для этого длину сварного соединения умножают на его толщину.
Соединение листов внахлест
Для расчета напряжения среза используют формулу:
где:
- P — нагрузка на шов, Н;
- ’ср — допускаемое напряжение на срез, Па;
- 0,7k — толщина шва в наиболее опасном сечении, см;
- l — длина сварной дорожки, мм.
При соединении внахлест разделка кромок не требуется.
Значение нагрузки P таково:
При расчете учитывают минимальную площадь сечения сварной дорожки в поперечнике. Это связано с тем, что сварочные материалы по прочности могут превышать основной металл.
Угловые конструкции
Такие соединения рассчитываются на основании их поперечного сечения, причем наименьшего, т. е. в наиболее опасном месте дорожки. Показатель устойчивости простого углового шва на изгиб, когда он нагружен лишь моментом M, вычисляется так:
где:
- Wc — момент сопротивления опасного сечения дорожки (шва);
- M — изгибающий момент.
Угловые конструкции рассчитываются на основании их поперечного сечения.
А напряжение простого углового соединения на срез запишется таким образом:
где:
- M — нагружающий момент на срез;
- Fc = 0,7kl — площадь сечения дорожки в опасном месте, мм²;
- P — допустимая нагрузка на дорожку.
При расчете угловых сварных швов на срез применяется общепринятое выражение:
где:
- N — максимальная нагрузка, давящая на линию сцепления;
- с — коэффициент условий рабочей среды, значение указано в стандартизированных таблицах;
- ßf, ßz — постоянные величины, не зависящие от марки металла, ßz = 1, ßf = 0,7;
- Rwf — сопротивление срезу, табличная величина для разных материалов;
- Rwz — сопротивление на линии стыка; стандартные, постоянные табличные величины;
- kf — толщина дорожки, измеряется по линии сплавления;
- Ywf — для стыка материала с сопротивлением 4200 кгс/см² составляет 0,85;
- Ywz — 0,85 для всех марок стали;
- lw — общая длина стыка, уменьшенная на 10 мм.
В определении длины сварочного сцепления на отрыв обязательно учитывают силу, направленную к центру тяжести. При этом площадь сечения выбирают в самом опасном месте дорожки, т. е. наименьшую.
Тавровые швы
Условие прочности сцепления втавр, выполненного встык и работающего на растяжение Р и момент M, выглядит так:
Формула для такого же, но не стыкового, а углового шва:
Тавровые швы могут быть односторонними и двусторонними.
Если тавровое соединение будет нагружено изгибом и крутящим моментом, то применяется уравнение:
Крутящая и изгибающая сила соответственно определяются следующими формулами:
и
Сварка на стыке
Расчет шва встык, который будет работать на сжатие либо на растяжение, выполняется по уравнению:
где:
- l — длина сварочной дорожки, мм;
- P — нагрузка, действующая на стык, Н;
- s — толщина соединяемых деталей, мм;
- ’ р1сж1 — допускаемое для сцепления напряжение на растяжение либо сжатие, Па.
Допустимая действующая нагрузка P составит:
Стыковое сцепление, работающее на изгиб, рассчитывается по формуле:
где:
- М — это изгибающий момент, Н/мм;
- Wc — момент сопротивления расчетного сечения.
Если напряжение шва возникает и от изгиба М, и от сжатия либо растяжения Р, то оно определяется уравнением:
Расчет сварного шва в Inventor
Как варить и зачищать?
Идеальный и прочный шов можно создать, если правильно перемещать электрод относительно рабочей поверхности заготовок. Класть красивый сварочный слой из расплавленного металла реально в том случае, если работать электродом, установка которого находится под углом 55-60°, и вести его плавно, без отрыва. При этом передерживать электрод на одном месте нельзя, чтобы не проплавить заготовку.
В случае, когда расстояние между кромками заготовок составляет 5 мм и более, для соединения применяют технику «елочка», что позволяет наплавить большое количества металла и выполнить прочный шов. При такой методике электрод устанавливают под углом 45° и выполняют движения в виде треугольников, не отрывая при этом электрод от рабочей поверхности. Не менее прочными швами являются соединения, выполненные по методу «петелька», которую используют для стыковки тонких заготовок.
Чтобы сварочные соединения всегда получались красивыми и надежными, следует воспользоваться некоторыми рекомендациями специалистов сварочного дела.
При работе нужно стараться сохранить ширину зазора между кромками одинаковым на всем протяжении шва
В этом случае соединение будет выполнено ровно и аккуратно.
Во время сварочного процесса важно не терять контакт дуги с рабочей поверхностью, иначе это приводит к деформации соединения, что выглядит очень некрасиво.
Чтобы сварка происходила без подтекания металла, необходимо стараться держать электрод под углом 70-75° относительно рабочей поверхности.
Вертикальные швы всегда нужно начинать сваривать снизу, тогда растекание металла будет не таким интенсивным.
Когда соединительный шов будет сформирован и остынет, на поверхности заготовок останется сварочный шлак и металлическая окалина, а сам шов будет выпуклым, что выглядит неэстетично. Придать соединению презентабельный внешний вид поможет обработка сварного шва. Сначала молотком и зубилом удаляют шлак и окалину. Далее к болгарке закрепляют шлифовальный диск и обрабатывают им поверхность шва, выравнивая его с остальной поверхностью.
Долговечность сварочного соединения зависит от качества выполненной работы. Но сделать хороший и прочный шов – это еще не все. Например, должна существовать такая схема: сначала детали соединяют сварным соединением, затем выполняется проверка его качества, потом шов зачищают и производят нанесение защитного слоя от коррозии.
Такие мероприятия обязательны, например, при ремонте кузова автомобиля, прокладке трубопроводов и так далее.
Причины образования подрезов при сварке
Причиной образования подреза при сварке является выполнение сварки либо на повышенных режимах или с большой скоростью. Также, результатом возникновения может служить выбор неправильного угла наклона к более тонкому краю детали, что в свою очередь вызывает ее перегрев.
Исследования показывают, что с уменьшением температуры твердой поверхности смачивание ее жидким металлом ухудшается и улучшается с повышением температуры. Следовательно, одним из основных факторов, влияющих на смачивание является температура. На горизонтальных плоскостях смачивание играет ключевую роль т.к. вследствие действия сил поверхностного натяжения, жидкий металл на холодной поверхности стремиться к сжиманию, сокращая свою площадь и поверхность, которую он занимает, что и приводит к образованию подреза в сварном шве. В вертикальной плоскости, т.е. при сварке угловых и горизонтальных швов, дополнительной причиной является стекания жидкого металла под действием силы тяжести.
Неправильное использование газовой защиты, неправильная техника сварки и положение при сварке являются дополнительными причинами образования подреза сварного шва.
Подрезы при сварке всегда были серьезной проблемой в сварочном производстве, поэтому в последние годы все больше производителей сварочного оборудования и материалов и предпринимают попытки решить данную проблему.
Наличие подрезов обусловливает существенную концентрацию напряжений вблизи данного дефекта и может вызвать локальное или общее разрушение конструкции. Продольные углубления снижают сечение основного металла в зоне термического влияния. В результате чего сварные швы плохо воспринимают динамическую нагрузку и в данных местах могут возникнуть трещины. При проведении испытаний сварных швов на растяжение и угол загиба разрушение металла начинается от подреза, при значительного заниженных механических показателях.
Виды сварки, поэтапная инструкция и ТБ
Существуют разные способы сварки:
- Полумесяц. Электрод располагается под прямым или острым углом по отношению к поверхности и двигается волнообразно по уровню шва.
- Лесенка. Электрод необходимо расположить также, как в предыдущем варианте, но при нагреве материала его требуется отодвинуть, а потом подносить обратно.
- Обратно-поступательный. Электрод нужно возвращать на шов, который застывает.
Полумесяц подходит для новичков и считается самым лёгким, однако не таким надёжным, как остальные. На второй и третий виды необходимо будет потратить немного больше времени, однако результат будет качественнее.
Способ сварки полумесяцемИсточник i.ytimg.com
Также есть поэтапная инструкция сварки электродом:
- Первым этапом идёт обработка мест, которые в будущем будут свариваться. Зачистка происходит УШМ или щёткой из проволоки.
- Далее необходимо приварить электродом в 0,3 см корень шва, делая валик.
- Если наваривать нужно с наружной стороны, то электрод следует прислонять к материалу на 1 секунду или меньше после сего убирать и повторять процедуру заново.
- Во время процесса необходимо следить за равномерностью дуги.
- После этого необходимо валик очистить от шлака, который образовался в процессе. Если форма получилась выпуклой, то её необходимо довести до ровного состояния.
- При выполнении следующих этапов необходимо применять электрод 4 мм.
Зачистка мест для сваркиИсточник svarkagid.ru
По такой инструкции начать варить может даже неопытный пользователь, держащий сварочный аппарат в руках первый раз. Также при использовании системы необходимо помнить о нескольких правилах безопасности:
- варить всегда необходимо в специальной маске и костюме, защищающем от искр;
- рядом не должны находиться легковоспламеняющиеся объекты;
- необходимо следить за исправностью станка (или аппарата), во избежание опасных ситуаций.
Во время сварки также нужно следить, чтобы швы ложились аккуратно, не создавая слишком большую выпуклость, иначе потом будет трудно это счищать.
Правильный шовИсточник i.ytimg.com
Приварка пластины к трубе вертикального положения в потолочном исполнении (рис. 79)
Первый (корневой) валик варится электродом диаметром 3 мм короткой дугой, под «прямым углом» или «углом назад» — 70°-90°. По отношению к поверхностям — под 45°. Сварочный ток в максимальном диапазоне.
Второй валик по возможности выполнить электродом диаметром 4 мм, как и первый, подобрав сварочный ток в среднем диапазоне.
Третий слой выполнить в несколько проходов, начиная первый (третий по рис. 79) на трубе и втором валике. Валик выполняется как горизонтальный, с полочкой. На расстоянии до начала валика не менее 10 мм необходимо сварку остановить, зачистить от шлака шов и продолжить сварку по спирали. Используя полочку предыдущего валика, заполняя угол по заданному катету, сварка производится в виде наплавки, узкими валиками. Валики между первым в каждом слое и последним (6-м по рис.79) выполняются под углом, как и корневой. Последний (шестой) — как потолочный «нормальный» без полочки.
Тудвасев В.А. «Рекомендации сварщикам».
См. также:
- Сварка вертикальных швов
- Сварка потолочных швов
Положение и движение электрода при сварке
Наклон электрода в процессе сварки влияет на скорость разогрева металла. Поэтому выбор оптимального угла зависит от видов сварных соединений и используемых типов швов.
Следующим важным нюансом при сварке является и то, каким способом перемещается электрод в процессе создания сварного шва. Траектория движения выбирается в зависимости от толщины заготовок и типов сварочных соединений.
Следующее схематическое изображение наглядно иллюстрирует допустимые траектории движения электрода при создании вертикальных, горизонтальных и потолочных швов:
Положение электрода при сварке:
| Углом вперед — подходит для горизонтальных, вертикальных, потолочных швов, сварке неповоротных стыков труб. Процессу сварки будет мешать жидкий шлак, находящийся все время впереди. Сварная дуга может гаснуть или начать «блуждать». При появлении пропущенных участков качество шва может быть снижено. | |
| Под прямым углом — для сварки в труднодоступных местах. Такое положение позволяет контролировать жидкий шлак и следить за тем, чтобы он перемещался вслед за сварочной ванной. | |
| Углом назад выполняется сварка угловых и стыковых соединений. | |
| Обрыв дуги при окончании сварки. В конце шва нельзя обрывать дугу сразу. Электрод нужно перемещать на верхний край сварочной ванны (положение 1 — 2) и затем быстро отводить от кратера в положение 3. | |
| Заварка кратера (первый способ). Дугу нужно обрывать в конце сварного шва (1), а затем повторно зажигать (2) для формирования необходимой высоты. | |
| Заварка кратера (второй способ). Из положения 1, не обрывая дуги, нужно смещать электрод на 10 — 15 мм в положение 2, а затем в положение 3, после чего дугу можно оборвать. |
Сварка углового шва — как сделать правильный сварочный шов
Техника выполнения сварочных швов (их еще называют валиковые) предполагает выбор режима и приема манипуляции электродом. Как правильно сделать сварочный шов, видео на нашем сайте все подробно и доступно покажет.
Существуют два вида сварки угловых швов: тавровые (при Т-образных соединениях) и нахлесточные, оба вида очень распространены в сварочном деле. Рассмотрим каждый по отдельности.
Техника сварки Т-образных соединений
Чтобы получился правильный сварочный шов, нужно одну плоскость поставить горизонтально, а другую — вертикально. Сварка углового шва должна производиться строго под прямым углом. Если вертикальное свариваемое изделие не толще 12 мм, то дополнительной обработки оно не требует. Единственно, нужно смотреть, чтобы нижняя кромка вертикального изделия была обрезана максимально ровно, и зазор стыка не имел больше 2 мм.
В сварочной конструкции тавровых соединениях все детали имеют важное значение, точнее их толщина. Так, например, если вертикальное изделие имеет толщину от 12 до 25 мм, то нужно сделать подготовку в V-образной форме
Если вертикальный лист от 25 до 40 мм толщиной, то скосы кромок нужно обрезать U- образной формы только с одной стороны. А если толщина — больше 40 мм, то делается обрез по обе стороны V- образной формы.
Опасно, когда шов имеет не проваренную одну из сторон или не проваренный угол. Поэтому в процессе сварки углового шва электрод нужно расположить так, чтобы он оказался в плоскости, которая делит угол пополам. А концом электрода выполняются колебательные движения, чтобы расплавились кромки металла. Нужно обязательно заранее определить, чтобы длина сварочного шва была соразмерной углу между изделиями.
Как правильно наложить угловой шов
Сварка углового шва зависит, прежде всего, от правильного зажигания электрической дуги. Зажигание электрической дуги является очень важным и основным моментом в сварочной работе. Зажечь дугу нужно непосредственно перед тем, как начать процесс сварки, и повторно зажигать только при ее обрыве в процессе.
Дуга возбуждается на нижнем горизонтальном листе на расстоянии 3-4 мм от вершины угла, затем дугу нужно подвести к вершине угла и задержать ее там для того, чтобы лучше приплавились углы. Дальше дугу нужно поднять на высоту катета шва по вертикальному изделию и плавно передвигать назад. Затем немного быстрее дугу нужно опустить вниз на горизонтальное изделие и довести на нем толщину шва на размер катета.
Грубейшая ошибка — начинать сварку шва с вертикального свариваемого изделия, так как расплавленный металл с электрода наплывет на нижний нерасплавленный и перекроет вершину угла. В этом случае провар не получится, а обнаружить его можно, только поломав металл.
Когда идет процесс сварки толстопокрытыми электродами или с повышенным током, формируется большая площадь топленого металла, из-за чего наложение угловых швов невозможно, потому что расплавленный металл стекает на горизонтальное изделие, и шов просто получится неправильный.
Чтобы этого избежать, свариваемые изделия нужно расположить наклоном к горизонту под 45 градусным углом, а сварку произвести лодочкой. Посмотрите наглядно, как сделать сварочный шов — видео на нашем сайте, где показана вся техника, а также практически, как правильно делается зачистка швов после сварки.
Техника сварки нахлесточных соединений
Такой вид сварки применяется, в основном, в листовых конструкциях. Концы листов, которые будут свариваться, накладываются друг на друга на определенную величину, равную примерно 3-5 толщин листов. Проваривать их нужно по периметру или по кромке углового шва, который образовался накрытием листов. Положительным моментом в этом виде сварки является то, что нет необходимости обрабатывать кромки. Отрицательный момент заключается в том, что затрачивается лишний материал, и конструкция становится тяжелее. Тем не менее, нахлесточное соединение применяется часто.
Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):
Электродуговая сварка: вертикальные швы
Сварка потолочного шва трубы для начинающих
. Учимся варить вертикальный шов.
Другие виды сварки
Важнейшим элементом любой металлоконструкции является сварной шов. В связи с этим техника сварки вертикальных швов, а также других вариантов соединения будет крайне полезна новичкам.
Существует большое количество методов, применяемых для формирования надежных стыков в случае различного расположения деталей относительно друг друга. Также разработаны специальные техники движения электродов, например, елочкой, лодочкой и т.д.
К наиболее простым видам сварки относится работа в горизонтальном положении. Однако существуют и более сложные виды швов.
Стыковые
Проще всего осуществлять данный тип соединения не на вертикальной плоскости, а на горизонтальной.
Чертеж сварочных швов.
Выполнять сварочный процесс можно несколькими способами:
- в пространстве;
- на съемной медной подкладке;
- с предварительным швом.
В первом случае самым трудным является проваривание корня по всему изделию. Упростить задачу может применение медной подкладки. Благодаря высокой теплопроводности она предотвратит оплавление поверхности под деталями в результате контакта с расплавленным материалом. Ее можно легко удалить после окончания работ.
Сварные многослойные
Данная технология предусматривает проведение нескольких проходов. Перед каждым проходом предыдущий слой очищается и остывает. В связи с этим подобный способ соединения существенно отличается от других.
Слои варятся с использованием электродов разного диаметра. Нижний свариваем стержнями в 3-4 миллиметра в диаметре, а последующие – 5-6 миллиметров. Самый верхний слой является выпуклым, кроме того он выполняет термообработку нижних слоев.
https://www.youtube.com/watch?v=yEz_cweZtyQ
Кольцевые
Используется в стыковке труб и различных деталей запорной арматуры. Представляет собой смешанные виды дуговой сварки.
Вначале электросваркой делается вертикальный шов сбоку трубы, затем по окружности формируется горизонтальный. Таким же образом осуществляется сварка пластин, расположенных на потолке.
Особенности техники подготовки к кольцевой сварке следующие:
- изделие тщательно очищается;
- деформированные участки обрезаются и выравниваются;
- кромки зачищаются до блеска.
Обработка стыков во время сварочного процесса осуществляется постоянно, а повороты провариваются в несколько проходов. Каждое последующее соединение наносится только после очистки предыдущего от шлака.
В случае обнаружения трещин их удаляют, а образованный фрагмент заново заваривают.
Потолочные
Характеристики разных видов сварных соединений.
Каждый неопытный сварщик окажется в замешательстве, столкнувшись с необходимостью сварить потолочный шов электросваркой. Данный тип соединения можно смело назвать сложнейшим сварочным швом. Следует отметить, что потолочная сварка вызывает массу проблем, связанных с неудобным положением мастера при работе.
Капли раскаленного металла так и норовят сорваться и упасть вниз, что еще больше осложняет процесс работы. Сам же расплавленный метал удерживается в ванне за счет действия силы поверхностного натяжения.
Сварка потолочного шва предполагает расположение электрода по нормали к поверхности изделия. При этом стержень осуществляет круговые движения. Таким образом удается расширить соединение.
Дуга должна быть короткой, чтобы исключить подрезы. Варить потолочный шов необходимо по следующей методике – металл должен затвердеть с наибольшей скоростью. Подобного эффекта удается достичь при использовании электродов с покрытием, у которого высокая температура плавления.
Помимо круговых следует также совершать вертикальные движения. Отдаление электрода от ванны приведет к гашению дуги. В результате металл начнет остывать и ванна уменьшится.
Таким образом, помимо стандартных дефектов формируемых при сварке, сварка потолочных швов характеризуется еще одной неприятной особенностью, избавиться от которой невозможно. Осуществляя подобное соединение необходимо заранее понимать то, что оно будет ослабленным и менее надежным, чем любое другое.
В связи с вышесказанным, в промышленном производстве подобные стыки практически полностью отсутствуют.
