Что называют сварочным швом. Виды сварных швов и соединений

Сварка – один из основных методов скрепления двух элементов, а сварочные швы – зоны, соединяющие две металлические заготовки между собой. Получаются такие спайки в ходе расплавления и последующего остывания стали.

Хороший сварщик должен знать виды сварных соединений и уметь наносить все разновидности швов. Без этих навыков невозможно изготовить качественную и долговечную конструкцию.

Типы стыков

Сварные швы делятся на 5 вариаций:

• нахлёсточные;
• параллельные;
• стыковые;
• угловые;
• т – образные.

Нахлёсточные часто используют для создания резервуаров цилиндрической формы, которые планируется эксплуатировать в горизонтальном или вертикальном положении. Свариваемые элементы накладываются внахлёст, но полностью не перекрываются. В итоге получается структура, которая похожа на ступеньку. С торцевых сторон деталей наносятся сварочные швы.

Параллельные способы нанесения применяют для увеличения прочности структуры. Оба составляющих плотно прикладываются друг к другу и скрепляются сваркой со стороны рёбер. Данным приёмом можно укрепить конструкции, на наружность которых будет приходиться сильное механическое воздействие. Однако такую технологию запрещено использовать в ремонте движущихся механизмов.

Стыковая версия является самой популярной. Свариваемые части должны находиться в одинаковой плоскости, одна напротив другой. Такой стык используется для скрепления водопроводных труб, дымоходов, хранилищ или стальных колонн. Также эту систему эксплуатируют в машиностроении, при изготовлении воздушного и водного транспорта, на военных заводах. Да, и создание подобной «склейки» требует минимум средств и времени.

Угловые виды сварных швов хорошо применимы для скрепления нескольких заготовок, которые необходимо расположить под прямым углом. Заготовка делается следующим образом: под углом 90° устанавливаются детали (в виде символа «Г»), а в месте примыкания краёв накладывается сварной шов. Эта сварка распространена как в промышленности, так и в частном хозяйстве. А с её помощью можно изготовить прочные опоры или котлы.

Т – образный или тавровый сварной шов не похож на другие, поскольку готовая часть будет выглядеть как буква «Т». Неопытному человеку будет трудно создать подобное, поскольку в процессе важно учитывать ограничения, относящиеся к удержанию электрода (рекомендуется придерживаться угла в 60°). При этом толщина соединяемых листов может отличаться. Также для выполнения потребуется больше проволоки, а сваренные тавровым методом элементы могут выйти с дефектами.

Техника работы

Движение стержня по сплошной линии будет недостаточно для хорошей сварки, и чтобы стать мастером своего дела, нужно понять технику использования аппарата. Главные особенности технологии – постоянный контроль зазора между составляющими. Если расстояние будет слишком маленьким, то сталь плохо прогреется, что негативно отразиться на его крепости. Следует контролировать и скорость ведения штатива, и основную процедуру спайки. Главное, чтобы расплавленный металл равномерно распределялся по канавке.

Как правильно накладывать шов:

1. Варить круговыми или зигзагообразными движениями. Траектория должна сохранятся на протяжении всей спайки.
2. Держать ручку под правильным углом. Чем острее наклон, тем меньше глубина пропарки.
3. Контролировать темп передвижения электрода. Тут всё зависит от напряжения аппарата. Большой ток позволяет двигать держатель с большей скоростью, а швы в итоге будут более тонкими.
4. Грамотно выбрать слои спайки. В стыковых местах можно сделать несколько рядов, однако, этой методикой чаще изготавливают тавровый сварной шов.

Учёт этих правил поможет достичь желаемого результата, и специалист безошибочно произведёт любые виды сварочных швов.

Способы нанесения

К методам нанесения относятся:

• Горизонтальный тип. По правилам можно наносить шов как с права на лево, так и в обратную сторону. Тут важно соблюдать приемлемый угол наклона, поскольку излишки расплавленного металла будут вытекать наружу. Если у человека мало навыков, то всю процедуру можно выполнить за 2-3 прохода.
• Вертикальный тип. Рабочая поверхность может располагаться в потолочной или настенной зонах. Сварочные соединения также можно делать двумя методиками: сверху вниз, и снизу вверх. Однако выбирать лучше первый вариант, поскольку тепло от дуги способствует высокому прогреванию сплава.
• Потолочный тип. Выполнять весь процесс нужно очень быстро, сохраняя стабильный темп ведения стержня. Также для сохранения сплава в шве потребуется делать вращательные движения. Следует отметить, что текущая разновидность является самой сложной, и приступать к работе следует после получения необходимого опыта.

С первого раза тяжело понять, какие бывают разновидности, и изучить все технологии. Но регулярная практика сделает из любого новичка настоящего профессионала.

Сварные швы и соединения

Неразъемное соединение, которое было выполнено с помощью сварки, называется сварным. Оно состоит из нескольких зон (рис. 77):

Сварного шва;

Сплавления;

Рис. 77. Зоны сварного соединения: 1 – сварного шва; 2 – сплавления; 3 – термического влияния; 4 – основного металла

Термического влияния;

Основного металла.

По протяженности сварные соединения бывают:

Короткими (250–300 мм);

Средними (300–1000 мм);

Длинными (более 1000 мм). В зависимости от длины сварного шва выбирают и способ его выполнения. При коротких соединениях шов ведут в одном направлении от начала к концу; для средних участков характерно наложение шва отдельными участками, причем его длина должна быть такой, чтобы для его завершения хватило целого числа электродов (два, три); длинные соединения сваривают обратноступенчатым способом, о котором говорилось выше.

По типу сварные соединения (рис. 78) подразделяются на:

1. Стыковые. Это наиболее часто встречающиеся соединения при различных способах сварки. Им отдают предпочтение, потому что они характеризуются наименьшими собственными напряжениями и деформациями. Как правило, стыковыми соединениями сваривают конструкции из листового металла.

Рис. 78. Виды сварных соединений: а – стыковые; б – тавровые; в – угловые; г – нахлесточные

Рис. 78 (окончание). д – прорезные; е – торцовые; ж – с накладками; 1–3 – основной металл; 2 – накладка: 3 – электрозаклепки; з – с электрозаклепками

Основными достоинствами данного соединения, рассчитывать на которые можно при условии тщательной подготовки и подгонки кромок (благодаря притуплению последних предотвращаются прожог и протекание металла в процессе сварки, а соблюдение их параллельности обеспечивает ка чественный равномерный шов), являются следующие:

Минимальный расход основного и наплавленного металла;

Наименьший временной промежуток, необходимый для сварки;

Выполненное соединение может по своей прочности не уступать основному металлу.

В зависимости от толщины металла кромки при дуговой сварке могут быть обрезаны под разными углами к поверхности:

Под прямым углом, если соединяют стальные листы толщиной 4–8 мм. При этом между ними оставляют зазор в 1–2 мм, что облегчает проваривание нижней частей кромок;

Под прямым углом, если соединяют металл толщиной до 3 и до 8 мм при одно– или двусторонней сварке соответственно;

С односторонним скосом кромок (V-об разно), если толщина металла составляет от 4 до 26 мм;

С двусторонним скосом (X-образно), если листы имеют толщину 12–40 мм, причем этот способ более экономичен, чем предыдущий, поскольку количество наплавленного металла уменьшается практически в 2 раза. Это означает экономию электродов и электроэнергии. Кроме того, для двустороннего скоса в меньшей степени характерны деформации и напряжения при сварке;

Угол скоса можно уменьшить с 60° довести до 45°, если сваривать листы толщиной более 20 мм, что снизит объем наплавленного металла и сэкономит электроды. Наличие зазора в 4 мм между кромками обеспечит необходимый провар металла.

При сварке металла разной толщины кромку более толстого материала скашивают сильнее. При значительной толщине соединяемых дуговой сваркой деталей или листов применяют чашеобразную подготовку кромок, причем при толщине 20–50 мм проводят одностороннюю подготовку, а при толщине более 50 мм – двустороннюю.

Сказанное выше наглядно показано в табл. 44.

2. Нахлесточные, чаще всего используемые при дуговой сварке конструкций, толщина металла которых составляет 10–12 мм. От предыдущего соединения данный вариант отличает отсутствие необходимости специальным образом подготавливать кромки – достаточно просто обрезать их. Хотя сборка и подготовка металла под нахлесточное соединение не столь обременительны, следует учесть, что расход основного и наплавленного металла увеличивается по сравнению со стыковыми соединениями. Для надежности и избегания коррозии вследствие попадания влаги между листами такие соединения проваривают с обеих сторон. Есть виды сварки, где применяют исключительно данный вариант, в частности при точечной контактной и роликовой.

3. Тавровые, широко распространенные при дуговой сварке. Для них кромки скашивают с одной или обеих сторон либо вообще обходятся без скоса. Особые требования предъявляются только к подготовке вертикального листа, который должен иметь равно обрезанную кромку. При одно– и двусторонних скосах кромки вертикального листа предусматривают зазор в 2–3 мм между вертикальной и горизонтальной плоскостями, чтобы проварить вертикальный лист на всю толщину. Односторонний скос выполняют в том случае, когда конструкция изделия такова, что невозможно проварить ее с обеих сторон.

Таблица 44

Выбор стыкового соединения в зависимости от толщины металла

5. Прорезные, к которым прибегают в тех случаях, когда нахлесточный шов нормальной длины не дает необходимой прочности. Такие соединения бывают двух типов – открытые и закрытые. Прорезь проделывают с помощью кислородной резки.

6. Торцовые (боковые), при которых листы накладывают один на другой и сваривают по торцам.

7. С накладками. Для выполнения такого соединения листы состыковывают и перекрывают стык накладкой, что, естественно, влечет за собой дополнительный расход металла. Поэтому данный способ используют в том случае, когда выполнить стыковой или нахлесточный шов не представляется возможным.

8. С электрозаклепками. Данное соединение является прочным, но недостаточно плотным. Для него верхний лист просверливают и заваривают полученное отверстие таким образом, чтобы захватить и нижний лист.

Если металл не слишком толстый, то просверливания и не требуется. Например, при автоматической сварке под флюсом верхний лист просто проплавляется сварочной дугой.

Конструктивный элемент сварного соединения, который при его выполнении образуется вследствие кристаллизации расплавленного металла по линии перемещения источника нагрева, называется сварным швом. Элементами его геометрической формы (рис. 79) являются:

Ширина (b);

Высота (h);

Величина катета (K) для угловых, нахлесточных и тавровых соединений.

Классификация сварных швов основывается на различных признаках, которые представлены ниже.

Рис. 79. Элементы геометрической формы сварного шва (ширина, высота, величина катета)

1. По типу соединения:

Стыковые;

Угловые (рис. 80).

Рис. 80. Угловой шов

Угловые швы практикуют при некоторых видах сварных соединений, в частности при нахлесточных, стыковых, угловых и с накладками.

Стороны такого шва называются катетами (k), зона ABCD на рис. 80 показывает степень выпуклости шва и не принимается во внимание при расчете прочности сварного соединения. При его выполнении необходимо, чтобы катеты были равны, а угол между сторонами OD и BD составлял 45°.

2. По виду сварки:

Швы дуговой сварки;

Швы автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом;

Швы дуговой сварки в среде защитных газов;

Швы электрошлаковой сварки;

Швы контактной сварки;

Швы газовой сварки.

3. По пространственному положению (рис. 81), в котором выполняется сварка:

Рис. 81. Сварные швы в зависимости от их пространственного положения: а – нижний; б – горизонтальный; в – вертикальный; г – потолочный

Горизонтальные;

Вертикальные;

Потолочные.

Проще всего выполняется нижний шов, труднее всего – потолочный.

В последнем случае сварщики проходят специальное обучение, причем потолочный шов легче сделать газовой сваркой, чем дуговой.

4. По протяженности:

Непрерывные;

Прерывистые (рис. 82).

Рис. 82. Прерывистый сварной шов

Прерывистые швы практикуют достаточно широко, особенно в тех случаях, когда нет необходимости (расчет на прочность не предполагает выполнения сплошного шва) плотно соединять изделия.

Длина (l) соединяемых участков составляет 50–150 мм, промежуток между ними приблизительно в 1,5–2,5 раза превосходит зону сваривания, а вместе они образуют шаг шва (t).

5. По степени выпуклости, т. е. форме наружной поверхности (рис. 83):

Нормальные;

Выпуклые;

Вогнутые.

Тип используемого электрода определяет выпуклость шва (a‘). Наибольшая выпуклость характерна для тонкопокрытых электродов, а толстопокрытые электроды дают нормальные швы, поскольку отличаются большей жидкотекучестью расплавленного металла.

Рис. 83. Сварные швы, различающиеся по форме наружной поверхности: а – нормальные; б – выпуклые в – вогнутые

Опытным путем было установлено, что прочность шва не возрастает с увеличением его выпуклости, тем более если соединение «работает» при переменных нагрузках и вибрации. Подобное положение объясняется так: при выполнении шва с большой выпуклостью невозможно добиться плавного перехода от валика шва к основному металлу, поэтому в этой точке кромка шва как бы подрезается, и здесь в основном концентрируются напряжения.

В условиях переменных и вибрационных нагрузок в этом месте сварное соединение может подвергаться разрушению. Кроме того, выпуклые швы требуют повышенного расхода электродного металла, энергии и времени, т. е. является неэкономичным вариантом.

6. По конфигурации (рис. 84):

Прямолинейные;

Кольцевые;

Рис. 84. Сварные швы различной конфигурации: а – прямолинейный; б – кольцевой

Вертикальные;

Горизонтальные.

7. По отношению к действующим силам (рис. 85):

Фланговые;

Торцовые;

Комбинированные;

Косые. Вектор действия внешних сил может быть параллельным оси шва (характерно для фланговых), перпендикулярным оси шва (при торцовых), проходить под углом к оси (для косых) или сочетать направление фланговых и торцовых сил (при комбинированных).

8. По способу удержания расплавленного металла шва:

Без подкладок и подушек;

На съемных и остающихся стальных подкладках;

Рис. 85. Сварные швы по отношению к действующим силам: а – фланговый; б – торцовый; в – комбинированный; г – косой

На медных, флюсо-медных, керамических и асбестовых подкладках, флюсовых и газовых подушках.

При наложении первого слоя шва главное – суметь удержать жидкий металл в сварочной ванне.

Чтобы предотвратить его вытекание, используют:

Стальные, медные, асбестовые и керамические подкладки, которые подводятся под корневой шов. Благодаря им можно увеличить сварочный ток, что обеспечивает сквозное проплавление кромок и гарантирует стопроцентный провар деталей. Кроме того, подкладки удерживают расплавленный металл в сварочной ванне, препятствуя образованию прожогов;

Вставки между свариваемыми кромками, которые выполняют те же функции, что и прокладки;

Подрубку и подварку корня шва с противоположной стороны, при этом не стремятся к сквозному проплавлению;

Флюсовые, флюсо-медные (при сварке под флюсом) и газовые (при ручной дуговой, автоматической и аргонно-дуговой сварке) подушки, которые подводят или подают под первый слой шва. Их цель – не допустить вытекания металла из сварочной ванны;

Соединения в замок при выполнении стыковых швов, которые предупреждают прожоги в корневом слое шва;

Специальные электроды, покрытие которых содержит особые компоненты, увеличивающие силу поверхностного натяжения металла и не позволяющие ему вытекать из сварочной ванны при выполнении вертикальных швов сверху вниз;

Импульсную дугу, благодаря которой происходит кратковременное расплавление металла, что способствует более быстрому охлаждению и кристаллизации металла шва.

9. По стороне, на которой накладывается шов (рис. 86):

Односторонние;

Двусторонние.

10. По свариваемым материалам:

На углеродистых и легированных сталях;

Рис. 86. Сварные швы, различающиеся своим расположением: а – односторонний; б – двусторонний

На цветных металлах;

На биметалле;

На пенопласте и полиэтилене.

11. По расположению соединяемых деталей:

Под острым или тупым углом;

Под прямым углом;

В одной плоскости.

12. По объему наплавленного металла (рис. 87):

Нормальные;

Ослабленные;

Усиленные.

13. По расположению на изделии:

Продольные;

Поперечные.

14. По форме свариваемых конструкций:

На плоских поверхностях;

На сферических поверхностях.

15. По количеству наплавленных валиков (рис. 88):

Однослойные;

Многослойные;

Многопроходные.

Перед осуществлением сварочных работ кромки соединяемых изделий, конструкций или частей должны быть соответствующим образом подготовлены, поскольку от их геометрической формы зависит прочность шва

Рис. 87. Сварные швы, различающиеся по объему наплавленного металла: а – ослабленный; б – нормальный; в – усиленный

Рис. 88. Сварные швы, различающиеся количеством наплавленных валиков: а – однослойный; б – многослойный; в – многослойный многопроходный

Элементами подготовки формы являются (рис. 89):

Угол разделки кромки (?), который должен быть выполнен, если толщина металла составляет более 3 мм. Если пропустить эту операцию, то возможны такие негативные последствия, как непровар по сечению сварного соединения, перегрев и пережог металла. Разделка кромок дает возможность осуществлять сварку несколькими слоями небольшого сечения, благодаря чему структура сварного соединения улучшается, а внутренние напряжения и деформации снижаются;

Рис. 89. Элементы подготовки кромо

Зазор между соединяемыми кромками (a). От правильности установленного зазора и подобранного режима сварки зависит, насколько полным будет провар по сечению соединения при формировании первого (корневого) слоя шва;

Притупление кромок (S), необходимое для того, чтобы придать процессу наложения корневого шва определенную устойчивость. Игнорирование этого требования приводит к пережогу металла при сварке;

Длина скоса листа в том случае, если имеется разница по толщине (L). Этот элемент позволяет обеспечивать плавный и постепенный переход от более толстой детали к тонкой, что снижает или устраняет риск концентрации напряжений в сварных конструкциях;

Смещение кромок по отношению друг к другу (?). Поскольку это снижает прочностные характеристики соединения, а также способствует непровару металла и образованию очагов напряжений, ГОСТом 5264–80 установлены допустимые нормы, в частности смещение должно составлять не более 10 % толщины металла (максимум 3 мм).

Таким образом, при подготовке к сварке необходимо выполнить следующие требования:

Очистить кромки от загрязнений и коррозии;

Снять фаски соответствующего размера (по ГОСТу);

Установить зазор в соответствии с ГОСТом, разработанным для того или иного типа соединения.

О некоторых видах кромок уже говорилось ранее (хотя они и рассматривались в другом аспекте) при описании стыковых соединений, но тем не менее необходимо еще раз заострить на этом внимание (рис. 90).

Выбор того или иного вида кромок определяется рядом факторов:

Способом сварки;

Толщиной металла;

Способом соединения изделий, частей и проч.

Для каждого способа сварки разработан отдельный стандарт, в котором указаны форма подготовки кромок, размер шва и допустимые отклонения. Например, ручная дуговая сварка осуществляется по ГОСТу 5264–80, контактная – по ГОСТу 15878–79, электрошлаковая – по ГОСТу 15164–68 и т. д.

Рис. 90. Виды кромок, подготовленных к сварке: а – со скосом обеих кромок; б – со скосом одной кромки; в – с двумя симметричными скосами одной кромки; г – с двумя симметричными скосами двух кромок; д – с криволинейным скосом двух кромок; е – с двумя симметричными криволинейными скосами двух кромок; ж – со скосом одной кромки; з – с двумя симметричными скосами одной кромки

Кроме того, имеется стандарт на графическое обозначение сварного шва, в частности ГОСТ 2.312–72. Для этого используется наклонная линия с односторонней стрелкой (рис. 91), которая указывает участок шва.

Характеристика шва, рекомендованный способ сварки и иная информация представлены над или под горизонтальной полкой, соединенной с наклонной линией-стрелкой. Если шов видимый, т. е. находится на лицевой стороне, то характеристика шва дается над полкой, если невидимый – под ней.

Рис. 91. Графическое обозначение сварных швов

К условным обозначениям сварного шва относятся и дополнительные знаки (рис. 92).

Для различных видов сварки приняты буквенные обозначения:

Дуговая сварка – Э, но поскольку этот вид наиболее распространенный, то в чертежах буква может и не указываться;

Газовая сварка – Г;

Электрошлаковая сварка – Ш;

Сварка в среде инертных газов – И;

Сварка взрывом – Вз;

Плазменная сварка – Пл;

Контактная сварка – Кт;

Сварка в углекислом газе – У;

Сварка трением – Тр;

Холодная сварка – Х.

При необходимости (если реализуется несколько способов сварки) перед обозначением той или иной разновидности располагают буквенное обозначение используемого способа сварки:

Рис. 92. Дополнительные обозначения сварного шва: а – прерывистый шов с цепной последовательностью участков; б – прерывистый шов с шахматной последовательностью участков; в – шов по замкнутому контуру; г – шов по незамкнутому контуру; д – монтажный шов; е – шов со снятым усилением; ж – шов с плавным переходом к основному металлу

Ручная – Р;

Полуавтоматическая – П;

Автоматическая – А.

Дуговая под флюсом – Ф;

Сварка в активном газе плавящимся электродом – УП;

Сварка в инертном газе плавящимся электродом – ИП;

Сварка в инертном газе неплавящимся электродом – ИН.

Для сварных соединений также имеются специальные буквенные обозначения:

Стыковое – С;

Тавровое – Т;

Нахлесточное – Н;

Угловое – У. По цифрам, проставленным после букв, определяют номер сварного соединения по ГОСТу на сварку.

Обобщая сказанное выше, можно констатировать, что условные обозначения сварных шов складываются в определенную структуру (рис. 93).

Неразъемное соединение, которое было выполнено с помощью сварки, называется сварным. Оно состоит из нескольких зон:

Зоны сварного соединения: 1 — сварного шва; 2 — сплавления; 3 — термического влияния; 4 — основного металла

По типу сварные соединения подразделяются на:
1. Стыковые. Это наиболее часто встречающиеся соединения при различных способах сварки. Им отдают предпочтение, потому что они характеризуются наименьшими собственными напряжениями и деформациями. Как правило, стыковыми соединениями сваривают конструкции из листового металла.
Основными достоинствами данного соединения, рассчитывать на которые можно при условии тщательной подготовки и подгонки кромок (благодаря притуплению последних предотвращаются прожог и протекание металла в процессе сварки, а соблюдение их параллельности обеспечивает качественный равномерный шов), являются следующие:
— минимальный расход основного и наплавленного металла;
— наименьший временной промежуток, необходимый для сварки;
— выполненное соединение может по своей прочности не уступать основному металлу.
В зависимости от толщины металла кромки при дуговой сварке могут быть обрезаны под разными углами к поверхности:
— под прямым углом, если соединяют стальные листы толщиной 4-8 мм. При этом между ними оставляют зазор в 1-2 мм, что облегчает проваривание нижней частей кромок;
— под прямым углом, если соединяют металл толщиной до 3 и до 8 мм при одно- или двусторонней сварке соответственно;
— с односторонним скосом кромок (V-образно), если толщина металла составляет от 4 до 26 мм;
— с двусторонним скосом (Х-образно), если листы имеют толщину 12-40 мм, причем этот способ более экономичен, чем предыдущий, поскольку количество наплавленного металла уменьшается практически в 2 раза. Это означает экономию электродов и электроэнергии. Кроме того, для двустороннего скоса в меньшей степени характерны деформации и напряжения при сварке;
— угол скоса можно уменьшить с 60° довести до 45°, если сваривать листы толщиной более 20 мм, что снизит объем наплавленного металла и сэкономит электроды. Наличие зазора в 4 мм между кромками обеспечит необходимый провар металла.
При сварке металла разной толщины кромку более толстого материала скашивают сильнее. При значительной толщине соединяемых дуговой сваркой деталей или листов применяют чашеобразную подготовку кромок, причем при толщине 20-50 мм проводят одностороннюю подготовку, а при толщине более 50 мм — двустороннюю.
Сказанное выше наглядно показано в табл.

2. Нахлестанные, чаще всего используемые при дуговой сварке конструкций, толщина металла которых составляет 10-12 мм. От предыдущего соединения данный вариант отличает отсутствие необходимости специальным образом подготавливать кромки — достаточно просто обрезать их. Хотя сборка и подготовка металла под нахлестанное соединение не столь обременительны, следует учесть, что расход основного и наплавленного металла увеличивается по сравнению со стыковыми соединениями. Для надежности и избегания коррозии вследствие попадания влаги между листами такие соединения проваривают с обеих сторон. Есть виды сварки, где применяют исключительно данный вариант, в частности при точечной контактной и роликовой.
3. Тавровые, широко распространенные при дуговой сварке. Для них кромки скашивают с одной или обеих сторон либо вообще обходятся без скоса. Особые требования предъявляются только к подготовке вертикального листа, который должен иметь равно обрезанную кромку. При одно- и двусторонних скосах кромки вертикального листа предусматривают зазор в 2-3 мм между вертикальной и горизонтальной плоскостями, чтобы проварить вертикальный лист на всю толщину. Односторонний скос выполняют в том случае, когда конструкция изделия такова, что невозможно проварить ее с обеих сторон.
4. Угловые, при которых элементы конструкции или детали совмещают под тем или иным углом и сваривают по кромкам, которые нужно предварительно подготовить. Подобные соединения встречаются при изготовлении резервуаров для жидкостей или газов, которые содержатся в них под небольшим внутренним давлением. Угловые соединения для усиления прочности могут быть проварены и с внутренней стороны.
5. Прорезные, к которым прибегают в тех случаях, когда на-хлесточный шов нормальной длины не дает необходимой прочности. Такие соединения бывают двух типов — открытые и закрытые. Прорезь проделывают с помощью кислородной резки.
6. Торцовые (боковые), при которых листы накладывают один на другой и сваривают по торцам.
7. С накладками. Для выполнения такого соединения листы состыковывают и перекрывают стык накладкой, что, естественно, влечет за собой дополнительный расход металла. Поэтому данный способ используют в том случае, когда выполнить стыковой или нахлесточный шов не представляется возможным.
8. С электрозаклепками. Данное соединение является прочным, но недостаточно плотным. Для него верхний лист просверливают и заваривают полученное отверстие таким образом, чтобы захватить и нижний лист. Если металл не слишком толстый, то просверливания и не требуется. Например, при автоматической сварке под флюсом верхний лист просто проплавляется сварочной дугой.
Конструктивный элемент сварного соединения, который при его выполнении образуется вследствие кристаллизации расплавленного металла по линии перемещения источника нагрева, называется сварным швом. Элементами его геометрической формы являются:

— ширина (Ь);
— высота (п);
— величина катета (К) для угловых, нахлесточных и тавровых соединений.
Классификация сварных швов основывается на различных признаках, которые представлены ниже. 1. По типу соединения:
— стыковые;
— угловые.

Угловые швы практикуют при некоторых видах сварных соединений, в частности при нахлесточных, стыковых, угловых и с накладками. Стороны такого шва называются катетами (к), зона ABCD на рис. 33 показывает степень выпуклости шва и не принимается во внимание при расчете прочности сварного соединения. При его выполнении необходимо, чтобы катеты были равны, а угол между сторонами OD и BD составлял 45°.
2. По виду сварки:
— швы дуговой сварки;
— швы автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом;
— швы дуговой сварки в среде защитных газов;
— швы электрошлаковой сварки;
— швы контактной сварки;
— швы газовой сварки.

3. По пространственному положению, в котором выполняется сварка:
— нижние;
— горизонтальные;
— вертикальные;
— потолочные.
Проще всего выполняется нижний шов, труднее всего — потолочный. В последнем случае сварщики проходят специальное обучение, причем потолочный шов легче сделать газовой сваркой, чем дуговой.
4. По протяженности:
— непрерывные;
— прерывистые.

Прерывистые швы практикуют достаточно широко, особенно в тех случаях, когда нет необходимости (расчет на прочность не предполагает выполнения сплошного шва) плотно соединять изделия. Длина (I) соединяемых участков составляет 50-150 мм, промежуток между ними приблизительно в 1,5-2,5 раза превосходит зону сваривания, а вместе они образуют шаг шва (t).
5. По степени выпуклости, т.е. форме наружной поверхности:

— нормальные;
— выпуклые;
— вогнутые.
Тип используемого электрода определяет выпуклостьшва (а"). Наибольшая выпуклость характерна для тонкопокрытых электродов, а толстопокрытые электроды дают нормальные швы, поскольку отличаются большей жидкотекучестью расплавленного металла.
Опытным путем было установлено, что прочность шва не возрастает с увеличением его выпуклости, тем более если соединение «работает» при переменных нагрузках и вибрации. Подобное положение объясняется так: при выполнении шва с большой выпуклостью невозможно добиться плавного перехода от валика шва к основному металлу, поэтому в этой точке кромка шва как бы подрезается, и здесь в основном концентрируются напряжения. В условиях переменных и вибрационных нагрузок в этом месте сварное соединение может подвергаться разрушению. Кроме того, выпуклые швы требуют повышенного расхода электродного металла, энергии и времени, т.е. является неэкономичным вариантом.
6. По конфигурации:

— прямолинейные;
— кольцевые;
— вертикальные;
— горизонтальные.
7. По отношению к действующим силам:

— фланговые;
— торцовые;
— комбинированные;
— косые.
Вектор действия внешних сил может быть параллельным оси шва (характерно для фланговых), перпендикулярным оси шва (при торцовых), проходить под углом к оси (для косых) или сочетать направление фланговых и торцовых сил (при комбинированных).
8. По способу удержания расплавленного металла шва:
— без подкладок и подушек;
— на съемных и остающихся стальных подкладках;
— на медных, флюсо-медных, керамических и асбестовых подкладках, флюсовых и газовых подушках.
При наложении первого слоя шва главное — суметь удержать жидкий металл в сварочной ванне. Чтобы предотвратить его вытекание, используют:
— стальные, медные, асбестовые и керамические подкладки, которые подводятся под корневой шов. Благодаря им можно увеличить сварочный ток, что обеспечивает сквозное проплавление кромок и гарантирует стопроцентный провар деталей. Кроме того, подкладки удерживают расплавленный металл в сварочной ванне, препятствуя образованию прожогов;
— вставки между свариваемыми кромками, которые выполняют те же функции, что и прокладки;
— подрубку и подварку корня шва с противоположной стороны, при этом не стремятся к сквозному проплавлению;
— флюсовые, флюсо-медные (при сварке под флюсом) и газовые (при ручной дуговой, автоматической и аргонно-дуговой сварке) подушки, которые подводят или подают под первый слой шва. Их цель — не допустить вытекания металла из сварочной ванны;
— соединения в замок при выполнении стыковых швов, которые предупреждают прожоги в корневом слое шва;
— специальные электроды, покрытие которых содержит особые компоненты, увеличивающие силу поверхностного натяжения металла и не позволяющие ему вытекать из сварочной ванны при выполнении вертикальных швов сверху вниз;
— импульсную дугу, благодаря которой происходит кратковременное расплавление металла, что способствует более быстрому охлаждению и кристаллизации металла шва.
9. По стороне, на которой накладывается шов:

— односторонние;
— двусторонние.
10. По свариваемым материалам:
— на углеродистых и легированных сталях;
— на цветных металлах;
— на биметалле;
— на пенопласте и полиэтилене.
11. По расположению соединяемых деталей:
— под острым или тупым углом;
— под прямым углом;
— в одной плоскости.
12. По объему наплавленного металла:

— нормальные;
— ослабленные;
— усиленные.
13. По расположению на изделии:
— продольные;
— поперечные.
14. По форме свариваемых конструкций:
— на плоских поверхностях;
— на сферических поверхностях.
15. По количеству наплавленных валиков:

— однослойные;
— многослойные;
— многопроходные.
Перед осуществлением сварочных работ кромки соединяемых изделий, конструкций или частей должны быть соответствующим образом подготовлены, поскольку от их геометрической формы зависит прочность шва. Элементами подготовки формы являются:

— угол разделки кромки (а), который должен быть выполнен, если толщина металла составляет более 3 мм. Если пропустить эту операцию, то возможны такие негативные последствия, как непровар по сечению сварного соединения, перегрев и пережог металла. Разделка кромок дает возможность осуществлять сварку несколькими слоями небольшого сечения, благодаря чему структура сварного соединения улучшается, а внутренние напряжения и деформации снижаются;
— зазор между соединяемыми кромками (а). От правильности установленного зазора и подобранного режима сварки зависит, насколько полным будет провар по сечению соединения при формировании первого (корневого) слоя шва;
— притупление кромок (S), необходимое для того, чтобы придать процессу наложения корневого шва определенную устойчивость. Игнорирование этого требования приводит к пережогу металла при сварке;
— длина скоса листа в том случае, если имеется разница по толщине (L). Этот элемент позволяет обеспечивать плавный и постепенный переход от более толстой детали к тонкой, что снижает или устраняет риск концентрации напряжений в сварных конструкциях;
— смещение кромок по отношению друг к другу (5). Поскольку это снижает прочностные характеристики соединения, а также способствует непровару металла и образованию очагов напряжений, ГОСТом 5264-80 установлены допустимые нормы, в частности смещение должно составлять не более 10% толщины металла (максимум 3 мм).
Таким образом, при подготовке к сварке необходимо выполнить следующие требования:
— очистить кромки от загрязнений и коррозии;
— снять фаски соответствующего размера (по ГОСТу);
— установить зазор в соответствии с ГОСТом, разработанным для того или иного типа соединения.
О некоторых видах кромок уже говорилось ранее (хотя они и рассматривались в другом аспекте) при описании стыковых соединений, но тем не менее необходимо еще раз заострить на этом внимание.

Выбор того или иного вида кромок определяется рядом факторов:
— способом сварки;
— толщиной металла;
— способом соединения изделий, частей и пр.
Для каждого способа сварки разработан отдельный стандарт, в котором указаны форма подготовки кромок, размер шва и допустимые отклонения. Например, ручная дуговая сварка осуществляется по ГОСТу 5264-80, контактная —по ГОСТу 15878-79, электрошлаковая — по ГОСТу 1516468 и т.д.
Кроме того, имеется стандарт на графическое обозначение сварного шва, в частности ГОСТ 2.312-72. Для этого используется наклонная линия с односторонней стрелкой, которая указывает участок шва.

Характеристика шва, рекомендованный способ сварки и иная информация представлены над или под горизонтальной полкой, соединенной с наклонной линией-стрелкой. Если шов видимый, т.е. находится на лицевой стороне, то характеристика шва дается над полкой, если невидимый — под ней.
К условным обозначениям сварного шва относятся и дополнительные знаки.

— дуговая сварка — Э, но поскольку этот вид наиболее распространенный, то в чертежах буква может и не указываться;
— газовая сварка — Г;
— электрошлаковая сварка — Ш;
— сварка в среде инертных газов — И;
— сварка взрывом — Вз;
— плазменная сварка — Пл;
— контактная сварка — Кт;

— сварка трением — Т;
— холодная сварка — X.
При необходимости (если реализуется несколько способов сварки) перед обозначением той или иной разновидности располагают буквенное обозначение используемого способа сварки:
— ручная — Р;
— полуавтоматическая — П;
— автоматическая — А.
— дуговая под флюсом — Ф;
— сварка в активном газе плавящимся электродом — УП;
— сварка в инертном газе плавящимся электродом — ИП;
— сварка в инертном газе неплавящимся электродом —
ИН.
Для сварных соединений также имеются специальные буквенные обозначения:
— стыковое — С;
— тавровое — Т;
— нахлесточное — Н;
— угловое — У.
По цифрам, проставленным после букв, определяют номер сварного соединения по ГОСТу на сварку.
Обобщая сказанное выше, можно констатировать, что условные обозначения сварных шов складываются в определенную структуру.

В качестве примера расшифруем обозначение:

— шов располагается на невидимой стороне — обозначение находится под полочкой;
— тавровое соединение, шов № 4 по ГОСТу 1477176 — Т4;
— сварка в углекислом газе — У;
— сварка полуавтоматическая — П;
— длина катета 6 мм — Г\ 6:
— шов прерывистый с шахматным расположением участков — 50 ~Z_ 150.

Основными видами сварных соединений являются стыковые, угловые, тавровые и внахлестку:

- стыковые (С) – детали соединяются встык по торцевым поверхностям (рис. 1а);

- угловые (У ) – детали располагаются под углом и соединяются по кромкам снаружи угла (рис. 1б);

- тавровое (Т) – детали образуют форму буквы Т (рис.1в);

- внахлестку (Н) – детали частично перекрывают друг друга (рис. 1г).

Швы этих соединений обозначают буквой с индексом, соответствующим определенному характеру выполнения шва (табл. 3). Выполняются швы сварных соединений без скоса кромок, со скосом одной кромки, со скосом двух кромок и в стыковых соединениях с отбортовкой двух кромок.

а) б) в) г)

Рисунок 1 – Основные типы сварных соединений:

а) стыковое; б) угловое; в) тавровое; г) внахлестку

3 Условные изображения и обозначения сварных швов

Для каждого способа сварки разработаны стандарты, в которых указаны конструктивные элементы швов, их условные изображения и обозначения.

По характеру выполнения швы могут быть точечными, прерывистыми, непрерывными, т.е. сплошными. Прерывистый шов выполняется либо цепным, либо в шахматном порядке.

Сплошные видимые швы сварных соединений изображаются сплошной основной линией (рис. 2а); а невидимые – штриховой (рис. 2б). При этом за лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают сторону, с которой производят сварку. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с несимметрично подготовленными кромками принимают ту, с которой производят сварку основного шва. За лицевую сторону двустороннего шва с симметрично подготовленными кромками может быть принята любая сторона.

Рисунок 2 – Условные изображения швов:

а) видимый; б) невидимый

Видимые одиночные сварные точки независимо от способа сварки условно изображают пересекающимися тонкими сплошными линиями длиной 5…10мм (рис. 2а). Невидимые одиночные точки не изображают на чертежах.

При наличии на чертеже нескольких одинаковых швов условные обозначения наносят у одного изображения, а от остальных - проводят линии-выноски с полками (рис. 3а, б).

Одинаковым швам присваивают один номер, который наносят на линии-выноске с полкой, на которой находится обозначение шва, и указывают число швов (рис. 3а).

У остальных швов наносят только номер шва соответственно над полкой или под полкой линии-выноски, в зависимости от видимости сварного шва (рис. 3б).

Рисунок 3 – Условные изображения при наличии на чертеже одинаковых швов:

а) у одного изображения; б) у одинаковых изображений; в) упрощенное или все швы на чертеже одинаковые.

Если все швы на чертеже одинаковы и изображены с одной стороны (лицевой или обратной), порядковый номер им не присваивается, а швы без обозначения отмечают линиями-выносками, без полок (рис. 3в).

Линия-выноска для обозначения сварного шва наносится со стороны ведения сварки и предпочтительно на том изображении детали, где сварной шов вычерчен в натуральную величину.

На чертеже симметричного изделия допускается отмечать швы только на одной части изображения.

Условное обозначение шва наносят:

На полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны (рис 3а);

Под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны (рис. 3б). При этом предпочтительно линию-выноску проводить от изображения видимого шва.

Линия-выноска, проведенная от изображения шва или одиночной сварной точки, всегда заканчивается односторонней стрелкой (рис. 3). Если сварной шов невидимый, то односторонняя стрелка наносится сверху линии-выноски, если шов невидимый – снизу (рис. 3а, б).

Одинаковые требования, предъявляемые ко всем швам или группе швов, приводят один раз в технических требованиях или таблице швов (рис.4). В этом случае на изображении указывают только порядковый номер сварного шва.

Рисунок 4 – Таблица швов

Условное обозначение стандартных сварных соединений по ГОСТ 2.312-72 наносится по схеме, в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5 – Схема условного обозначения стандартных сварных швов.

В условное обозначение швов сварных соединений через знаки «дефис» входят:

1. Вспомогательные знаки шва по замкнутой линии и монтажного шва (см. табл. 2).

2. Обозначение стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений (например, ГОСТ 5264-80; см. табл. 1).

3. Буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений (например С2, см. табл.3).

4. Условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений (например, А, но можно и не указывать).

Таблица 2 - Вспомогательные знаки для обозначения сварки швов

5. Знак катета сварного шва  (равнобедренный прямоугольный треугольник) и размер катета (толщины) шва, согласно стандарту, на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений (например, 5, табл. 3). Толщина шва должна находиться в пределах от 4мм до 1,2 толщины соединяемых элементов или равна. Знак выполняется сплошными тонкими линиями. Высота знака должна быть одинаковой с высотой цифр, входящих в обозначение шва.

6. Для прерывистого шва – размер длины провариваемого участка, знак / или Z и размер шага (например, 5/40; 6 Z 70).

Для одиночной сварной точки – размер расчетного диаметра точки (например, 6).

Для шва контактной точечной электросварки или электрозаклепочного – размер расчетного диаметра точки или электрозаклепки; знак / или Z и размер шага (например, 5/60; 4 Z 80).

Для шва контактной роликовой электросварки – размер расчетной ширины шва (например, Кр-5).

Для прерывистого шва контактной роликовой электросварки – размер расчетной ширины шва, знак умножения «», размер длины провариваемого участка, знак / и размер шага (например, 5  10/60).

Таблица 3 – Буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений

7. Остальные вспомогательные знаки (см. табл. 2).

8. Шероховатость механической обработки поверхности шва (в учебных целях можно не указывать).

Сварка обеспечивает неразъемные соединения металлов за счет установления прочных межатомных связей между элементами (при их деформации). Какие бывают сварочные аппараты, знают специалисты. Швы, полученные с их помощью, способны соединять одинаковые и разнородные металлы, их сплавы, детали с дополнениями (графит, керамика, стекло), пластмассу.

Основа классификации

Эксперты разработали классификацию сварных швов по следующему принципу:

• способу их выполнения;
• внешним характеристикам;
• числу слоев;
• расположению в пространстве;
• протяженности;
• назначению;
• ширине;
• условиям функционирования сварных изделий.

По оценке способа выполнения сварочные швы бывают односторонними или двусторонними. Внешние параметры позволяют классифицировать их на усиленные, плоские и ослабленные, которые специалисты называют выпуклыми, нормальными и вогнутыми. Первые виды способны выдерживать длительное время статические нагрузки, но они недостаточно экономичны. Вогнутые и нормальные соединения хорошо выдерживают динамические или знакопеременные нагрузки, так как переход от металла к швам плавный, а риск концентрации напряжений, способных их разрушить, ниже 1-го показателя.

Сварка, учитывая количество слоев, может быть однослойной или многослойной, а по количеству проходов она бывает однопроходной и многопроходной. Многослойные спаи используют для работы с толстыми металлами и их сплавами и при необходимости уменьшения зоны термического воздействия. Проходом называют перемещение (1 раз) теплового источника в процессе наплавки или сваривания деталей в одном направлении.

Валик – часть шовного металла, которую можно наплавить в процессе одного прохода. Слой сварки – спай металла с несколькими валиками, расположенными на одном уровне поперечного сечения. Ориентируясь на их положение в пространстве, предусмотрено подразделение швов на нижние, горизонтальные, вертикальные, в «лодочку», полугоризонтальные, полувертикальные, потолочные, полупотолочные. Характеристика прерывистости или непрерывности говорит о протяженности. Первые типы используют для стыковых швов.

Принципы классификации

Сплошные соединения могут быть короткими, средними и длинными. Выделяют герметичные, прочные и прочноплотные швы (по их назначению). Ширина помогает подразделить их на следующие типы:

• уширенные, которые выполнены с поперечными, колебательными движениями электрода;
• ниточные, ширина которых может незначительно превышать или совпадать с диаметром электрода.

Условия, в которых будут в дальнейшем использоваться сварные изделия, предполагают, что спаи могут быть рабочими и нерабочими. Первые хорошо переносят нагрузки, а другие используются, чтобы соединить части сварного изделия. Сварные соединения классифицируются на поперечные (в них направление перпендикулярно оси шва), продольные (направлением, параллельным оси), косые (с размещенным под углом к оси направлением) и комбинированные (применение поперечного и продольного швов).

Способ удержания раскаленного металла позволяет подразделять на созданные:

• на остающихся и на съемных подкладках из стали;
• без дополнительных подкладок, подушек;
• на подкладках из флюсомеди, меди, асбеста или керамики;
• на газовых и флюсовых подушках.

Материал, который используется в процессе сваривания элементов, классифицируется на соединения цветных металлов, стали (легированной или углеродистой), винипласта и биметаллов.

В зависимости от расположения относительно друг друга частей изделий, которые подлежат сварке, бывают спаи под прямым углом, под тупым или острым углом и располагающиеся в одной плоскости.

Неразъемные соединения, которые возникают при использовании сварки, бывают:

• угловыми;
• стыковыми;
• тавровыми;
• нахлесточными или торцевыми.

Угловые виды используют при проведении строительных работ. Они предполагают надежное соединение элементов, которые расположены по отношению друг к другу под определенным углом и сварены в местах примыкания краев.

Стыковые виды нашли применение при сваривании резервуаров или трубопроводов. С их помощью детали свариваются торцами, которые расположены на одной поверхности или в одной плоскости. Толщина поверхностей не должна обязательно совпадать.

Нахлесточные виды используют при изготовлении металлических контейнеров, в строительных работах и при сварке резервуаров. Этот тип предполагает, что один элемент накладывается на другой, расположенный в аналогичной плоскости, частично перекрывая друг друга.