что такое сварной шов определение
Сварной шов: виды сварочных соединений и технология их изготовления
Сварной шов — это след, образующийся после сварки и соединяющий детали в неразъемную конструкцию — сварочное соединение. Несмотря на то, что сварные соединения и швы относятся к одному производственному процессу, не следует смешивать эти понятия.
К сварочному шву предъявляются конкретные требования, регламентирующиеся нормативными документами. Одним из таких документов является ГОСТ 2601 – 84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий».
В данном обзоре основным объектом рассмотрения является сварной шов, образованный посредством ручной дуговой сварки (MMA), его классификация, технология и распространенные дефекты сварки.
Ручная дуговая сварка
Ручная дуговая сварка – это сварка покрытым специальной обмазкой металлическим электродом, к которому подводится сварочный ток для образования и поддержания электрической дуги. Дуга зажигается при кратковременном прикосновении конца электрода к свариваемому изделию.
Схема процесса ручной дуговой сварки:
 | 1) Закристаллизовавшийся метал шва. |
| 2) Затвердевший шлак. | |
| 3) Сварочная ванна. | |
| 4) Газовая атмосфера дуги. | |
| 5) Электродный стержень. | |
| 6) Покрытие электрода. | |
| 7) Капли расплавленного электродного метала. | |
| 8) Глубина проплавления. | |
| 9) Свариваемое изделие. | |
| 10) Направление сварки. |
Более подробно рассмотрим все процессы, происходящие в процессе сварки:
Сварное соединение, форма шва и изображение на чертеже
Разобравшись с процессом ручной дуговой сварки, в процессе которого образуется шов, перейдем к рассмотрению основных зон сварного шва и его формам.
Сварное соединение включает четыре зоны металла:
| 1) Зона сварного шва — это сплав, образованный расплавленным основным и наплавленным металлами. |  |
| 2) В зоне сплавления, где нагрев ниже температуры плавления, находятся частично оплавленные зерна металла на границе основного металла и металла шва. Зерна металла здесь разъединяются жидкими прослойками, связанными с жидким металлом сварочной ванны. | |
| 3) Зона термического влияния — это участок основного металла, не подвергшийся расплавлению. Структура и свойства данной зоны меняются в результате нагрева при сварке. | |
| 4) Часть основного металла, прилегающая к зоне термического влияния. |
Различают лицевую и обратную стороны шва. За лицевую сторону в одностороннем шве принимается та, с которой производится сварка. В двухстороннем шве с несимметричным скосом — сторона, с которой производится сварка основного шва. В двухстороннем шве с симметричным скосом — любая сторона.
По форме наружной поверхности сварные швы бывают:
 | 1 — 2 — 3 — выпуклый шов. При его остывании усадка (обозначено пунктиром) проходит спокойно. Пунктирная линия шва короче первоначальной, поэтому растягивающее напряжение в сварном шве не возникает. |
| 1 — 4 — 3 — вогнутый шов. Усадка шва протекает с удлинением кривой контура, поэтому может возникнуть местный разрыв и трещина. |
Основные геометрические параметры стыкового шва по ГОСТ 2601 – 84:
| S — толщина свариваемого металла. |  |
| e — ширина сварного шва. | |
| g — выпуклость стыкового шва — наибольшая высота (глубина) между поверхностью сварного шва и уровнем расположения поверхности сваренных деталей. | |
| h — глубина провара (глубина проплавления) — наибольшая глубина расплавления основного металла. | |
| t — толщина шва (g + h). | |
| b — зазор. |
Основные геометрические параметры углового шва по ГОСТ 2601 – 84:
| K — катет углового шва — кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых деталей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой детали. |  |
| g — выпуклость шва. | |
| Hp — расчетная высота углового шва — длина перпендикулярной линии, проведенной из точки наибольшего проплавления в месте сопряжения свариваемых частей к гипотенузе наибольшего прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва. | |
| a — толщина углового шва (g + p). |
Видимые сварные швы на чертеже изображаются основной линией, а невидимые — штриховой:
Классификация сварных швов
Существуют различные разновидности сварных соединений и швов. Выработанная классификация учитывает технологические особенности швов, их пространственное положение, размеры и иные факторы. В данном пункте подробно рассмотрены все типы сварочных швов и конструкционных соединений.
По расположению свариваемых элементов
В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов различают следующие в иды сварных соединений:
 | Стыковые соединения (типы швов С1 — С48). При данной способе обработки детали располагаются в одной плоскости. При этом сварку можно осуществлять как на весу, так и на подкладке. Сварной стыковой шов применим для соединения труб и металлических листов. Полученные соединения имеют наименьшую концентрацию напряжений и обеспечивают равнопрочность соединения с основным материалом. |
 | Нахлесточные соединения (типы швов Н1 — Н2) производятся при параллельном расположении деталей в пространстве. При этом одна деталь частично налегает на другую. Соединение нахлестом применимо при сварке металлических листов толщиной не более 12 мм. Если при эксплуатации узла возможны нагрузки на излом, то от использования такого метода соединения лучше отказаться. |
 | При тавровых соединениях (типы швов Т1 — Т9), выполняемых угловыми швами, торец одной детали располагается перпендикулярно основной поверхности второй детали. Такое соединение широко востребовано при устройстве несущих конструкций, так как оно считается наиболее прочным — способным выдерживать повышенные нагрузки. |
 | Угловые соединения (типы швов У1 — У10) выполняются при расположении деталей под углом (чаще под прямым углом) и их последующем сваривании в месте примыкания краев. По технологии выполнения такие соединения бывают односторонние и двусторонние, а применяемые в их основе сварные швы — угловые. Угловые соединения чаще применимы при соединении частей различных емкостей и резервуаров. |
 | При торцевых соединениях заготовки параллельно располагаются одна на одной и воедино сваривают на торцах. Таким способом можно соединить детали любой толщины с минимальной деформацией. |
 | Проплавные швы — это особая разновидность, которая используется в тавровых, нахлесточных соединениях и ограничивается деталями толщиной до 10 мм. Такие швы изготавливаются путем полного проплавления верхнего и частичного проплавления нижнего листа заготовки. Разновидностью проплавных швов являются пробочные проплавные швы. Они образуются в результате проплавления верхнего более тонкого листа. Такие электрозаклепки можно ставить как без отверстия в привариваемом листе, так и по отверстию. |
Сварочные швы по протяженности
По протяженности швы бывают сплошными и прерывистыми:
| 1) Непрерывный односторонний шов. |  |
| 2) Прерывистый односторонний шов. | |
| 3) Непрерывные двусторонние швы. | |
| 4) Цепные двусторонние швы. | |
| 5) Шахматные двусторонние швы. |
Прерывистые швы подходят для ненагруженных (и/или негерметичных) соединений и могут быть расположены в виде цепочки или в шахматном порядке. Длина соединенных участков (l) обычно составляет 50 — 150 мм. Промежуток между швами (t), называющийся шагом обычно делают в 1,5 — 2,5 раза больше длины зоны сваривания l.
Сварные швы по количеству слоев
По количеству слоев сварка бывает однослойной и многослойной, а по числу проходов — однопроходной и многопроходной. Многослойный шов целесообразно применять при обработке толстого металла. Также используя метод нескольких слоем на более тонких заготовках можно добиться уменьшения зоны термического влияния.
Структура и терминология многослойного сварного шва:
 | Слой сварного шва — металл шва, состоящий из одного, двух или нескольких валиков, которые размещены на одном уровне поперечного сечения шва. |
| Проход — однократное перемещение источника тепла в одном направлении при сварке или наплавке. | |
| Валик — часть металла сварного шва, которая была наплавлена за один проход. |
Выполняя многопроходный шов, следует учитывать, что каждый новый слой следует накладывать быстро, пока не остыл предыдущий (нужно учитывать и время, затрачиваемое на удаление шлака).
К положительному эффекту от многопроходной технологии можно отнести тот факт, что при наложении последующего шва, в предыдущем происходит отжиг. Отжиг — это вид термической обработки, заключающийся в нагреве до определенной температуры, выдержке в течение определенного времени при этой температуре и последующем, обычно медленном, охлаждении до комнатной температуры.
Швы по положению в пространстве
По положению в пространстве швы подразделяют:
| а) Нижние. Такое положение заготовок является самым удобным для сварщика. |  |
| б) Горизонтальные. Такое расположение линии шва, как и во всех остальных случаях, приводит к стеканию металла в процессе работы. Бороться с этим можно, увеличив скорость передвижения электрода, или регулярно прерывая дугу, давая возможность остыть металлу. | |
| в) Вертикальные. В данном случае также существует проблема стекания расплавленного металла (капель). И если сварка осуществляется по направлению сверху вниз, то эти капельки начнут быстро застывать, образуя своеобразную преграду. Поэтому вести сварку при вертикальном способе следует снизу вверх. | |
| г) Потолочные (верхние). Такие швы требуют от сварщика определенной сноровки, так как в процессе работы ему придется принимать неестественную позу. Сварка потолочного соединения производится в режиме короткой дуги электродами не толще 4 мм. Ширина шва должна быть меньше, чем толщина электрода.Сваривание должно выполняться по направлению «на себя». |
Сварные швы по внешнему виду
По внешнему виду наружной поверхности сварные швы разделяют на выпуклые (усиленные), нормальные и вогнутые.
Форма сварных стыковых швов:
 | а) Выпуклый сварной шов |
| б) Нормальный шов | |
| в) Вогнутый шов |
Обычно при ручной сварке применяют выпуклые (усиленные) швы, которые лучше работают при статических (постоянных) нагрузках. Однако выбирая более надежное соединение, стоит понимать, что они неэкономичны в плане расхода электродов и энергии.
Если сварное изделие при эксплуатации предполагается наличие динамических нагрузок, то при соединении заготовок лучше использовать нормальный (плоский) или вогнутый шов. Преимущество такого подхода заключается в отсутствии большого перепада между поверхностями свариваемых изделий и швом.
Положение и движение электрода при сварке
Наклон электрода в процессе сварки влияет на скорость разогрева металла. Поэтому выбор оптимального угла зависит от видов сварных соединений и используемых типов швов.
Следующим важным нюансом при сварке является и то, каким способом перемещается электрод в процессе создания сварного шва. Траектория движения выбирается в зависимости от толщины заготовок и типов сварочных соединений.
Следующее схематическое изображение наглядно иллюстрирует допустимые траектории движения электрода при создании вертикальных, горизонтальных и потолочных швов:
Поперечные колебательные движения электродом при сварке обеспечивают хороший прогрев корня шва и его кромок, делают соединение более прочным. Также амплитуда колебания позволяет получить шов заданного размера. Существуют различные зацикленные фигуры, которые вырисовывает электрод при сварке — «лестница», «треугольник», «елка», «полумесяц», «петля». Выбор зависит от типов сварочных соединений, как указано на схеме выше.
Положение электрода при сварке:
 | Углом вперед — подходит для горизонтальных, вертикальных, потолочных швов, сварке неповоротных стыков труб. Процессу сварки будет мешать жидкий шлак, находящийся все время впереди. Сварная дуга может гаснуть или начать «блуждать». При появлении пропущенных участков качество шва может быть снижено. |
| Под прямым углом — для сварки в труднодоступных местах. Такое положение позволяет контролировать жидкий шлак и следить за тем, чтобы он перемещался вслед за сварочной ванной. | |
| Углом назад выполняется сварка угловых и стыковых соединений. | |
| Обрыв дуги при окончании сварки. В конце шва нельзя обрывать дугу сразу. Электрод нужно перемещать на верхний край сварочной ванны (положение 1 — 2) и затем быстро отводить от кратера в положение 3. | |
| Заварка кратера (первый способ). Дугу нужно обрывать в конце сварного шва (1), а затем повторно зажигать (2) для формирования необходимой высоты. | |
| Заварка кратера (второй способ). Из положения 1, не обрывая дуги, нужно смещать электрод на 10 — 15 мм в положение 2, а затем в положение 3, после чего дугу можно оборвать. |
Чтобы зажглась дуга, электрод следует держать перпендикулярно. Затем необходимо осуществлять небольшой наклон. Сварочный шов получится более качественным, если сварку проводить короткой дугой.
Дефекты сварных швов
Причинами возникновения дефектов могут быть:
Виды дефектов, в зависимости от места возникновения:
Виды дефектов сварного шва и причины образования:
| Причина дефекта | Схема |
| Кратеры в сварочном шве могут образоваться по причине обрыва дуги или неправильного выполнения конечного участка шва. |  |
| Поры могут возникнуть из-за: быстрого охлаждения шва; загрязнения кромок маслом (ржавчиной); непросушенных электродов; высокой скорости сварки. | |
| Включения шлака в шве — это следствие: грязи на кромках; малого сварочного тока; большой скорости сварки. | |
| Несплавления могут возникнуть из-за: плохой зачистки кромок; большой длины дуги; недостаточного сварочного тока; большой скорости сварки. | |
| Причинами наплыва являются: большой сварочный ток; неправильный наклон электрода; излишне длинная дуга. | |
| Свищи в сварочном шве возникают из-за: низкой пластичности металла шва; образования закалочных структур; напряжения от неравномерного нагрева. | |
| Причинами образования подрезов являются: большой сварочный ток; длинная дуга; смещение электрода в сторону вертикальной стенки (при сварке угловых швов). | |
| Непровар образуется из-за: малого угла скоса вертикальных кромок; малого зазора между кромками; загрязнения кромок; недостаточного сварочного тока; высокой скорости сварки. | |
| Прожог сварочного шва — это следствие: большого тока при малой скорости сварки; большого зазора между кромками; плохого поджатия флюсовой подушки или медной подкладки под свариваемый шов. | |
| Неравномерная форма шва образуется при: неустойчивом режиме сварки; неточном направлении электрода. | |
| Трещины в сварочном шве образуются из-за: резкого охлаждения; высокого напряжения (физическое воздействие) в жестко закрепленных конструкциях; повышенного содержания серы или фосфора. | |
| Перегрев (пережог) металла происходит по причине: чрезмерного нагрева околошовной зоны; неправильного выбранной тепловой мощности; завышенного значения мощности пламени или сварочного тока. |
ГОСТ 5264-80 (Ручная дуговая сварка. Соединения сварные), ГОСТ 30242-97 (Дефекты соединений при сварке металлов плавлением. Классификация, обозначение и определения) четко регламентируют требования к сварным швам, определяют, какие дефекты в каких швах допустимы.
Сварочные швы
Содержание:
К шву и соединению предъявляются конкретные требования, закрепленные в нормативных документах. Сварщик и руководитель сварочных работ обязаны иметь четкое представление, что такое сварной шов, как он должен выглядеть и каким требованиям удовлетворять.
Элементы конструкции шва
Конструктивные элементы сварного шва определены ГОСТом 2601. Нормативные документы дают определение, что такое сварочный шов, его геометрические параметры, перечисляют имеющиеся типы сварочных швов.
К таким элементам относятся форма и размер кромок после их подготовки.
Классификация сварочных швов
Имеются многочисленные типы и виды сварных соединений и сварных швов. Это вызвало потребность в их четкой классификации. Она разработана в зависимости от многих факторов. Классификация учитывает технологические особенности швов, их пространственное положение, размеры. Достоинством такого дифференцирования является применение обозначений на каждый тип сварного шва.
Существует много различных позиций, по которым имеется классификация, включающая существующие виды сварки и типы сварных соединений.
Положение шва в пространстве
Немаловажную роль играет расположение шва в пространстве.
Нижнее положение является самым выигрышным. Шов при этом получается прочным и надежным. При верхнем, который иначе называют потолочном, положении, сварщику приходится принимать неестественную позу. Долго сохранять ее весьма трудно. А ведь одним из условий получения качественного шва является непрерывность процесса.
Для повышения точности следует использовать короткую дугу, а ширину шва делать не превышающей диаметр электрода. Для выполнения потолочного шва требуется не только получение профильного образования, но и приобретение практических навыков при более благоприятных условиях.
При выполнении швов во всех положениях существует проблема стекания вниз расплавленного металла. Нижнее положение при этом является самым выигрышном. Потолочное и нижнее положения относятся к горизонтальным. Стекание металла, являющееся чрезмерным, уменьшают, снизив температуру нагрева. Это можно сделать, увеличив скорость передвижения электрода, или регулярно прерывать дугу, давая возможность остыть металлу.
Вертикальный шов часто встречается в конструкциях, но самым простым вариантом не является. Если шов расположен вертикально, то вниз устремляться будет не сварочная ванна целиком, а только отдельные капельки. Если сварка осуществляется по направлению сверху вниз, то эти капельки начнут быстро застывать, образуя своеобразную преграду. Поэтому вести сварку при вертикальном способе следует снизу вверх. Свариваемые детали при вертикальном положении должны быть надежно зафиксированы.
Протяженность шва
Сварочные швы и соединения разделяются по их протяженности. По этому признаку шов бывает сплошным и прерывистым. При выполнении прерывистого шва в нем предусмотрены определенные интервалы, имеющие постоянный размер. Сварные швы прерывистого характера бывают различными. Они так же, как непрерывные, могут быть односторонними и двусторонними.
Такая градация отражается на обозначении шва в чертежах. При этом вводится такое понятие, как шаг шва.
Форма поверхности
Виды сварных швов разделяются по форме, которая имеет их наружная поверхность.
Каждый вид имеет свои преимущества. Играет роль, какую нагрузку выдерживает сварной шов. Когда предстоят статические нагрузки, то целесообразно применять выпуклый шов. Он имеет несколько слоев, что ведет к дополнительному расходу электродов и удорожанию сварочного процесса.
Если предстоит сварка тонких металлических листов, то лучше применять вогнутую форму. Если сварное изделие при эксплуатации будет подвергаться динамическим нагрузкам, то следует выполнять плоские швы или вогнутой формы. Такой выбор объясняется тем, что не будет большого перепада между поверхностями шва и основного материала.
В зависимости от условий эксплуатации типы сварных швов разделяются на рабочие и нерабочие. Рабочим предстоит выдерживать значительные нагрузки, что заставляет предъявлять к ним повышенные требования. Нерабочие просто осуществляют функцию соединения. Однако, если предполагается их использование при не совсем благоприятных погодных условиях, то необходим тщательный контроль за отсутствием трещин и внутренних пустот.
Когда предстоит сварка тонких металлических листов, то лучше выполнять ее ниточным швом. При наплавочном способе больше подойдет уширенный вариант.
Количество слоев
Виды швов в сварке зависят от количества выполняемых слоев. Однослойные швы выполняются за один проход, а многослойные являются многопроходными. Многослойный вариант используют для соединений, имеющих определенную конфигурацию.
Выполнение многопроходного шва является более сложным. Каждый новый слой следует накладывать быстро, пока не остыл предыдущий. К тому же надо успеть убрать шлак, образовавшийся ранее. На механические характеристики многослойного шва оказывает положительное действие то, что при наложении последующего шва, в предыдущем происходит отжиг.
Соединения
Сварные соединения разделяются на различные виды.
Виды сварных соединений:
К преимуществам такого способа относится уменьшенный расход вспомогательного материала, в частности, электродов. Одинаковая толщина элементов не является обязательным требованием. Но при этом электрод следует направлять к более толстой детали. Это обеспечит ее более сильный нагрев, а тонкую деталь убережет от прожогов.
Угловые швы находят применение для соединения частей различных емкостей и резервуаров. Для получения качественного углового соединения рекомендуется установка деталей «лодочкой».
Сварной шов тавровый применяют при сварке несущих конструкций. Поверхности деталей требуют тщательной подготовки. Такой вид сварки относится к наиболее прочным. Достоинством таврового соединения является то, что его можно применять в труднодоступных местах. Такой вид сварного шва помогает выдерживать повышенные нагрузки.
Соединение нахлесточным способом находит применение при необходимости сварки металлических листов толщиной не более 12 мм. Необходимостью является отсутствие зазоров между поверхностями деталей. Плотность прилегания необходима для качественного соединения. Выполнение нахлесточного соединения не является сложным и может осуществляться сварщиками, имеющими невысокий разряд.
При нахлесточном способе два шва находятся на расстоянии друг от друга. Это придает соединению дополнительную прочность. Если при эксплуатации возможны нагрузки на излом, то применять его не стоит.
Торцевые виды сварочных соединений предусматривают сварку торцов деталей. Таким способом возможно соединение деталей любой толщины. К достоинству относится минимальная деформация свариваемых элементов.
Положение электрода во время сварочного процесса
Наклон электрода зависит от видов сварных соединений и швов. Угол наклона влияет на скорость разогрева металла. При дуговой сварке для того, чтобы зажглась дуга, электрод следует держать перпендикулярно. Затем необходимо осуществлять небольшой наклон. Сварочный шов получится более качественным, если сварку проводить короткой дугой.
Применять сварку способом «углом вперед» имеет смысл, когда процесс осуществляется в труднодоступных местах. Однако, способ не лишен недостатков. Процессу сварки будет мешать жидкий шлак, находящийся все время впереди. Сварная дуга может или совсем погаснуть, или начать «блуждать». Качество шва может быть значительно снижено, если появятся пропущенные участки.
Способ «углом назад» находит применение в угловом варианте и при соединении стыков. При сварке под прямым углом электрод держат перпендикулярно поверхности. Это позволяет контролировать жидкий шлак и следить за тем, чтобы он перемещался вслед за сварочной ванной. На качество шва это будет оказывать благоприятное воздействие. Если шлак окажется перед электродом, то это можно исправить, перейдя на некоторое время на способ «назад углом».
Движения электрода
Виды сварочных швов и способы их нанесения, в частности, зависят от того, каким способом перемещается электрод. Траекторию его движения может выбрать сам сварщик в зависимости от толщины элементов и типов сварных соединений.
Если электрод перемещается вдоль шва, то получается тонкий валик. Такой нитевидный шов можно использовать как первый слой при многоходовом способе.
Выбор зависит от типов сварочных соединений. Например, для стыковых и угловых швов будет уместен «полумесяц», а «петля» обеспечит соединение тонких листов металла.
Подготовка к свариванию
Немаловажным фактором, чем определяются свойства сварного соединения, являются подготовительные действия. Они включают в себя несколько этапов.
Правка
Она является восстановительной операцией и проводится в случае, когда во время транспортировки деталей к месту сварки произошла их деформация. Также необходимо вернуть частям изделия первоначальную форму, если время хранения произошли искажения в виде вмятин, выпучиваний, волнистости, коробления поверхности, различного рода искривлений.
Ее могут осуществлять при нагревании или холодном виде, что зависит от сложности полученного дефекта и его размера. Правку можно выполнять как вручную, так и машинным способом при промышленном производстве.
Для ручной правки используют такие инструменты, как молоток, кувалду или ручной пресс. Если повреждение носит более серьезный характер, то могут использоваться прессы, оснащенные электродвигателями. Удобно использование наковальни. Также подойдут стальная или чугунная плиты.
Молоток для правки изготавливается из мягкого материала. В зависимости от дефекта может подойти резиновый. Не стоит применять молоток, форма бойка которого имеет квадратную форму, поскольку на металле могут остаться вмятины. Предпочтительной является круглая форма. Следует проверить, чтобы поверхность бойка была отполирована. Если металл закаленный, то надо применять рихтованный молоток.
В качестве альтернативы можно воспользоваться деревянной или металлической гладилкой.
Различные дефекты исправляют по-разному. Волнообразность и выпуклость можно исправить ударами по поверхности. Двигаться при этом надо от краев к центральной части. При приближении к центру увеличивают частоту ударов, но уменьшают их силу. Брусками-гладилками исправляют тонкие детали.
Разметка
Размеры детали должны быть приведены в соответствие с указанными в чертежах на них. Чтобы можно было обрезать лишние куски, требуемые размеры можно задать с помощью разметки.
Разметку можно наносить карандашом, ручкой, мелом, тонким фломастером, а также любым острым предметом. Из инструментов потребуются линейка или рулетка, штангенциркуль, угольник. Когда выпускается партия однотипных деталей, то можно применить шаблон. Помимо контуров детали с помощью разметки можно отмечать предполагаемые места сгибов.
Резка
Эту операцию проводят не только механически ножницами по металлу или болгаркой, но и с помощью плавления металла. Для термической резки можно применять дуговую сварку. Еще одним инструментом является кислородный рюкзак.
Зачистка
Она является важной подготовительной операцией. На поверхности не должны оставаться грязь, пятна краски и жира, посторонние вкрапления, оксидная пленка, что может привести к возникновению дефектов в виде трещин, пор, инородных вкраплений.
Из инструментов применяются металлические щетки и болгарка. При использовании химического способа очистить некрупную деталь можно погружением ее в емкость с химикатами. С помощью такого метода хорошо происходит очищение от ржавчины и оксидных пленок. Перед сваркой детали необходимо высушить.
Подготовка кромок
Скос начинает играть важную роль, когда предстоит сварка деталей разной толщины. К притуплению кромок прибегают, когда на конце они имеют острую форму, поскольку это может вызвать образование прожогов, созданию напряжения в этих местах и деформацию шва, что уменьшит прочность соединения.
Для разных типов сварных соединений и швов выполняют различные виды скосов:
Кромкам необходимо придать необходимую геометрическую форму. Если соединению подлежат тонкие детали, то кромку делают плоской. Для деталей, имеющих значительную толщину, кромки выполняются в форме букв «V» или «X». Глубина снимаемого слоя зависит от марки металла.
Гибка
При необходимости в подготовительные операции включают гибку металла. Листогибочные машины используют для придания нужной формы металлическим листам или полосам. Специальные прессы применят для профильных деталей.
Предварительный нагрев сделает металл более податливым и на гибку потребуется меньше усилий.
Фиксация
Перед началом сварки необходимо осуществить надежную фиксацию свариваемого соединения. Это гарантирует отсутствие сдвига во время сварочного процесса. Фиксацию можно осуществить с помощью прихваток. Под этим термином понимают небольшие швы, выполненные поперек направления основного шва. Их сечение не должно быть более половины ширины шва.
Длина каждой прихватки не должна составлять более 2 см. Более длинные прихватки допускаются только при сварке трубопроводов. В зависимости от длины шва расстояние между прихватками находится в диапазоне от 10 до 80 см. Для коротких швов допустимо точечное соединение на краях.
Прихватки выполняют за один проход. Наличие прихваток придает конструкции сварного соединения дополнительную жесткость, что особенно важно для крупных изделий.
Временные прихватки после сварки удаляют, а постоянные остаются. Выполнение прихваток происходит на обратной стороне изделия. Перед началом их выполнения необходимо произвести зачистку поверхностей.
Дефекты швов
Практически все виды сварочных швов и соединений после окончания процесса сварки имеют дефекты. Некоторые из них подлежат исправлению, а другие приходится отправлять в брак.
В нормативных документах указаны требования к сварным швам, которые определяют, какие дефекты в каких видах швов сварки допустимы и их геометрические параметры. Выполнение этих требований является строго обязательным, поскольку их наличие может вызвать при эксплуатации разрушение конструкции. ГОСТ 5264 определяет классификацию существующих дефектов. Допустимые отклонения от нормы должны быть указаны в чертеже на изделие.
К причинам возникновения дефектов также относятся: выбор электродов неправильного размера, включение на оборудовании несоответствующего виду сварки режима, колебания напряжения в электросети, неподходящая скорость процесса. К возникновению дефектов может привести отсутствие или недостаточность проведения предварительной подготовки. При проведении сварки на свежем воздухе могут неблагоприятно подействовать плохие погодные условия.
Перед началом сварки необходимо убедиться в исправности и работоспособности используемого оборудования. Не должен быть пропущен срок очередной поверки, что указывается в паспорте на него.
Имеется три вида дефектов, возникающих в результате сварки:
Методы контроля
Все виды сварочных швов в обязательном порядке после окончания процесса обязаны проходить контроль. Особо жесткие требования предъявляются к конструкциям с повышенной ответственностью. Помимо визуального осмотра имеются и другие методы контроля.
Капиллярный
К наиболее часто применяемым относится капиллярный метод. Для его использования необходимо наличие специальных жидкостей, называемых пенетрантами или индикаторами. Эти жидкости обладают способностью проникать в трещинки любого размера, даже самые мельчайшие. Пенетранты имеют яркую окраску, поэтому наличие трещин становится заметным при визуальном наблюдении.
Магнитная дефектоскопия
Этот метод можно использовать только для ферромагнитных соединений. С его помощью выявляются трещины, находящиеся внутри и включения инородных тел. Для создания магнитного поля требуется наличие прибора, называемого дефектоскопом. С его помощью можно обнаружить микроскопические трещинки.
Имеется несколько способов контроля с помощью магнитной дефектоскопии:
Индукционный способ
Контроль происходит с помощью индукционных катушек. Их соединяют с регистраторами. Во время перемещения индукционной катушки при встрече ее с местом нахождения дефекта происходит изменение магнитного потока и возникновение электродвижущей силы. Специальный прибор регистрирует индукционный ток.
Ультразвуковой способ
Ультразвук, натыкаясь дефектную область, изменяет свое направление, что регистрируется специальным прибором. Ультразвуковой метод имеет несколько разновидностей. Способ позволяет выявлять большое количество разных дефектов. Им можно контролировать все основные типы сварных соединений. Метод является безопасным и может использоваться при выездных работах.
Радиационный способ
Позволяет обнаруживать поры, область непроваров, инородные включения, трещины. Осуществляется просветка рентгеновскими и гамма-лучами. Прохождение лучей регистрируется специальным прибором. Выявление дефектов происходит при изучении полученной рентгенограммы.
Расчет нормативов
Нормативные документы определяют существующие виды сварки типы сварных швов и соединений и их расчет. В первую очередь к такому документу относится СНиП. Он содержит правила и нормативы, которые должны соблюдаться при осуществлении сварочного процесса. В СНиПе указаны требования к следующим нормам:
В понятие расхода времени входит не только то время, которое затрачивается на непосредственно производственный процесс, но и вспомогательное, необходимое для доставки на место сварки деталей изделия, оборудования, инструментов, газовых баллонов.
Учитывается время, необходимое для того, чтобы сварщик успел переодеться в защитный костюм, а также время перерывов на отдых и на обед. Сюда же входит время на подготовительные работы перед сваркой и уборку после ее окончания.
Дополнительное время дается на выставление необходимых параметров на оборудовании, проверку его работоспособности, розжиг дуги, нанесение флюса. При расчетах учитывают квалификацию исполнителя и его опыт, которые влияют на скорость выполнения всех операций. Для расчета времени используются таблицы и формулы.
К нормам выработки относятся работа, которая должна быть выполнена за определенное время. За единицу измерения могут быть приняты значение метров сварного шва, выполненного за один час, или количество соединений, осуществленных за это время.
Расход электроэнергии является важной составляющей планирования. За единицу измерения принимаются киловатт-часы. Помимо электроэнергии, необходимой для работы оборудования, учитываются затраты на освещение рабочего места сварщика.
К необходимым расходам относятся затраты на комплектующие изделия. В их число входят инструменты и принадлежности, в том числе необходимые для проведения подготовительных работ. В затраты на комплектующие входят расходы на приобретение электродов, флюса, газа.
В нормативные составляющие по расходам входит износ оборудования и отдельных комплектующих элементов типа роликовых направляющих. Чтобы не было разных толкований, все нормативные документы дают четкое определение, какие бывают типы сварных соединений и какие бывают типы сварных швов.
Методы сварки
Наиболее распространенным методом является ручная дуговая сварка. Она применима практически ко всем типам соединений сварных швов. При соприкосновении электрода с основным металлом образуется электрическая дуга, которую необходимо поддерживать во время всего сварочного процесса.
Сколько будет выдерживать сварной шов, зависит, в частности, от правильно выбранного электрода. В продаже имеется большое разнообразие электродов различных диаметров и покрытий. Для ответственных конструкций следует приобретать хотя и более дорогой, но надежный инструмент. Виды швов, выполненные дуговой сваркой, практически не имеют ограничений. В зависимости от электродов таким способом можно сваривать изделия из различных металлов, в том числе высоколегированную сталь. Наиболее частое применение дуговая сварка находит при соединении изделий из конструкционной стали небольшой толщины.
Имеются разные типы покрытий электродов, каждое из которых решает свою задачу. Широко применяются электроды с основным и рутиловым покрытиями. Целлюлозная обмазка используется при сварке постоянным током. Достоинством кислого покрытия является нетрудный поджиг и сведенное к минимуму разбрызгивание горячего металла.
Выбор диаметра электродов зависит от толщины деталей, подлежащих сварке.
Одним из важных обстоятельств при дуговой сварке является правильный выбор тока, а также установка нужного расстояния между концом электрода и металлической поверхностью.
Вместо электродов при сварке полуавтоматом используется проволока нужного диаметра. Она подается автоматически с помощью специального устройства на место проведения работ. Через сварочный рукав кроме проволоки осуществляется подача газа и охлаждающей жидкости.
Требования государственного стандарта
Нормативный стандарт ФНП определяет основные требования, предъявляемые к сварочным работам. В нем дается пояснение, какие бывают сварочные швы, и описываются требования к каждому из них. В содержании документа находится обоснование, каким именно требованиям должны соответствовать разные виды сварных соединений и типы швов.
В нормативных документах также поясняются обозначения, которые имеют все сварные соединения и виды сварки. В них необходимо разбираться всем исполнителям. Соблюдение этих требований является гарантией того, что швы сварных соединений получатся крепкими и надежными.