Зварювальні шви: види швів і з'єднань

У процесі виконання зварювальних робіт виходять різні сполуки. Зварювальні шви здатні з'єднувати не тільки метали, а й інші різнорідні матеріали. Зістиковані в нероз'ємний вузол елементи являють собою з'єднання, яке можна розмежувати на кілька ділянок.

Зони зварювального з'єднання

З'єднання, отримане в процесі зварювання, розбивають на такі зони:

• Місце сплавления - кордон між основним металом і металом отриманого шва. У цій зоні знаходяться зерна, які відрізняються за своєю структурою від стану основного металу. Відбувається це через часткове розплавлення під час зварювального процесу.
• Область термічного впливу - зона основного металу, яка не зазнала оплавлення, хоча в процесі нагрівання металу структура її була змінена.
• Зварювальний шов - ділянка, який утворився під час кристалізації в процесі охолодження металу.

Типи зварювальних з'єднань

Залежно від розташування стикуємих виробів один щодо одного з'єднання поділяються на такі типи:

1. Встик. Стикування елементів конструкції здійснюється в одній площині торцями один до одного. Залежно від різної товщини деталей, що з'єднуються торці можуть відносно один одного вертикально зміщуватися.
2. Кутове з'єднання. У цьому випадку суміщення торців проводиться під кутом. Зварювальний процес здійснюється на прилеглих краях деталей.
3. З'єднання внахлест. Деталі під зварювання розташовані паралельно з частковим перекриттям.
4. Торцеве з'єднання. Зварювані елементи поєднані паралельно один одному і зістиковано по торцях.
5. Таврове з'єднання. У цьому випадку торець однієї деталі примикає до бічної частини іншої під кутом.

Зварювальні з'єднання також характеризують види зварювальних швів, кваліфікувати які можна за деякими ознаками.

Показники зварного шва

Існує кілька параметрів, за якими можна охарактеризувати всі отримані зварювальні шви:

• ширина - це розмір між кордонами шва, які промальовувалися видимими лініями сплавленія;
• корінь шва - зворотна його сторона, яка знаходиться в максимальній віддаленості від лицьової частини;
• опуклість - визначається в найбільш опуклій частині шва і позначається відстанню від площини основного металу до кордону найбільшого виступу;
• угнутість - цей показник актуальний, якщо має місце у звареному шві, тому що, по суті, є дефектом- визначається даний параметр в тому місці, де шов має найбільший прогин - від нього до площини основного металу вимірюється розмір вогнутості;
• катет шва - він має місце тільки в кутовому і тавровому соедіненіі- вимірюється цей показник найменшою відстанню від бічної поверхні однієї деталі, що зварюється до обмежувальної лінії шва на поверхні другої.

Види швів за способом виконання

• Односторонні зварювальні шви. Вони виконуються з повним проплавленням металу по всій довжині.
• Двостороннє виконання. За технологією після виконання одностороннього зварювання, віддаляється корінь шва, і тільки після цього виконується зварювання з іншого боку.
• Одношарові шви. Виконуються однопрохідної зварюванням з одним наплавленим валиком.
• Багатошарові шви. Їх застосування доцільне при великій товщині металу, тобто коли виконати зварювання в один прохід не представляється можливим за технологією. Шар шва буде складатися з декількох валиків (проходів). Це дозволить обмежити поширення області термічного впливу і отримати міцний і якісний зварний шов.

Види зварювальних швів по просторовому положенню і протяжності

Розрізняють такі положення зварювання:

• нижнє, коли зварюваний шов знаходиться в нижній горизонтальній площині, т. е. під кутом 0ordm- щодо земли;
• горизонтальне, напрямок зварювання ведеться горизонтально, а деталь може знаходитися під кутом від 0ordm- до 60ordm-;
• вертикальне, в цьому положенні зварювана поверхня знаходиться в площині від 60ordm- до 120ordm-, і зварювання ведеться у вертикальному напрямку;
• стельове, коли робота проводиться під кутом 120-180ordm-, тобто зварювальні шви розташовані над мастером;
• "У човник", це положення відноситься тільки до кутових або тавровим сполукам, деталь виставляється під нахилом, і зварювання ведеться «в кут».

Розбивка по протяжності:

• безперервні, так виконуються практично всі шви, але бувають і ісключенія;
• переривчасті шви, вони мають місце тільки в кутових соедіненіях- двосторонні шви такого типу можуть виконуватися як в шаховому, так і в ланцюговому порядку.

Оброблення крайок

Ця конструктивна особливість застосовується в тому випадку, коли товщина металу, використовуваного для зварювання, більше розміру 7 мм. Оброблення крайок - це видалення металу з кромок в певній формі. Даний процес виконується при однопрохідної зварювання стикових швів. Це необхідно для того, щоб отримати правильний зварювальний шов. Що стосується товстого матеріалу, оброблення необхідна для того, щоб проплавити спочатку кореневої прохід і потім наступними наплавляються валиками, рівномірно заповнюючи порожнину, проварити метал по всій товщині.

Оброблення крайок можна виконувати, якщо товщина металу не менше 3 мм. Тому що більш низьке її значення призведе до прожогам. Оброблення характеризується такими конструктивними параметрами: зазор - R- кут оброблення крайок - alpha-- притуплення - с. Розташування цих параметрів показує креслення зварювального шва.

Оброблення крайок збільшує кількість витратних матеріалів. Тому дану величину всіляко намагаються мінімізувати. Вона поділяється на кілька видів за конструктивним виконанням:

• V-образная;
• X-образная;
• Y-образная;
• U-образная;
• щілинна.

Особливості оброблення крайок

Для малих товщин зварюваного матеріалу від 3 до 25 мм зазвичай застосовується одностороння V-подібна оброблення. Скіс може виконуватися на обох торцях або на одному з них. Метал товщиною 12-60 мм доцільно зварювати з двостороннім X-подібною обробленням. Кут alpha- при обробленні в X, V формі дорівнює 60ordm-, якщо скіс виконується тільки на одній кромці, тоді значення alpha- дорівнюватиме 50ordm-. Для товщини 20-60 мм найбільш економним буде витрата наплавляемого металу при U-подібної обробленні. Скіс також може бути виконаний по одному або по обох торцях. Притуплення складе 1-2 мм, а значення зазору буде дорівнює 2 мм. Для великої товщини металу (понад 60 мм) найефективнішим способом буде щілинна оброблення крайок. Для зварного з'єднання дуже важлива дана процедура, вона впливає на кілька факторів шва:

• працездатність сполуки;
• міцність і якість зварного шва;
• економічність.

Стандарти і ГОСТи

1. Ручна дугова зварка. Зварювальні шви і з'єднання за ГОСТом 5264-80 включають типи, конструктивні розміри для зварювання, покриті електродами у всіх просторових положеннях. Сюди не входять тільки трубопроводи зі сталі.
2. Зварювання сталевих трубопроводів. ГОСТ 16037-80 - визначає основні типи, оброблення крайок, конструктивні розміри при механізованому способі зварювання.
3. Зварювання трубопроводів з міді і мідно-нікелевих сплавів. ГОСТ 16038-80.
4. Дугова зварка алюмінію. Шви зварні. ГОСТ 14806-80 - форма, розміри, підготовка кромок для ручного і механізованого зварювання алюмінію і його сплавів, процес виконується в захисному середовищі.
5. Під флюсом. ГОСТ 8713-79 - зварювальні шви і з'єднання виконуються автоматично або механізованим зварюванням на вазі, на флюсового подушці. Поширюється на товщину металу від 1,5 до 160 мм.
6. Зварювання алюмінію в інертних газах. ГОСТ 27580-88 - стандарт на ручне, напівавтоматичне і автоматичне зварювання. Вона виконується неплавким електродом в інертних газах з присадним матеріалом і поширюється на товщину алюмінію від 0,8 до 60 мм.

Позначення зварювального шва

Згідно з нормативними документами наявність зварювальних швів показується на складальних кресленнях або на загальному вигляді. Зображуються зварювальні шви суцільними лініями, якщо вони видимі. А якщо навпаки - то штриховими відрізками. Від даних ліній відводяться виноски з односторонніми стрілками. Умовне позначення зварювальних швів виконується на полиці від виноски. Напис робиться над полицею, якщо шов знаходиться на лицьовій стороні. У зворотному варіанті позначення буде перебувати під полицею. Сюди включається інформація про шві в такій послідовності:

• Допоміжні знаки. На перетині виноски з полицею може стояти значок:

0 - замкнутий шов-

¬ - зварювання шва виробляється при монтажі.

• Позначення зварювальних швів, їх конструктивних елементів і ГОСТ з'єднання.
• Найменування шва за стандартом.
• Спосіб зварювання за нормативними стандартам.
• Вказується катет, цей пункт стосується тільки кутових з'єднань.
• Уривчастість шва, якщо така має місце. Тут вказується крок і розташування відрізків зварювання.
• Додаткові значки допоміжного значення. Розглянемо їх окремим пунктом.

Допоміжні позначення

Ці знаки також наносяться зверху полиці, якщо зварювальний шов на кресленні видимий, і під нею, коли невидимий:

• ---зняття посилення шва;
• обробка поверхні, яка забезпечить плавний перехід до основного металу, виключивши напливи і неровності;
• шов виконується за незамкненою лінії- цей знак застосовується тільки до видимих на кресленні зварювальним швам;
• чистота обробки поверхні зварного з'єднання.

Для спрощення, якщо всі шви конструкції виконані по одному ГОСТу, мають однакові оброблення крайок і конструктивні розміри, позначення і стандарт на зварювання вказуються в технічних вимогах. У конструкції можуть бути не всі, але велика кількість однакових швів. Тоді їх розбивають по групах і присвоюють їм порядкові номери в кожній групі окремо. На одному шві вказують повне позначення. На інших ставлять тільки порядкові номери. Кількість груп і число швів в кожній з них має бути зазначено у нормативній документації.