Rosnerud-spb.ru

Ремонт СПБ
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные геометрические параметры сварного шва

Сварка металлов

Сварные швы подразделяют по типу сварного соединения и геометрическому очертанию сечения шва на стыковые и угловые (рис. 12). Стыковой шов характеризуется шириной е и усилением q, глубиной провара А, зазором b; угловой — катетом К.

Стыковые швы применяют для выполнения стыковых соединений. Угловые швы применяют в нахлесточных, тавровых и угловых соединениях. Размеры сечения швов установлены ГОСТ 5264-80.

Форма наружной поверхности

По форме наружной поверхности стыковые швы могут быть плоские или выпуклые. Угловые швы могут выполняться и вогнутыми. Сварные соединения с выпуклыми швами лучше работают на статическую нагрузку, чем соединения с плоскими или вогнутыми швами. Однако швы со слишком большой выпуклостью

Рис. 12. Геометрические параметры сварных швов

Рис. 14. Классификация сварных швов по протяженности (а), отношению к направлению действующих усилий (б), форме наружной поверхности (в)

Рис. 13. Основные положения сварки и их обозначения

вследствие большого количества наплавленного металла неэкономичны. Стыковые соединения с плоскими швами и угловые, тавровые и нахлесточные соединения с вогнутыми швами лучше работают на динамическую или знакопеременную нагрузку, чем соединения с выпуклыми швами. Это объясняется тем, что при плоских и вогнутых швах нет резких переходов от основного к наплавленному металлу, в которых имеется концентрация напряжении и от которых может начаться разрушение соединения. В соответствии со стандартом допускается выпуклость шва при нижней сварке до 2 мм и не более 3 мм для швов, выполненных в остальных положениях. Вогнутость допускается во всех случаях не более 3 мм.

По положению

Согласно ГОСТ 11969 — 79, швы подразделяют по положению: в лодочку — Л, нижние — Н, полугоризонтальные — Пг, горизонтальные — Г, полувер- тикальные — Пв, вертикальные — В, полупотолочные — Пп, потолочные — П (рис. 13).

Сварка нижних швов наиболее удобна, легко поддается механизации. Наиболее сложен и труден потолочный шов, выполнение которого требует специальной тренировки. Выполнение горизонтальных и вертикальных швов несколько труднее, чем нижних, но легче потолочных. Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы в большинстве случаев применяют в строительстве и монтаже крупных сооружений и значительно реже — в заводских условиях, где с помощью приспособлений удается почти полностью сваривать конструкцию только в нижнем положении. Многие сварщики высокой квалификации выполняют вертикальные швы с лучшим качеством, чем нижние, гак как в этом случае из сварочной ванны легче удаляются загрязнения и металл шва становится чище, плотнее и прочнее.

По направлению действуюищих усилий

По отношению к направлению действующих усилий швы подразделяют на фланговые (продольные, боковые), оси которых параллельны направлению усилия; лобовые (поперечные), оси которых перпендикулярны направлению усилия; комбинированные и косые (рис. 14).

По протяженности

По протяженности различают швы сплошные и прерывистые. Прерывистый шов может быть ценным или шахматным. Цепной шов представляет собой двусторонний прерывистый шов таврового соединения, в котором участки сварки и промежутки расположены по обеим сторонам стенки один против другого (рис. 14, а). Шахматный шов — двусторонний прерывистый шов таврового соединения. В котором промежутки на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва на другой стороне. Расстояние от начала проваренного участка шва до начала следующего участка называется шагом шва.

По условию работы

По условиям работы швы подразделяются на рабочие, воспринимающие внешние нагрузки, и связующие (соединительные швы), предназначенные только для скрепления частей изделия. Связующие швы часто называют нерабочими швами.

Виды швов

Сварочный шов образуется в месте стыка двух металлических заготовок в результате расплава металла под воздействием высокой температуры. В зависимости от способа соединения заготовок сварочный шов может быть стыковым или угловым. Соединение деталей осуществляется в одной плоскости. Они расположены торцевой частью стык-в-стык по отношению друг к другу. Во втором случае детали располагаются под углом одна относительно другой.

Читать еще:  Как снять краску с трубы

Помимо уже перечисленных способов соединения может быть еще тавровое. Это случай, когда элементы в месте соединения образуют букву Т: один торцевой частью примыкает к фронтальной стороне иного. При таком способе соединения угол может быть не только прямым, но и острым (тупым) в любой плоскости – по горизонтали, вертикали или смещенный. Шов при любом расположении заготовок формируется между бортами примыканий.

Способ размещения заготовок внахлест лучше всего подходит для сваривания листовых материалов. Наиболее взвешенный вариант для тонких листов железа. В этом случае кратно уменьшается вероятность прожига металла. Свариваться металлы могут с одной или же с обеих сторон.

Каждый из выше рассмотренных способов соединения металлических заготовок имеет очень важную характеристику – катет сварного шва. Это – кратчайшее расстояние от одной детали до углового соединения второй. Другими словами, это сторона равнобедренного треугольника наибольшего размера, который можно вписать в поперечный разрез двух сваренных между собой заготовок. Это очень важная характеристика, которая информирует о качестве сварного шва.

Данный критерий оказывает прямое влияние на такие показатели:

  • прочность соединения;
  • результат расчета при соединении изделий с разной толщиной;
  • вероятность деформации кромок деталей из-за нагрева.

Классификация сварных соединений и швов

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

  • Нормальные.
  • Выпуклые.
  • Вогнутые.

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

Есть также разновидности по протяженности:

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

Типы швов по вектору усилия воздействия:

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

По пространственному положению:

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

По функциям швы делятся на следующие:

  • Прочные.
  • Прочно-плотные.
  • Герметичные.

По ширине:

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

Нормативные документы

Основными документом, регламентирующими геометрию сварочных швов является ГОСТ 5264-80, по которому и рассчитываются главные геометрические характеристики, с использованием математических формул. Размеры сечения и длинны по ГОСТ 5264-80 зависят от вида соединения, толщины деталей конструкции, геометрии обработки торцевых кромок. Кроме того при расчете геометрических параметров сварочных соединений учитываются и другие нормативные документы: СНиП II-23-81, инструкции и технические регламенты. Среди всех геометрических характеристик сварных швов основными являются минимальная длина, ширина, глубина, размер катета и некоторые другие.

Как измерить

Для проверки качества выполненных работ необходимо промерить его основные параметры. Измерения проводят при помощи наборов специально калиброванных пластин — катетометров. Их поочередно прикладывают перпендикулярно линии шовного материала, пока не добьются полного прилегания.

Если катетометра нет под рукой, то измерения можно произвести с помощью штангенциркуля и угольника. Угольник прикладывают к одной из деталей так, чтобы его вершина упиралась в вершину сварочного валика. Щуп штангенциркуля опускают из-за угольника к другой вершине валика. Вылет щупа будет равен искомой длине.

Точность таких измерений будет несколько ниже, а времени на проверку сварного соединения, особенно длинного, уйдет значительно больше.

Геометрические параметры

Для того, чтобы заводить речь о расчете параметров, необходимо четко знать их определения. К сожалению, сухие научные фразы не всегда дают то представление, которое желает видеть, к примеру, начинающий мастер. Ярким примером одного их таких терминов является катет сварного шва.

Согласно определению, катетом шва называют сторону (катет) наибольшего равнобедренного треугольника, который можно вписать в поперечное сечение.

Вышеприведенное определение настолько переполнено математическими терминами, что даже при желании трудно понять, что же это за величина. Обратимся к иллюстрации.

Читать еще:  Шлифовка металла дремелем при изготовлении моделей

Во-первых, отметим, что говорить о катете можно только при наличии углового соединения. Во-вторых, в нашем понятии катет является стороной прямоугольного треугольника. Здесь фиолетовым цветом выделен прямоугольный треугольник, который равнобедренным должен являться теоретически, согласно требованиям к сварным швам.

На практике же этот треугольник не всегда имеет равные катеты, что, конечно же, указывает на дефект. Вот почему данный параметр необходимо рассчитывать и придерживаться полученного значения.

Под поперечным сечением подразумевается сечение детали плоскостью, перпендикулярной шву. Из рисунка также становится понятен смысл слова «наибольшего» в определении. Но что делать, если соединение проводится не под прямым углом. В этом случае тоже заводится речь о некоем катете, хотя в его расчет вносится погрешность, и она тем более, чем больше угол отличается от прямого. Теперь дадим более наглядное определение.

Катетом можно назвать расстояние от плоскости одной детали до крайней границы сварного шва на плоскости другой детали.

Один лишь катет шва рассчитывается крайне редко, поэтому приведем пример других важнейших параметров, которые учитываются при проведении сварочных работ.

На рисунке отображены следующие величины:

  • S – толщина детали;
  • e – ширина сварного шва;
  • q – выпуклость шва;
  • h – глубина провара (отмеряется от плоскости детали);
  • t – толщина сварного шва;
  • b – зазор между кромками (его величина зависит от способа разделки кромок);
  • k – катет;
  • a – толщина шва (при угловом соединении);
  • p – высота шва (при угловом соединении).

Классификация сварочных швов

Сварочные соединения классифицируют по различным параметрам.

По расположению шва выделяют соединения:

  • горизонтальные;
  • наклонные,
  • вертикальные,
  • нижние. Стоит отметить, что данный тип швов наиболее прочный и простой в производстве. Именно при таком варианте металл оптимально заполняет все зазоры соединения, затекая в них под действием силы тяжести. Данный вид сварочного соединения может выполняться как от себя, так и на себя.

Еще один принцип классификации сварных швов – по их конструктивным особенностям. В этой категории можно выделить:

  • Соединения встык. Такое соединение чаще производится с односторонней разделкой кромок при толщине заготовки до 4 мм, с двусторонней U/V образной разделкой при толщине до 10 мм. Если толщина детали превышает 10 мм, применяется X-образная разделка. Соединение достаточно прочное.
  • Соединение внахлестку применяется в условиях нехватки места для обычного сварного шва. Толщина свариваемых деталей не больше 10 мм. Один из вариантов соединения внахлестку – прорезное соединение.
  • Угловые соединения могут быть торцевыми или «в лодочку». Угловые соединения обваривают с 2 сторон, при несоблюдении правил выполнения соединения есть опасность проплавления металла смежной поверхности шва.
  • Тавровые соединения – наиболее сложный вариант соединения заготовок, он требует высокой квалификации от мастера-сварщика. При данном способе сварки вероятность дефекта гораздо выше, чем при прочих типах соединений. Соединение осуществляется в несколько проходов.
  • Соединения, выполненные под заклепки, оптимальны при условии отсутствия требований к герметичности соединения. После сваривания заготовок место соединения шлифуется.

Параметры неугловых сварочных швов

Основные параметры сварочного соединения:

  • ширина соединения – е, этот параметр представляет собой расстояние между заметными линиями сплавления с лицевой стороны сварочного соединения;
  • выпуклость шва – q, это расстояние между плоскостью, проходящей через границы шва с основным металлом и самой высокой выступающей точкой сварного соединения;
  • глубина провара – h, это максимальная глубина расплавления металла, а также свариваемых элементов шва;
  • толщина сварочного шва – с представляет собой сумму выпуклости шва и глубины проплавления;
  • зазор – b это расстояние от торца одного свариваемого элемента до другого. Зазор может составлять 0-5 мм в зависимости от толщины металла;
  • толщина свариваемого металла – S.
Читать еще:  Нужно ли утеплять деревянный дом

Для определения параметров сварного шва существуют и такие более расширенные характеристики: коэффициент формы шва (допустимые пределы значения 0,8-4); коэффициент выпуклости сварочного соединения (диапазон 7-10).

Важно следующее. Для получения оптимальной глубины провара и ширины сварного шва важно очень точно подбирать способ и режим сварки с учетом параметров свариваемых заготовок.

Параметры угловых швов

Для угловых швов также выделяются геометрические параметры, которые определяют технологические особенности соединения:

  • катет шва – k определяет самое короткое расстояние от поверхности одной заготовки до линии границы соединения на второй заготовке;
  • выпуклость шва – q аналогично похожему параметру в неугловых соединениях;
  • расчетная высота шва – p длина перпендикуляра от точки максимального проплавления в месте соединения свариваемых деталей до гипотенузы наибольшего прямоугольного треугольника, который вписан во внешнюю часть углового шва;
  • толщина шва – a представляет собой расстояния от точки максимального проплавления до поверхности шва. Если шов вогнутый, стоит учитывать уровень вогнутости.

Параметры угловых швов отображены на рисунке ниже.

Прочие классификационные признаки сварных швов

По конфигурации различают следующие виды сварных швов: продольные – прямолинейные и криволинейные, кольцевые.

  • Сварка продольных швов на заготовках значительной протяжённости требует тщательной подготовки металла, предназначенного для сварки. Поверхность заготовок не должна быть волнистой, заусенцы кромок необходимо зачистить. Сварка продольных швов осуществляется при обязательной зачистке кромок от ржавчины, грязи и других загрязнений, а также удалении влаги с их поверхности.
  • Сварка кольцевых швов, особенно при малых диаметрах изделия, требует корректировки сварочного режима, применяемого для продольных швов металла такой же толщины. В случаях малых диаметров качественное формирование шва достигается снижением сварочного тока.

По форме наружной поверхности сварные швы бывают выпуклыми, вогнутыми и плоскими. Плоские и вогнутые швы хорошо работают при динамических нагрузках благодаря отсутствию ощутимого перехода от шва к основному металлу.

По условиям работы сварные швы разделяют на рабочие, непосредственно воспринимающие нагрузки, и соединительные, предназначенные для скрепления частей детали или конструкции.

Форму подготовки кромок под сварку характеризуют следующими параметрами (см. рис. 1).

— угол разделки кромок ?;

— зазор между стыкуемыми кромками а;

— величина притупления кромок S;

— длина скоса листа (L) при соединении металлов разной толщины;

— смещение кромок относительно друг друга б.

Угол разделки кромок выполняется при толщине металла свыше 3 мм, так как в противном случае может возникнуть непровар по сечению сварного соединения, а также перегрев и пережог металла. Если разделка кромок отсутствует, для обеспечения нормального провара приходится увеличивать величину сварочного тока.

Рис. 1. Элементы геометрической формы:
а — подготовки кромок под сварку, б — швы

Разделка кромок дает возможность проводить сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает сварочные напряжения и деформации.

Величина зазора между стыкуемыми кромками зависит от толщины металлов, марки металлов, способа сварки и других факторов. Правильно выбранный зазор обеспечивает качественный провар по сечению сварного соединения.

Длиной скоса листа регулируют плавность перехода от толстой детали к более тонкой, что способствует уменьшению напряжений в сварных конструкциях.

Притупление кромок осуществляется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки, когда выполняется корневой шов. Если притупление отсутствует, это вызывает образование при сварке прожогов.

Смещение кромок ухудшает прочность сварного соединения, а также способствует возникновению непровара и концентраций напряжений.

Шов сварного соединения геометрически характеризуется следующими параметрами:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector