Характеристики и классификация разных видов сварочных швов и стежек

Выбор

Виды швов и сварных соединений отличаются по свойствам, и для каждого случая подбираются параметры удачного сочетания. Первым делом оценивается пространственное положение. Чем легче идет работа, тем лучшим получается качество. Легче сделать горизонтальные швы, поэтому заготовки стараются выставить именно горизонтально. Иногда, для обеспечения качества деталь приходится переворачивать неоднократно.

Сваривание за проход помогает добиться лучшей крепости, чем в случае многократных проходов. Так что, требуется баланс между удобством и числом проходов.

Когда заготовки толстые, кромки разделываются, а поверхность обрабатывается для добавления ей чистоту. Стыковые варианты наиболее простые, предпочтительнее выбирать их, так как проще обеспечивается фиксация во избежание искажений геометрии готовых деталей

Кроме выбора типа внимание обращают также на температурный режим, потому что могут сместиться зоны проварки и изделие не доварится или переплавится

Теоретическая (вводная часть) к урокам «10 ошибок начинающего сварщика».

Требования к сварке металлических конструкций

Процесс сварки в технологическом плане должен обеспечить выполненным соединениям требуемые геометрические параметры, размеры и высокое качество. Конструкция должна получиться прочной и долговечной, а риск ее деформации – нулевым.

Сварка металлических конструкций.

Именно поэтому технология сварки металлоконструкций должна реализовываться с учетом некоторых требований, что во многом определит качество созданных сварных швов:

Если создаются простые соединения без применения кондуктора, а также при создании сложных швов перед включением данного инструмента важно оставить зазор между скрепляемыми деталями. Тогда при смещении элементов шов не пострадает

Но размеры зазора должны соответствовать допустимой норме, иначе система не будет прочна и долговечна.

При выполнении сварки ответственных металлоконструкций сварщики проверяют строгое соответствие установленной детали своему местоположению, согласно карте.
При поступлении заготовки на стапель стоит подготовить каждую из них к завершающему этапу.

Все детали должны строго соответствовать по виду и размеру, указанным в проекте частям будущей конструкции.
Это позволит сохранить функциональные возможности изделия.
Корневые слои шва при ручном методе выполнения дуговой сварки важно накладывать электродами с диаметром, не превышающим 3-4 мм.

Металлоконструкции при укреплении потребуется располагать так, дабы можно было накладывать швы преимущественно в нижнем положении.
Это необходимо для обеспечения сварщика безопасными условиями работы.

Важно взять под строгий контроль углы металлоконструкции, для чего стоит воспользоваться специальными инструментами и кондуктором.
Все углы между плоскостями должны быть прямыми, если это предусмотрено проектом. Иначе произойдет перекос деталей, что повлечет за собой нарушение целостности механизма, потере им своей функциональности.
Готовая конструкция должна иметь минимальные усадочные напряжения и деформации, для чего сварные работы нужно осуществлять в стабильном режиме с отклонениями от заданных значений величины тока и напряжения на дуге не более ±5 %.

Описанные рекомендации важно учитывать уже на этапе сборки деталей в целостную конструкцию, а не только перед непосредственным выполнением сварочных работ. Особенно, если выбран автоматический режим, при котором не выйдет откорректировать допущенные ошибки

В целом же, именно этот вид сварных работ и считается наиболее приемлемым, так как при автоматизировании сварных процессов влияние человеческого фактора на качество выполненных швов сводится к нулю.

Также важно заварить технологическую пробу в условиях, которые полностью совпадают с условиями сварки конструкций на месте производства. Если работать сварочным аппаратом придется при низкой температуре воздуха, стоит сварить стыковые образцы перед началом операций при отрицательном температурном режиме, предусмотренном технологическим процессом

Это позволит в дальнейшем провести их механические испытания

Если работать сварочным аппаратом придется при низкой температуре воздуха, стоит сварить стыковые образцы перед началом операций при отрицательном температурном режиме, предусмотренном технологическим процессом. Это позволит в дальнейшем провести их механические испытания.

Если нужно выполнить сварные работы с особо ответственными металлоконструкциями из новых марок сталей или с применением новых сварных расходников, мастеру потребуется изготовить контрольные образцы в таком же пространственном положении и с теми же материалами, оборудованием, что и при сварке монтируемых конструкций.

Это позволит сварщику оценить ситуацию со всех сторон перед началом работы и не допустить ошибок в процессе ее выполнения.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ШВОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1. Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов приведены в таблице.

Вспомогательный знак	Значение вспомогательного знака	Расположение вспомогательного знака относительно полки линии-выноски, проведенной от изображения шва
с лицевой стороны	с оборотной стороны
	Усиление шва снять
	Наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу
	Шов выполнить при монтаже изделия, т.е. при установке его по монтажному чертежу на месте применения
	Шов прерывистый или точечный с цепным расположением Угол наклона линии 60°
	Шов прерывистый или точечный с шахматным расположением
	Шов по замкнутой линии. Диаметр знака — 3…5 мм
	Шов по незамкнутой линии. Знак применяют, если расположение шва ясно из чертежа

Примечания:

1. За лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают сторону, с которой производят сварку.

2. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с несимметрично подготовленными кромками принимают сторону, с которой производят сварку основного шва.

3. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с симметрично подготовленными кромками может быть принята любая сторона. В условном обозначении шва вспомогательные знаки выполняют сплошными тонкими линиями. Вспомогательные знаки должны быть одинаковой высоты с цифрами, входящими в обозначение шва.

2.2. Структура условного обозначения стандартного шва или одиночной сварной точки приведена на схеме (черт.5).

Черт.5-10

Черт.5

Знак выполняют сплошными тонкими линиями. Высота знака должна быть одинаковой с высотой цифр, входящих в обозначение шва.

2.3. Структура условного обозначения нестандартного шва или одиночной сварной точки приведена на схеме (черт.6).

Черт.6

В технических требованиях чертежа или таблицы швов указывают способ сварки, которым должен быть выполнен нестандартный шов.

2.4. Условное обозначение шва наносят:

а) на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны (черт.7а);

б) под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны (черт.7б).

Черт.7

2.5. Обозначение шероховатости механически обработанной поверхности шва наносят на полке или под полкой линии-выноски после условного обозначения шва (черт.8), или указывают в таблице швов, или приводят в технических требованиях чертежа, например: «Параметр шероховатости поверхности сварных швов…». Примечание. Содержание и размеры граф таблицы швов настоящим стандартом не регламентируются.

Черт.8

2.6. Если для шва сварного соединения установлен контрольный комплекс или категория контроля шва, то их обозначение допускается помещать под линией-выноской (черт.9).

Черт.9

В технических требованиях или таблице швов на чертеже приводят ссылку на соответствующий нормативно-технический документ.

2.7. Сварочные материалы указывают на чертеже в технических требованиях или таблице швов. Допускается сварочные материалы не указывать.

2.8. При наличии на чертеже одинаковых швов обозначение наносят у одного из изображений, а от изображений остальных одинаковых швов проводят линии-выноски с полками. Всем одинаковым швам присваивают один порядковый номер, который наносят:

а) на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва (черт.10а);

б) на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с лицевой стороны (черт.10б);

в) под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с оборотной стороны (черт.10в).

Черт.10

Количество одинаковых швов допускается указывать на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением (см. черт.10а).

Примечание. Швы считают одинаковыми, если: одинаковы их типы и размеры конструктивных элементов в поперечном сечении; к ним предъявляют одни и те же технические требования.

2.9. Примеры условных обозначений швов сварных соединений приведены в приложениях 1 и 2.

Классификация сварных соединений и швов

Виды швов в зависимости от признаков делятся на несколько категорий. По внешнему виду выделяются:

• Нормальные.
• Выпуклые.
• Вогнутые.

По типу сварные швы бывают одно- и двусторонними. По числу проходов — одно- и многопроходными. По числу слоев: односторонние и многослойные (при сваривании толстых металлов).

Есть также разновидности по протяженности:

• Односторонние непрерывные.
• Односторонние прерывистые.
• Двусторонние цепные.
• Двусторонние шахматные.
• Точечные швы (создаваемые контактной сваркой).

Типы швов по вектору усилия воздействия:

• Поперечный — усилие перпендикулярно шву.
• Продольный — усилие параллельно шву.
• Косой — усилие под углом.
• Комбинированный — признаки и поперечного и продольного шва.

https://youtube.com/watch?v=EptnFOMMip4

По пространственному положению:

• полупотолочный;
• горизонтальный;
• нижний;
• вертикальный;
• полугоризонтальный;
• полувертикальный;
• потолочный;
• в лодочку.

По функциям швы делятся на следующие:

• Прочные.
• Прочно-плотные.
• Герметичные.

По ширине:

• Ниточные швы, чья ширина практически не превышает величину диаметра электрода.
• Уширенные швы делаются поперечными колебательными движениями стержня.

Зоны сварного соединения

Это такие соединения, которые получаются в процессе сварочной работы. Их разделяют на несколько зон:

1. Сплавочное место. Так называют границу между основным материалом и металлом полученного шва. Именно в этом месте будут находиться зёрна, которые будут отличаться своей структурой от состояния основного вида материала. Это происходит из-за того, что имеется частичное расплавление материала во время сварной работы.
2. Область термического влияния. Так называется зона основного материала, которая не подвергается оплавлению, хотя процесс нагрева произошёл, и структура изменилась.
3. Сварочный шов. Это такой участок, который будет образовываться во время процесса кристаллизации. Всё это происходит, когда металл начинает остывать.

Особенности

1. Если имеется малая толщина материала, которая составляет от 3 до 25 мм, то необходимо применять одностороннюю V-образную разделку. Скос можно выполнить на 2 торцах или только на одном.
2. Если металл имеет толщину в 12−60 мм, то лучше всего сваривать с двухсторонней X-образной разделкой.
3. Для толщины в 20−60 мм желательно использовать расход металла при U -образной разделке. Так будет намного экономнее. Скос можно выполнить по двум или одному торцам. Тогда притупление составит 1 или 2 мм, а значение зазора равняется двум миллиметры.
4. Если имеется большая толщина металла, то наиболее эффективным способом является щелевая разделка.

Чтобы произвести качественное сварное соединение необходимо правильно выбрать процедуру, поскольку всё это будет влиять на несколько факторов шва:

1. Работоспособность.
2. Прочность и качество соединения.
3. Экономичность.

Как варить вертикальный шов

Из-за того, что шов располагается вертикально, а сила тяжести действует постоянно, расплавленный металл устремляется вниз. Это основная сложность, которая не дает начинающему сварщику выполнить работу с более-менее приемлемым качеством.

Все действия специалиста в этом случае (помимо основной работы) направлены на удержании расплавленной массы в пределах рабочей области стыка. Решить задачу помогает стабильность в работе: электрическая дуга должна быть постоянной. Ее следует удерживать на минимально возможном расстоянии между сварочной ванной и электродом.

Техника сварки снизу вверх

Самый распространенный способ – сваривание по направлению от самой нижней точки стыка к верхней. Благодаря такому направлению перемещения обеспечивается стабильный контроль над расплавом, который проще удержать в пределах ванночки. Именно при таком способе сварки удается положить качественный шов и создать надежное соединение.

Естественно, перед началом процесса сварки, нужно подготовить кромки свариваемых деталей. Они обрабатываются абразивными материалами в точном соответствии с требованиями. Отдельно настраивается аппарат, выставляется нужное сопротивление, сила тока и выбирается наиболее подходящий электрод.

На первом этапе сварщик делает насколько прихватов длиной 1-2 см, которые равномерно располагаются по всей длине стыка. Это необходимо, чтобы избежать деформации поверхности соединяемых деталей в результате резкого повышения температуры. При вертикальном сваривании угол между электродом и рабочей поверхностью выдерживается в диапазоне 45-90 градусов.

Согласно разработанной инструкции действия сварщика состоят из четырех пунктов:

1. Законтачить электрод к металлу, чтобы разжечь дугу.
2. Сделать несколько прихваток по направлению от середины к краям. Они располагаются на приблизительно одинаковом расстоянии, а количество зависит от длины стыка.
3. Формировать шов по направлению от нижней точки к верхней.
4. Следить за тем, чтобы расплав не вытекал из рабочей ванночки.

Не нужно слишком быстро перемещать электрод. В этом случае невозможно добиться хорошего прогрева заготовок. Но не стоит и медлить, поскольку большое количество расплава станет причиной его стекания вниз. Скорость перемещения электрода должна обеспечивать оптимальное количество расплава в ванночке.

Вместе с поступательным движением снизу-вверх сварщик должен позаботиться и о поперечных движениях электрода полумесяцем, елочкой либо иным приемом. Стоит учесть, что техника поперечного перемещения расходников актуальна только в том случае, когда толщина соединяемых заготовок больше 4 мм.

При вертикальной сварке важно проходить стык в один заход без остановок. Именно это является основной сложностью для начинающих сварщиков

С опытом приобретаются нужные навыки, и вертикальная сварка перестает быть проблемой.

Техника сварки сверху вниз

Со временем сварщики так само без труда формируют вертикальные швы с перемещением электрода по направлению сверху-вниз. Здесь нужно знать о небольшой хитрости, без которой выполнение работы было бы очень проблематичным. При поджиге электрической дуги электрод нужно ставить под прямым углом относительно рабочей поверхности. После старта процесса держатель немножко следует опустить. До того момента, когда угол между электродом и металлом будет примерно 15-20 градусов.

Проводка электрода по стыку выполняется с поперечными движениями. Они могут быть прямыми (прямоугольными), пилообразными или волнообразными. Выбор способа – на усмотрение сварщика

Важно, чтобы расплат равномерно распределялся в ванночке и не вытекал из нее. Такой метод вертикальной сварки сложнее, чем при движении снизу-вверх

Но он пользуется популярностью у опытных специалистов, поскольку в результате получается более качественный и прочный шов.

Учимся варить вертикальный шов без отрыва.

Сравниваем, оцениваем

Из вышеперечисленных вариантов самыми надежным и экономичным считается стыковой способ сварки. По действующим нагрузкам они практически равны целым элементам, которые не подвергались сварке, иными словами – основному материалу. Естественно, такая прочность достигается только при адекватном качестве работ.

Сварка стыковых швов.

Тавровые соединения (включая угловые) тоже довольно популярны. Особенно часто их используют при сварке массивных конструкций.

Самые простые для исполнения – соединения внахлест. В них не требуется обработка кромок, общая подготовка тоже намного проще. Очень популярны в сварке листов небольшой толщины (допускается толщина до 60 мм). Простота не означает экономичности: перерасход наплавленного и основного металлов – обычная для таких вариантов ситуация.

Дефекты литья

отсюда

Технология получения изделий из металла литьем известна человечеству более четырех тысячелетий. Металлические предметы — оружие, инструменты, украшения, утварь — составляли существенную часть рукотворного окружения человека.

И с первых же отливок мастеров-металлургов начали преследовать дефекты литья. В древности способы борьбы с дефектами при литье находили интуитивно. Современная металлургия применят для этого научный подход.

Классификация дефектов отливок

В современной металлургии существует несколько классификаций брака при литье.

В зависимости от степени изменения и возможности исправления виды дефектов подразделяют на:

• Условный брак. Отливка имеет недостатки, которые не ухудшают ее рабочие качества. Отливка идет в дальнейшую обработку
• Исправимый брак. Дефекты существенны, но поддаются коррекции тем или иным производственным способом. Например, наплавкой. После исправления брака литья деталь также идет в дальнейшую обработку.
• Окончательный брак. Ремонту не подлежит, поскольку это невыполнимо или очень дорого.

Дефекты литья также делятся по месту их обнаружения. Брак при литье, обнаруженный внутри участка называют внутренним.

Если же дефект обнаружен при дальнейшей обработке — это внешний брак.По внешнему проявлению различают следующие основные виды дефектов отливок:

Приливы

Это увеличение размеров отливок, не предусмотренное проектом. Разделяются на

• Заливы.- Возникают по линии стыковки частей формы. Возникают из-за несоблюдения размеров моделей и некачественным соединением частей опок
• Подутость, или распор — получаются из-за давления расплава на рыхлую смесь.
• Нарост возникает вследствие размыва формы потоком расплава при заливке.
• Просечки (гребешки, заусенцы) возникают из-за попадания расплава в повреждения формы или стержня.

Дефекты поверхности

Дефекты при литье часто проявляется в виде пороков поверхности. Сюда относятся

• Засоры. Массы зерен земли или шлаков. Вызваны ошибками в проектировании форм, непродуманным расположением литников, несоблюдением технологии складирования и перевозки опок.
• Ужимины возникают при сырой формовке, когда слой земли разрывается в месте конденсации жидкости и в образовавшуюся пустоту затекает расплав.
• Спаи, или неслитины, возникают в зоне контакта слоев охладившегося расплава. Из-за недостаточной температуры эти потоки не могут правильно сплавиться.
• Плены возникают при окислении легирующих добавок.
• Морщинистость, или складчатость, заключается в появлении на поверхности разнонаправленных складок из-за скопления значительных объемов углерода.
• Выпот выглядит как большое количество лопнувших пузырьков и вызывается взрывообразным выделением скоплений графита
• Корольки — дефекты, вызванные разбрызгиванием расплава во время заливки. Шарик металла кристаллизуется и не сплавляется с отливкой.
• Коробление отливки возникает вследствие внутренних напряжений из-за неравномерного остывания

Трещины

Еще один часто встречающийся порок литья — это трещины. Они бывают:

• Горячие. Возникают при температуре кристаллизации из-за усадочных напряжений. Приобретают неровный вид.
• Холодные. Возникают при более низких температурах, имеют ровный, прямой профиль.
• Межкристаллические. Свойственны легированным сталям в зонах неметаллических включений.

Газовые дефекты

• Ситовидная пористость — это множество мелких пузырьков в теле детали
• Газовые раковины – каверны большего размера, возникшие из-за выхода и объединения мелких пузырьков.

Внутренние дефекты

Если при этом размеры детали сократились больше допустимого, применяется наплавка тонкого слоя металла, доводящего размеры до требуемых и, как правило, улучшающего свойства заготовки.

Пластическая деформация металлов

Ультразвуковой неразрушающий метод контроля

Внутренний брак обнаруживается методами неразрушающего контроля. Иногда, если причина образования дефектов — внутренние напряжения, их удается снять путем нагрева и охлаждения по специальной методике. К сожалению, чаще внутренний брак литья исправлению не подлежат.

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.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество соединения сваркой зависит не только от соблюдения технологии, но и от подготовки деталей. Даже форма кромок влияет на качество соединения. Независимо от вида соединения подготовку проводят в следующем порядке:

• зону шириной не меньше 20 мм от линии стыка очищают от грязи и коррозии;
• на кромках, если толщина металла больше 3 мм, снимают фаски, оставляя притупление;
• устанавливают зазор между деталями.

Зависимость угла разделки, величины притупления и зазора от толщины металла показана в таблице:

Таблица разделки металла под сварку

Знание основных видов соединений и принципов их применения поможет правильно выбирать сварочный шов нужного типа для каждого конкретного случая. Для повышения квалификации полезно следить за технологическими новостями, чтобы не пропустить появление новых сплавов и методов сварки.