Конструкция соединения сварного шва

Конструкция соединения сварного шва

В настоящее время сварка является основным видом соединения стальных конструкций. Сварные конструкции по сравнению с клепаными имеют ряд преимуществ: меньший вес, более простые конструктивные формы, отсутствие ослаблении в стыках (коэффициент использования заклепочных стыков меньше единицы — 0,8-0,9 вследствие наличия отверстий), возможность достижения полной герметичности стыковых со­единений, значительная экономия металла, достигающая в решетчатых конструкциях 10-15%, а в конструкциях со сплошной стенкой — 25-30%; меньшая трудоемкость.

Из всего многообразия способов сварки наибольшее применение в строительстве нашли ручная электродуговая, автоматическая и полуавтоматическая электродуговая под флюсом, электрошлаковая, а также газоэлектрическая.

Ручная электродуговая сварка характерна тем, что обеспечение стабильного режима сварки (постоянства дуги) и переме­щение электрода производятся сварщиком, а поэтому качество сварного шва зависит в основном от его искусства. Для того чтобы в процессе сварки в расплавленный металл не попали кислород и азот воздуха, приводящие к увеличению хрупкости соединения, при ручной сварке применяют электроды, имеющие специальные покрытия (обмазки). Электродуговую сварку можно производить как постоянным, так и переменным током при напряжениях для ручной сварки 15-60 в и си­ле тока 200-500 а. Чем глубже провар, тем выше качество шва. Нормальная глубина провара составляет 1,5—2 мм.

Автоматическая электросварка под флюсом отличается от ручной тем, что перемещение электрода производится не рукой сварщика, а специальным механизмом — автоматической головкой; защита шва осуществляется слоем сыпучего материала определенного состава (флюса), который насыпается автоматически перед электродом. Электрод (проволока без обмазки), непрерывно разматываясь с бухты, подается автоматической головкой. Дуга замыкается под слоем флюса; постоянство ее поддерживается автоматически. В процессе сварки флюс расплавляется и надежно защищает наплавленный металл.

Вследствие повышенной силы тока (800—3000 А), применяемого при автоматической сварке, а также хорошей защиты наплавленного металла шлаковой коркой сварные швы получаются однородными, плотными, с глубоким проваром и высокими механическими свойствами. Повышенная сила тока позволяет производить сварку с большой скоростью (40—50 м/ч за один проход), что в 5—10 раз быстрей, чем при ручной сварке. За счет стабильности режима го­рения дуги при автоматической сварке получается экономия электрод­ной проволоки и электроэнергии на 40—50%.

Полуавтоматическую электросварку под флюсом, качества которой аналогичны качеству автоматической, применяют для наложения швов в местах, неудобных для использования сварочного автомата. Принципиальное отличие этого вида сварки от автоматической состоит в том, что тонкую электродную проволоку подают к месту сварки механизированным способом по гибкому шлангу, а перемещение электрода по шву производят вручную. Полуавтоматическую сварку рационально применять для коротких, но достаточно ответственных швов.

Электрошлаковую сварку применяют для стыкования вертикальных листов больших толщин (до 20—30 мм). Этот вид сварки основан на расплавлении электродов во флюсе вследствие высокой температуры, возбуждаемой током большой силы. Для производства сварки в зазор стыка, закрытый с двух сторон ползунками, засыпают флюс и вставляют некоторое количество электродов, обеспечивающее необходимый объем наплавленного металла для заполнения зазора стыка.

Газоэлектрическая сварка может быть применена для элементов из малоуглеродистых сталей и алюминиевых сплавов. При сварке стальных конструкций в качестве защитной среды используют углекислый газ, подводимый к специальной горелке, который обтекает плавящийся проволочный электрод. Благодаря высокой температуре газа, нагретого дугой, металл остывает медленно и шов получается плотным, с большой глубиной провара свариваемых деталей.

Типы сварных соединении. В сварных конструкциях применяют следующие основные виды соединений: встык, внахлестку, в том числе с накладками, втавр и угловые. При этом различают стыковые и угловые (валиковые) швы. Форма стыковых швов и разделка кромок зависят от вида сварки и толщины стыкуемых элементов. Их принимают по указаниям.

Швы встык могут работать на растяжение, сжатие или срез в за­висимости от их расположения по отношению к действующему усилию. При определении напряжений в шве, сваренном встык, за рабочую толщину его следует принимать наименьшую из толщин двух свариваемых элементов без учета наплавов. При расчете же потребного количества наплавляемого металла и электродов площадь и объем металла швов определяют по их очертанию, принимаемому условно по окружности или по параболе с некоторым отклонением от действительной формы шва. Соединения встык могут осуществляться швами, направленными не перпендикулярно к усилию, а под некоторым углом.

Сварные соединения, работающие одновременно на нормальные силы и срез, в том числе косые швы центрально нагруженных элементов, проверяют на нормальные и срезывающие силы отдельно. Швы встык, работающие на изгиб, рассчитывают по формулам, установленным для сечения без стыка. Косые швы встык под углом 45° не рассчитывают, за исключением швов, выполненных электродами с тонкими обмазками, в элементах, работающих со знакопеременными усилиями под регуляр­ной подвижной нагрузкой.

Соединения листов встык наиболее рациональны, так как они работают с наименьшей концентрацией напряжений и удобны в конструктивном отношении.

Соединения внахлестку валиковыми швами характеризуются значительной концентрацией напряжений в месте передачи сосредоточенного в шве усилия, однако их широко применяют в строительных конструкциях (резервуарах, газгольдерах и др.), благодаря тому, что они не требуют специальной обработки кромок элементов, подлежащих сварке, и не требуют большой точности при изготовлении. Элементы, соединяемые внахлестку, можно сваривать фланго­выми швами, у которых направление усилия совпадает с направлением шва, и лобовыми швами, у которых направление уси­лий перпендикулярно направлению шва.

Угловые валиковые швы, как и стыковые швы, могут работать на растяжение, сжатие и срез в зависимости от их расположения по отно­шению к действующему усилию. С целью уменьшения неравномерности распределения напряжений накладки делают ромбовидной формы со скосами. Нормальную толщину флангового и лобового швов принимают, как правило, равной наименьшей из толщин соединяемых элементов.

Если длина фланговых швов недостаточна или в соединении требуются широкие накладки, то применяют прорезные соединения. Соединения, в которых имеется несколько видов сварных швов — фланговых, лобовых, стыковых, называют ком­бинированными.

Из всех видов сварных соединений предпочтение отдают соединениям встык — они более конструктивны и при хорошем исполнении надежны в работе. Расчет сварных соединений. Основной предпосылкой для расчета стыковых и угловых (фланговых и лобовых) швов является предположение о равномерности распределения напряжений по длине шва. В зависимости от вида соединения расчетную толщину шва d принимают:

для стыковых швов равной меньшей толщине сплачиваемых элементов (листов) dmin; для угловых швов d=bhIII (где b — коэф­фициент глубины провара шва); b=1 для однопроходной автоматиче­ской сварки и сварки с глубоким проплавлением; b=0,85 для однопро­ходной полуавтоматической сварки; b=0,8 для двух- и трехпроходной полуавтоматической сварки и b=0,7 для ручной сварки.

Таким образом, расчетное сечение стыкового шва, расположенного перпендикулярно действующей силе (растягивающей или сжимающей), Fш=lшb где lш — расчетная длина шва, равная его полной длине b за вычетом 10 мм (непровар в начале и пережог в конце шва).

Условие прочности стыковых швов считают выполненным, если напряжения в шве не превышают соответствующих расчетных сопротивле­ний сварных швов встык, т.е. при растяжении sp=N/Fш= N/(dlш)£R св р; при сжатии sс=N/Fш= N/(dlш)£R св с, где R св р R св с — соответственно расчетные сопротивления сварного шва встык растяжению и сжатию; N — расчетная продольная сила.

Если на стыковой шов действует изгибающий момент, то наибольшее напряжение в нем определяют по известной формуле сопротивления материалов s=М/Wш, где Wш=dl 2 ш/6 -момент сопротивления сечения сварного шва прямо­угольного сечения шириной d и высотой lш.

Условие прочности соединения 6M/(dl 2 ш) £R св р.

Угловые (фланговые и лобовые) швы при действии осевых сил рассчитывают, исходя из принятого допущения о равномерности распределения напряжений по длине швов. Таким об­разом, суммарная площадь среза Fш=hшbSlш

где hш — толщина углового шва (катет треугольника); bSlш -сумма расчетных длин угловых швов.

Условие прочности угловых швов

где R св у— расчетное сопротивление углового шва.

Если на соединение с угловым швом действует изгибающий момент), то условие прочности s=М/Wш£R св у, где М — расчетный изгибающий момент, действующий в соединении; Wш= hшbl 2 ш/6 — момент сопротивления прямоугольного сечения ус­ловной расчетной плоскости среза углового шва.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: studopedia.ru

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ

Определение сварных соединений и швов

Сварным соединением называется неразъемное соединение, выполненное сваркой. В сварное соединение входят сварной шов, зона термического влияния и примыкающие к ней участки основного металла.

Сварным швом называется участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.

Зона термического влияния при сварке — это участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, но структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке.

Сварные соединения бывают: стыковые; угловые; торцовые; нахле- сточные; тавровые (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Основные типы соединений: а — стыковое; б — угловое; в — торцовое; г — нахлесточное; д — тавровое

Читать еще:  Блок подачи проволоки для полуавтомата

Стыковое соединение — это соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями (рис. 2.2), расположенными в одной плоскости или на одной поверхности.

Стыковое соединение без скоса свариваемых кромок применяют при соединении листов толщиной до 12 мм; при этом кромки листов срезают под прямым углом к плоскости. Листы до 4 мм сваривают односторонним швом, 2—12 мм — двухсторонним швом. При сварке такого соединения предусматривается только стыковка свариваемых кромок.

Рис. 2.2. Конструктивные элементы разделки кромок под сварку: а — разделка одной кромки; б — разделка двух кромок; в — зазор; г — притупление; (3 — угол скоса кромок; а — угол разделки кромок

Стыковое соединение без скоса свариваемых кромок и без зазора имеет хорошие характеристики при всех условиях нагружения. Для использования этого вида соединения в ответственных конструкциях необходимо обеспечение полного проплавления. Двухсторонний сварной шов повышает прочность сварного соединения, однако приложение значительных долговременных нагрузок из-за наличия непроваренного участка в корне шва может привести к разрушению соединения.

В стыковых соединениях без скоса свариваемых кромок с зазором намного легче обеспечить полное проплавление, чем в стыковых соединениях без зазора. Это позволяет выполнять сварку металла большей толщины. Полное проплавление достигается при одностороннем сварном шве при толщине металла менее 5 мм. При двухстороннем сварном шве полное проплавление обеспечивается при толщине металла до 12 мм.

Стыковое соединение со скосом кромок — это наиболее распространенное соединение. Оно намного превосходит по качеству шва стыковое соединение без скоса кромок и применяется для сварки ответственных конструкций. Стыковые соединения со скосом кромок позволяют сваривать металл толщиной от 3 до 100 мм.

Двухсторонний сварной шов может производиться только в тех случаях, когда имеется возможность доступа к обратной стороне шва. В этом случае гораздо легче обеспечить гарантированный провар на всю толщину сварного соединения.

Стыковые соединения с двумя симметричными скосами кромок применяются для конструкций, работающих в тяжелых условиях эксплуатации. Они используются для получения сварных соединений металла толщиной от 8 до 120 мм. При выполнении стыкового соединения с двумя симметричными скосами кромок необходимо обеспечить гарантированное проплавление корня шва. Для этого перед наложением второго шва нужно произвести зачистку корня первого шва.

Стыковые соединения со скосом одной кромки и с двумя симметричными скосами одной кромки не столь широко применяются, как стыковые соединения со скосом кромок и с двумя симметричными скосами кромок. Они могут применяться в конструкциях, силовые нагрузки на которые, а также толщина металла сходны с конструкциями, для которых используются стыковые соединения со скосом кромок.

Для заполнения разделки со скосом одной кромки и с двумя симметричными скосами одной кромки требуется меньше электродного металла.

Стыковое соединение с криволинейным скосом кромок применяется для особо ответственных конструкций, таких как нагреваемые сосуды высокого давления. Стоимость выполнения таких соединений выше, чем соединений со скосом кромок и соединений с двумя симметричными скосами кромок, однако для сварки соединений с криволинейным скосом кромок необходимо меньшее количество электродов и соответственно меньший расход электроэнергии. Стыковое соединение с криволинейным скосом кромок применяется для сварки металла толщиной от 15 до 100 мм. Полное сплавление корня шва легче обеспечить при сварке соединения с двух сторон и при сварке соединения на подкладке, чем при одностороннем шве. Для получения необходимых прочностных свойств такого соединения необходимо гарантированное проплавление корня сварного шва.

Стыковое соединение с двумя симметричными криволинейными скосами кромок применяется для конструкций, в которых используется разделка с криволинейным скосом кромок, при этом сварка производится с двух сторон. Толщина свариваемого металла колеблется от 30 до 175 мм. Двухсторонний сварной шов обеспечивает более равномерное распределение напряжений и способствует уменьшению сварочных деформаций.

Стыковые соединения с криволинейным скосом одной кромки и с двумя симметричными криволинейными скосами одной кромки применяются в тех же случаях, что и стыковые соединения с двумя симметричными криволинейными скосами кромок, но при условиях приложения меньших по величине нагрузок. Для заполнения полученной разделки требуется меньшее количество наплавленного металла. Наличие торца неразделанной кромки затрудняет сплавление и сквозное проплавление.

Рис. 2.3. Угловое соединение

Угловое соединение — это сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев (рис. 2.3).

Угловые соединения выполняют при расположении свариваемых элементов под прямым или произвольным углом, и сварка проводится по кромкам этих элементов с одной или с обеих сторон. Угловые соединения применяют при сварке различных коробчатых изделий, резервуаров и емкостей.

Угловое соединение без скоса кромок с торцовым швом обычно применяют для сварки тонкого металла. Более толстые соединения могут выполняться, таким образом, только в том случае, если во время эксплуатации они не будут подвергаться значительным нагрузкам или изгибу в корневой части шва. Для получения данного типа соединения не требуется разделки кромок, сборка таких соединений предельно проста.

Угловое соединение без скоса кромок с частичным перекрытием элементов может применяться для металла толщиной до 30 мм. Данное соединение образует разделку и позволяет обеспечить хорошее проплавление в корне шва, а также хороший внешний вид сварного шва. Для получения данного соединения не требуется никакой подготовки кромок, сборка таких соединений предельно проста.

Угловое соединение без скоса кромок без взаимного перекрытия элементов может быть использовано для сварки металла большой толшины. В случае односторонней сварки необходимо обеспечить проплавление корня шва. При двухсторонней сварке такое соединение может выдержать значительные нагрузки. В нем равномерно распределены сварочные напряжения.

Угловое соединение со скосом кромок обладает большой прочностью и применяется для сварки металла толщиной от 3 до 60 мм. При невозможности двухсторонней сварки следует обращать внимание на проплавление корня шва.

Угловое соединение с двумя симметричными скосами одной кромки применяется для конструкций, работающих в тяжелых условиях, для металла толщиной от 8 до 100 мм. Сварка выполняется с двух сторон. Необходимо обеспечить хорошее проплавление корня шва.

Рис. 2.4. Торцовое соединение

Торцовое соединение — это сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу (рис. 2.4).

Торцовые соединения обычно применяются для металлов, имеющих толщину до 6 мм.

Благодаря незначительным расходам на подготовку, торцовые соединения экономичны и могут использоваться для неответственных конструкций.

Нахлесточное соединение — это сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 2.5). Нахлесточные соединения широко применяют при изготовлении различных строительных конструкций — колонн, мачт, ферм и т.п. Один элемент соединения накладывают на другой.

Рис. 2.5. Нахлесточное соединение

При обычных работах применяют нахлесточное соединение с одним угловым швом, хотя оно менее прочно, чем нахлесточное соединение с двумя угловыми швами. В том случае, если корень соединения будет подвергаться изгибу, применять нахлесточное соединение с одним угловым швом не рекомендуется. При сварке угловых швов нахлесточного соединения необходимо обеспечить проплавление корня шва. Нахлесточные соединения, хотя и применяются широко, но при больших нагрузках все же не могут конкурировать со стыковыми соединениями.

Тавровое соединение — это сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Тавровое соединение: а — без скоса кромок; б — со скосом одной кромки; в — с двумя скосами кромок

Тавровые соединения без скоса кромок (рис. 2.6, а) могут применяться при сварке металла толщиной до 40 мм. Эти соединения не требуют какой-либо разделки кромок, их сборка проста и экономична.

Тавровые соединения со скосом одной кромки обладают большей прочностью, чем тавровое соединение без скоса кромок (рис. 2.6, б).

Тавровое соединение со скосом кромок используется для сварки металла толщиной от 3 до 60 мм. При невозможности двухсторонней сварки следует обращать внимание на обеспечение полного провара в корневой части шва.

При возможности проведения двухсторонней сварки несущая способность соединения значительно увеличивается. Стоимость подготовки тавровых соединений со скосом кромки выше, чем аналогичный показатель для тавровых соединений без скоса кромки, и сборка таких соединений занимает больше времени, однако стоимость электродов в данном случае будет меньше.

Тавровые соединения с двумя симметричными скосами одной кромки (рис. 2.6, в) применяются для конструкций, работающих в тяжелых условиях, для толщины металла от 8 до 100 мм. Сварка выполняется с двух сторон. Необходимо обеспечить хорошее проплавление корня шва.

Тавровые соединения с криволинейным скосом одной кромки используются для наиболее жестких условий эксплуатации, для толщины металла от 15 до 100 мм. При выполнении односторонней сварки следует обращать внимание на обеспечение полного проплавления корневой части шва. При наличии возможности проведения двухсторонней сварки эффективность работы соединения можно существенно повысит за счет наложения второго шва со стороны неразделанной кромки.

Тавровое соединение с двумя симметричными криволинейными скосами одной кромки применяется для металла толщиной от 30 до 120 мм. Данное соединение может выдержать самые жесткие условия нагружения. Сварщику необходимо обеспечить двухстороннюю сварку соединения. Для получения высоких прочностных характеристик в условиях значительных нагрузок необходимо наличие хорошего проплавления в корневой части шва и сплавления с поверхностью.

Читать еще:  Белая медь это сплав меди с

Источник: bstudy.net

Классификация сварных соединений

Сварное соединение — неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварное соединение (рис. 1) включает три образующиеся в результате сварки характерные зоны металла в изделии: зону сварного шва 1, зону сплавления 2, зону термического влияния 3, а также часть основного металла 4, прилегающую к зоне термического влияния.


Рис. 1. Сварное соединение

Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

Металл шва — сплав, образованный расплавленным основным и наплавленным металлами или только переплавленным основным металлом.

Основной металл — металл подвергающихся сварке соединяемых частей.

Зона сплавления — зона, где находятся частично оплавленные зерна металла на границе основного металла и металла шва. Эта зона нагрева ниже температуры плавления. Не расплавленные зерна в этой зоне разъединяются жидкими прослойками, связанными с жидким металлом сварочной ванны и в эти прослойки имеют возможность проникать элементы, введенные в ванну с дополнительным металлом или сварочными материалами. Поэтому химический состав этой зоны отличен от химического состава основного металла.

Зона термического влияния — участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке, наплавке или резке.

Тип сварного соединения определяет взаимное расположение свариваемых элементов. Различают: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные и торцовые сварные соединения.

Вид свариваемых деталей

При сварке различают следующие виды свариваемых деталей лист — Л (Р), труба — Т (Т), стрежень — (С) и их сочетания между собой лист с трубой (Л + Т), трубы с отводом (Т + О), трубы с трубой через муфту (Т + М + Т), лист со стержнем (Л+С).

Читайте также: Положения при сварке

Под понятием «труба» подразумеваются также детали замкнутого полого профиля, таких как: штуцер, патрубок, обечайка, корпус коллектора и пр. Под понятием «стержень » подразумеваются детали круглого и многогранного сплошного сечения, гладкие и с периодическим профилем.

Виды соединений

Стыковое соединение — сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями и расположенных в одной плоскости или на одной поверхности (рис. 2). Поверхности элементов могут быть несколько смещены при соединении листов разной толщины (см. рис.2, б).

Угловое соединение — сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев (рис. 3).

Тавровое соединение — сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента (рис. 4).

Нахлесточное соединение — сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 5, а, б). Отсутствие опасности прожогов при сварке облегчает применение высокопроизводительных режимов сварки. Применение нахлесточных соединений облегчает сборку и сварку швов, выполняемых при монтаже конструкций (монтажных швов).

Торцовое соединение — сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу (рис. 5, е).

Сварные швы подразделяют по разным признакам: по типу шва, по протяженности, по способу выполнения, по пространственному положению и по форме разделки кромок.

Вид соединений ос (бп) ос (сп) дс (бз) дс (зк)

Сварные соединения, подразделяются на следующие виды:

  • сварные соединения, выполняемые с одной стороны (односторонняя сварка) — ос (ss) и с двух сторон (двусторонняя сварка) — дс (bs);
  • сварные соединения, выполняемые на съемной или остающейся подкладке, подкладном кольце — сп (mb) и без подкладки (на весу) — бп (nb);
  • сварные соединения, выполняемые с зачисткой корня шва — зк (gg), без зачистки корня шва — бз (ng);
  • сварные соединения, выполняемые с газовой защитой корня шва (поддувом газа) — гз (gb);

Виды соединений ос [сп, бп], дс [бз, зк]

Типы швов СШ, УШ

По типу сварные швы делят на стыковые (СШ), угловые (УШ) и прорезные.

Стыковой шов СШ — сварной шов стыкового соединения.

Угловой шов УШ — сварной шов углового, нахлестанного или таврового соединений.

Типы швов. Стыковой шов — СШ, Угловой шов — УШ

Различают следующие характеристики сварного шва: ширину, выпуклость, вогнутость и корень шва.

Ширина шва е — расстояние между видимыми линиями сплавления сварного шва (см. рис. 2, а). Выпуклость шва g определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости (см. рис. 2, а; 4, а). Вогнутость шва T определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы шва с основным металлом и поверхностью шва, измеренным в месте наибольшей вогнутости (см. рис. 2, в; 3, в). Вогнутость корня стыкового шва является дефектом обратной стороны одностороннего шва. Корень шва — часть сварного шва, наиболее удаленная от его лицевой поверхности (см. рис. 2, б; 4, а). По существу это обратная сторона шва, в которой различают ширину е1 и высоту g1 обратного валика (см. рис. 2, а).

Угловой шов имеет следующие размерные характеристики: катет, толщину, расчетную высоту. Катет углового шва к определяется кратчайшим расстоянием от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части (см. рис. 3, в; 4, а). Катет задается в качестве параметра, который нужно выдерживать при сварке. Толщина углового шва а — наибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки максимального проплавления основного металла. Для оценки прочности сварного соединения используют расчетную высоту углового шва — р. Для угловых швов более благоприятна вогнутая форма поверхности шва с плавным переходом к основному металлу

По способу выполнения различают сварку: одностороннюю и двустороннюю, однослойную и многослойную. Одностороннюю сварку стыкового сварного соединения выполняют со сквозным проплавлением кромок на подкладке или без подкладки (на весу). Двустороннюю сварку выполняют с зачисткой (удалением) корня шва (механической обработкой) перед сваркой обратной стороны сварного соединения или без зачистки корня шва. При двусторонней сварке зачастую приходится кантовать изделие или вести сварку в трудном потолочном положении.

Многослойный шов применяют при сварке металла большой толщины, а также для уменьшения зоны термического влияния. Под слоем сварного шва понимают часть металла сварного шва, которая состоит из одного или нескольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва. Валик — металл сварного шва, наплавленный за один проход. Под проходом при сварке подразумевается однократное перемещение в одном направлении источника тепла при сварке или наплавке.


Рисунок — Многослойный шов

Источник: svarkka.ru

Какими бывают конструкции сварных соединений

Сварные соединения – это сплошное герметичное сращивание двух металлических элементов. Вид и конструкция сварного шва определяются взаимным расположением деталей друг относительно друга. Свойства основного металла и требования к прочности конструкции определяют способ сварки (дуговой, контактный). Рассмотрим подробно, какие конструкции швов используют при сваривании различных поверхностей.

Виды сварных соединений: а – стыковые; б – стыковые с отбортовкой; в – нахлесточные; г – угловые; д – тавровые; е – прорезные; ж – торцевые; з – точечные; S – толщина свариваемых изделий.

Виды сварных конструкций и их обозначение в чертежах

В зависимости от пространственного расположения плоскостей друг относительно друга используются следующие виды сваривания:

  1. Стык: свариваемые плоскости соединяются встык, торцами, при этом они находятся на одной поверхности.
  2. Нахлест: поверхности расположены в близких плоскостях, параллельных друг другу, при сварке они частично перекрывают друг друга, образуя нахлест.
  3. Угол: плоскости соединяются под углом.
  4. Тавровые: торец одного элемента присоединяется к боковой поверхности второй детали сварки, при этом образуется Т-образное соединение, которое называют тавром.
  5. Торцевые: два элемента располагают рядом (бок о бок) и сваривают их торцы одним швом, располагаемым вдоль общего торца.

Обозначение сварных швов на чертеже: а, в – видимый шов – основная линия; б – видимая одиночная сварная точка – знак «+»; г – невидимый шов – штриховая линия

Сварные швы на чертежах обозначают линией (если шов сплошной) и крестиками (если это точка). На присутствие сварки в конструкции указывает односторонняя стрелочка с выноской, на которой указывается буквенное обозначение шва. Стыковые и торцевые соединения условно обозначают буквой «С», нахлесточные – «Н», угловые – «У» и тавровые – «Т».

Если шов расположен с видимой стороны детали (эта сторона изображена на чертеже), то его называют «видимым», обозначают сплошной непрерывной линией и информацию о нем располагают над выносной чертой. Если он располагается с обратной стороны, его называют невидимым, обозначают штрихпунктирной линией и наносят буквенное отображение под выносной чертой односторонней стрелочки.

Точечную сварку обозначают крестиком.

Технологические особенности выполнения сварных швов

Сваривание металла часто требует технологической подготовки элементов. Она состоит в очистке поверхности и выполнении так называемой разделки (скосов кромок).

Скосы могут быть выполнены на обеих кромках или на одной, с одной или с двух сторон свариваемых торцов. Процесс выполнения скосов называют разделкой.

В случаях, когда разделочная операция отсутствует в технологии изготовления предмета, для провара соединения приходится увеличивать сварной ток.

Читать еще:  Буровая коронка для перфоратора

Предварительная разделка наиболее актуальна для стыкового расположения элементов в электродуговом сваривании.

Стыковая сварка

Схема стыковой сварки.

Стыковая сварка является наиболее прочным видом соединения. Кромки соединяются по всей площади их касания, чем обеспечивается максимально возможная прочность.

Сваривание встык может осуществляться как дуговым способом (электродом, наплавляемым электрической дугой), так и контактным сплавлением без электрода. Для дугового сваривания деталей конструкции необходима их подготовка. Она заключается в выполнении скосов прямых углов. В месте скоса формируется зона шва, состоящая из присадочного материала электрода (преимущественно снаружи) и основного металла (преимущественно внутри).

Если свариваются торцы разной толщины, то скос выполняется на более толстом торце в целях уравнивания толщины соединяемых поверхностей в зоне сварки и исключения прожогов более тонкого элемента.

Срез кромок не всегда возможен технологически. Тогда операция выполняется без предварительных скосов контактным способом. По технологии контактного сваривания детали разогреваются до оплавления электрическим током (проходящим по ним), после чего сдавливаются для плотного соприкосновения поверхностей. При этом образуются прочные межатомные связи между двумя металлическими элементами. Излишки жидкого металла, выдавленные наружу из зоны сплавления при сдавливании контактирующих поверхностей, удаляют до затвердевания. Такой способ называется сваркой оплавлением.

Схема разделки поверхности для сварки.

Существует и используется другой способ выполнения стыка, называемый сваркой сопротивлением. Он применяется только для деталей небольшого сечения и требует предварительной зачистки мест будущего контакта. Технология его выполнения следующая:

  • детали сближают и сдавливают;
  • пропускают сварочный ток и разогревают металлические элементы, при этом небольшой размер контактного сечения обеспечивает равномерный разогрев металла;
  • сращивание деталей выполняется без оплавления, в твердой фазе.

Стыковая сварка сопротивлением характеризуется повышенной прочностью благодаря отсутствию оплавления. Она не образует структуры ускоренного охлаждения в зоне шва, не создает широкую зону термического влияния (с пониженной прочностью), формирует меньшее количество остаточных напряжений.

Конструкция внахлест

Нахлест часто используется для соединения элементов на сборке и монтаже. Он не требует предварительной подготовки, выполнения скосов. При нахлесте сваривание может быть выполнено одним или двумя швами: по краю одной или второй свариваемой поверхности либо по обоим краям. Преимущества нахлесточной сварной конструкции заключаются в малой вероятности сквозных прожогов и в несложном технологическом выполнении. Получаемый шов имеет двойную толщину (по сравнению со стыковым соединением), разделенную сквозной щелью. При совмещении деталей допускаются неточности и небольшие сдвиги, перекрываемые имеющимся нахлестом.

Сваривание деталей внахлест имеет три недостатка:

  • незначительный перерасход материала: излишняя толщина материала в зоне нахлеста;
  • наличие пустого пространства между двумя сварными швами требует качественного провара от обоих швов (чтобы не допустить проникновения влаги в щель);
  • нахлесточная конструкция уступает стыковому соединению в прочности.

При нахлесте деталей осуществляется их провар по углам между торцом одной детали и боком другой, поэтому технология выполнения нахлеста определяется приемами сваривания углов.

Угловые швы: разновидности сварной угловой конструкции

Существует около десятка разновидностей сварных углов, их конструкция определяется взаимным расположением деталей, длиной шва, формой кромки и ее подготовкой.

Угловое сращивание предназначается для конструктивного соединения деталей, оно не несет значительных нагрузок. Угол соединения свариваемых поверхностей определяет место расположения сварного шва (изнутри угла, снаружи или с обеих сторон).

Виды методов сварки угловых швов.

Техника выполнения угла является наиболее сложной, требующей наличия мастерства и опыта. Свариваемые поверхности могут быть расположены в направлениях вертикаль-горизонталь, или в направлениях диагональ-диагональ. При диагональном расположении техника сварки облегчена и доступна начинающему сварщику. При сваривании вертикали и горизонтали сварка усложняется и требует квалифицированного подхода к ее выполнению.

Угловые швы могут быть выполнены в один слой или в несколько слоев. При однослойном соединении формируется один слой из материала присадки электрода и расплавленного основного металла. Многослойная конструкция необходима для гарантии отсутствия непровара, когда угловое соединение усложнено труднодоступностью свариваемых поверхностей. Возможность непровара увеличивается при вертикальном расположении одного из элементов, способствующем стеканию расплавленного металла вниз и смещению сварной ванны из зоны сварки с последующим образованием пустоты (непровара). Поэтому при соединении деталей в плоскостях вертикаль – горизонталь предусматривается многослойное сварное соединение. При этом если место сварки после остывания имеет выпуклую поверхность, увеличенную толщину, то это добавляет дополнительной прочности соединению.

Подготовка поверхностей под угловую сварку включает в себя выполнение скоса (или скосов) на одном или обоих элементах.

Тавровая сварка

Тавровая конструкция является разновидностью угловой. При этом в обоих углах, подлежащих провариванию, сваривание выполняется по внутреннему углу.

Виды тавровых соединений.

Для таврового соединения одну из деталей располагают горизонтально, вторую – вертикально. Горизонтально лежит тот сварной элемент, к чьей боковой поверхности приваривают торец другого элемента. Угол соединения всегда равен 90º. Для качественного таврового шва на торце привариваемого элемента выполняется скос (один или два). Если торец тонкий (до 12 мм), в скосе нет необходимости. Если толщина торца составляет 12 – 40 мм, скос делают с одной стороны. Если толщина элемента превышает 40 мм, то необходима двусторонняя разделка торца и два сварных шва.

Технологическое выполнение сварного таврового сваривания похоже на сварку угла изнутри. Тонкостенные детали соединяют в горизонтальном и вертикальном расположении соединяемых плоскостей. Толстостенные детали, для которых используются электроды повышенной толщины, образующие значительную сварную ванну, располагают по диагонали. Для этого сначала выполняют точечную сварку между вертикальной и горизонтальной деталями, затем их поворачивают, располагая свариваемые поверхности в диагональном направлении. При этом сварная ванна оказывается в «лодочке», не растекается и образует качественное сварное соединение. В некоторых случаях, при небольшой толщине вертикального элемента, происходит полный его провар.

Форма сварных швов и скос кромок

По внешней форме швы могут быть выпуклыми, ровными и вогнутыми. Ровные и вогнутые соединения считаются экономичными и более долговечными (отсутствует резкий переход между основой и термической зоной, нет концентратора напряжений, способствующего разрушению). Часто для ответственных деталей сформировавшуюся выпуклость снимают механически (сошлифовывают).

Форма сварного шва зависит от выбранных геометрических размеров соединения. А именно:

  • размер зазора между свариваемыми деталями;
  • наличие и количество скосов кромок;
  • угол скоса кромок свариваемых поверхностей.

Скосы выполняют для деталей, толщина которых больше 3 мм, в целях равномерного провара по всему сечению. Наличие скосов по краю свариваемых поверхностей обеспечивает более качественную сварку, наличие плавного перехода от шва через зону сварки к основному металлу. Чем больше угол скоса, тем шире его плоскость, тем более плавным будет переход между сварной структурой шва и ненапряженной структурой металла детали.

Различие сварных конструкций позволяет выбрать оптимальные параметры сварки, расположение и способ выполнения. Метод применяемой сварки должен обеспечивать требуемое качество соединения при минимально возможной его стоимости.

Качество сваривания определяет эксплуатационные характеристики готового изделия.

Источник: moyasvarka.ru

Конструктивные элементы сварных швов и соединений

Читайте также:

  1. X.Элементы квантовой механики.
  2. Активные и пассивные элементы электрических цепей. Закон Ома
  3. Активные и реактивные элементы цепей переменного тока
  4. Базовые элементы графического интерфейса
  5. Базы и базовые элементы
  6. Библиотеки и библиотечные элементы
  7. Бюджетное устройство. Понятие и элементы
  8. В рамках изучаемой темы необходимо изучить элементы процесса организации.
  9. Важнейшие элементы культуры
  10. Валютная система и ее элементы 1 страница
  11. Валютная система и ее элементы 2 страница
  12. Валютная система и ее элементы 3 страница

К конструктивным элементам сварных швов и соединений относятся размеры кромок под сварку и размеры сварного шва. Кромками называются соединяемые края деталей при сварке. Размеры подготовленных кромок свариваемых деталей и размеры сварного шва регламентируются в зависимости от условного обозначения соединения и толщины металла в соответствии с ГОСТом и РД на сварные соединения различных способов сварки.

Зазор— расстояние между кромками (b).

Притупление— нескошенная часть торца кромки (c).

Угол разделки кромок— угол между скошенными кромками свариваемых частей (α).

Угол скоса кромки— острый угол между плоскостью скоса кромки и торцом (β)..

Ширина шва— расстояние между видимыми линиями сплавления на лицевой стороне шва (e).

Усиление стыкового шва— часть металла стыкового шва, возвышающаяся над поверхностью свариваемых частей (q).

Усиление углового шва— часть металла, образующая выпуклость углового шва (q).

Глубина проплавления— наибольшая глубина расплавления основного металла в сечении шва (h).

Катет шва— кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности другой свариваемой части (k).

Толщина шва — t стыкового шва, α углового шва

Рис.76

Конструктивные элементы сварных соединений в справочной литературе называются геометрическими параметрами.

Размеры е и k указаны на чертежах сварных конструкций. Глубина провара h обычно равна толщине металла S. Остальные размеры даны в соответствующих ГОСТах.

Контрольные вопросы:

1. Какие виды сварных соединений вы знаете?

2. Что относится к конструктивным элементам сварных швов?

Контрольное задание:

1. Составьте схему, отображающую смысловые связи по признакам сварных швов.

Дата добавления: 2014-12-10 ; Просмотров: 8309 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник: studopedia.su

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector