Сварочные швы: полная классификация сварных соединений, преимущества и недостатки

Обычно при сборке металлоконструкций в чертежах обозначены места соединений для сварки. правильно ее выполнить, помогут знания видов сварных швов и умение сваривать в необходимом пространственном положении. Сварочный шов представляет собой неразъемное соединение, выполненное сплавлением кромок соединяемых деталей с помощью электрода ручного, полуавтоматического и автоматического оборудования. в работе необходимо выполнять правила геометрии шва: ширину, изогнутость, выпуклость шва и корень стыка. А также: правильно выбрать угол наклона электрода и силу тока, обладать нужным уровнем мастерства. Если толщина соединяемых листов разная, следует держать электрод под углом 60 градусов к поверхности детали большей толщины. Перед работой поверхности плотно притягивают друг к другу, поскольку наличие зазоров ослабляет сварочный шов. Подрезы - это дефекты в виде канавки, проходящей параллельно шву, появление которых является следствием избыточной длины дуги в сочетании с маленьким напряжением или иной ошибки при сварке.

Сварочные швы — это основа многих конструкций в современном машиностроении и строительстве. Качество сварки напрямую определяет надежность и долговечность изделий. В этой статье мы рассмотрим характеристики сварочных швов, методы их испытаний и контроля качества.

Чтобы усилить и заполнить места стыковки используют присадочный металл, смешанный с основным. Процесс расплавления ведется:

• покрытым плавящимся электродом (для ММА сварки);
• вольфрамовым электродом (для метода TIG);
• проволокой от горелки (для MIG сварки).

Шлаковую корочку, образованную при ручной дуговой сварке или при электросварке с флюсом, отбивают специальными молотками.

Один кабель от источника тока подключается к изделию в качестве массы, а второй с держателем или горелкой находится в руках сварщика. Благодаря температуре дуги порядка 5000 градусов плавится металл и выполняются стыки. Сварочные соединения выполняются быстро и прочно, поэтому широко используются на стройке, в автомобилестроении и судостроении.

Технологии сварки и инструменты

Современные технологии сварки требуют использования профессионального оборудования. Среди наиболее распространенных инструментов и станков выделяют инверторы, которые обеспечивают стабильность тока и качество шва. Для резки и подготовки кромок применяют станки с высоким давлением и технической точностью.

Контроль качества сварочных швов

Контроль качества сварных соединений является обязательной частью производственного процесса. Он включает визуальный осмотр, проверку на наличие дефектов типа непроваров или шлаковых включений, а также более сложные методы, такие как ультразвуковое исследование. Подвергая швы детальной проверке, специалисты обеспечивают их надежность и безопасность.

Применение и эксплуатация

Сварные изделия применяются в самых разных сферах: от строительства зданий до создания сложных технологических установок. При этом очень важно учитывать условия эксплуатации изделий. Влияние агрессивных сред, механические нагрузки и температурные колебания должны быть учтены при выборе типа и способа сварки.

Классификация

Сварные соединения делятся на несколько типов в зависимости от формы подготовленных кромок и расположения частей свариваемых деталей. Например, швы "встык" и "внахлест" часто применяют в строительстве металлических конструкций. Также широко используются угловые швы, где металл сваривается под углом, формирующим треугольником или полумесяцем.

Свойства каждого вида сварочного шва указаны в ГОСТ 5264-80.

Сварные швы бывают:

• стыковыми, обозначаемые буквой "С", получаемые в результате примыкания торцевых поверхностей и проваривания с одной или двух сторон в зависимости от толщины металла и требуемой прочности соединения. В ГОСТе 16037-80 описываются разновидности стыковых швов труб, которые могут соединяться по прямой линии или с уклоном, технология соединений с изгибом и ответвлением. в процессе стыковой сварки в кислородной среде образуется большое количество оксидов — чем больше площадь шва, тем ниже качество соединения. Среди достоинств этого вида следует отметить, что необходимость использования дополнительных материалов является минимальной;



Плюсы

• небольшой расход материала;
• высокая скорость работы;
• простота выполнения;
• надежность;
• долговечность соединения.



Минусы

• необходимость предварительной обработки соединяемых кромок.


• угловыми, обозначаемые буквой "У", провариваемые внутри двух заготовок, расположенных под углом, однако для большей прочности свариваются и снаружи угла. Угол между деталями может быть любой, но чаще всего – прямой;



Плюсы

• возможность сваривать многосоставные угловые конструкции.



Минусы

• сложность процесса;
• необходимость выполнения скосов;
• важность соблюдения геометрии внутреннего и внешнего угла.


• тавровыми, обозначаемые буквой "Т", привариваемые торец одной заготовки к плоскости другой соединяемые как с левой, так и с правой стороны, односторонними или двухсторонними. по госту существует 9 видов исполнения тавровых швов, для которых требуется глубокое проплавление, выполняемое путем применения автоматического вида сварки;



Плюсы

• обеспечивает жесткость конструкции для всех видов опорных конструкций.



Минусы

• необходимость тщательной подготовки заготовок;
• важность правильной установки и удержания свариваемых деталей.


• нахлесточными, обозначаемые буквой "Н" после наложения друг на друга детали частично привариваются внахлест. При сваривании узких деталей, например, два прута арматуры соединяют торцами, крест-накрест или внахлест (ГОСТ 14098-2014);



Плюсы

• простота выполнения;
• большая скорость;
• не нужна подготовка кромок;
• нет риска прожога изделий;
• высокая прочность соединения;
• влагонепроницаемость.



Минусы

• большой расход металла изделий и присадочного материала.


• торцевыми - привариваемые детали разной толщины и формы боковыми поверхностями под углом от 0 до 30 градусов. Предварительно выполняют разделку кромок под односторонние скосы;



Плюсы

• простота выполнения;
• невысокий риск прожога;
• надежность соединения.



Минусы

• большой расход металла и электродов;
• опасность развития коррозии при некачественной сварке.

Для подбора оптимальной техники сварки важно определить вид сварочного шва по параметрам.

Сварное соединение состоит из нескольких зон, включая наплавление, сплавление и термическое воздействие.

• зона плавления представляет собой сварной шов;
• зона сплавления ― область между швом и нагретым металлом насыщается элементами флюса;
• зона термического воздействия – область с обеих сторон по всей длине шва.

Знание особенностей сварного шва помогает при выборе метода сварки, во избежание деформации и разрушения конструкции.

Швы бывают:

• по форме - выпуклыми и плоскими;
• по протяженности - сплошными и прерывистыми швы;
• по расположению свариваемых поверхностей - горизонтальными, вертикальными, потолочными и нижними.

По положению в пространстве

• нижний шов является самым распространенным и простым. Заготовки располагают на ровной поверхности внизу, поэтому расплавленный металл не растекается за пределы сварочной ванны при любом методе сварки;
• горизонтальный шов является сложным из-за вертикального положения деталей. главная проблема в производстве этого вида шва — высокая вероятность стекания металла после расплавления. Для эффективной работы, предварительно стачивают обе кромки, чтобы получить V-образную выемку. Важна правильная настройка сварочного тока: из-за слишком высокого значения возможны прожоги, а из-за низкого ― непровары. для того чтобы не появились прожоги, нужно контролировать скорость движения рабочей части и силу тока;
• вертикальный шов выполняется при соединении вертикально расположенных заготовок. Сварку лучше производить снизу вверх. Проблему стекания расплавленного металла можно решить, используя метод сварки короткой дугой. при такой сварочной конфигурации расплавленному металлу некуда вытекать, благодаря чему соединение получается равномерным и прочным;
• потолочный шов является наиболее сложным и опасным в исполнении из-за падения окалины и капель расплавленного металла. Сваривают детали короткой дугой, держа под прямым углом электрод, действуя равномерно и быстро.

По траектории движения электрода

Положение электрода во время сварки влияет на качественные характеристики шва

• поступательное движение сверху вниз для удержания длины дуги, усиления провара корня шва и небольшого по ширине шовного валика;
• продольное движение по оси шва для получения узкого валика в зависимости диаметра электрода. Чтобы соединение стало надежнее к прямолинейному добавляют колебательные движения;
• колебательные движения поперек оси шва для улучшения сплавления кромок, расширения шва, усиления соединения.

По степени выпуклости

• выпуклые швы представляют собой усиленные швы, чтобы выдержать повышенную нагрузку. используют присадочный материал, обильное наплавление электрода или многопроходную сварку. Этот тип соединения обычно применяется в сборке несущих конструкций.



Преимущества

• высокая прочность соединения;
• устойчивость к нагрузкам.



Минусы

• большой расход материалов;
• не очень эстетичны;
• требуют тщательной постобработки.


• плоские швы представляют собой нормальные за счет ровной области соединения;



Плюсы

• эстетичный внешний вид;
• требуют меньше обработки;
• экономичны.



Минусы

• менее прочные, чем выпуклые.


• вогнутые швы представляют собой специально ослабленные швы с углубленной поверхностью для сварки тонкого металла. Соединение отличается меньшей прочностью, не подходит для нагружаемых конструкций;



Плюсы

• экономичные;
• поддерживают легкость и пластичность изделий из тонких металлов.



Минусы

• плохо переносят нагрузку.

Сварные швы по отношению к действующей нагрузке делятся на:

• фланговые, продольная ось которых совпадает с вектором действующих усилий;
• лобовые, направление которых перпендикулярно вектору действующих сил;
• косые, ось которых по отношению к вектору действующей нагрузки направлена под углом меньше 90º;
• комбинированные швы на разных участках могут иметь различное направление по отношению к внешним усилиям.

В зависимости от количества проходов сварные швы бывают: однопроходными и многопроходными (многослойные).

По длине и характеру протяженности

В зависимости от длины сварные швы могут быть короткие (до 250 мм), средние (250–1000 мм) и длинные (более 1 м).

• сплошные ― непрерывные, полностью заполняют стыковое пространство. Могут быть односторонними и двусторонними;
• прерывистые выполняются с небольшими интервалами. Могут быть односторонними и двусторонними. Во втором случае возможны варианты:
• точечные ― выполняются для прихватывания краев деталей перед основной сваркой, а также при работе контактным способом;
• шахматные ― сварка с обеих сторон производится равными по длине отрезками, которые смещены по отношению друг к другу в шахматном порядке;
• цепные ― одинаковые по длине отрезки располагаются с обеих сторон аналогично.

Что влияет на качество сварного соединения

• правильный выбор силы тока;
• качеств электродов (обмазка, металл стержня);
• техника выполнения и опыт сварщика;
• дополнительные функции сварочного аппарата, облегчающих сварку;
• доступность зоны соединения.

Сварка — это сложный технологический процесс, требующий высокой квалификации специалистов и строгого соблюдения технологических требований. Правильно выполненные сварные швы гарантируют долговечность и безопасность конструкций. Если у вас возникли вопросы или нужно заказать качественные сварочные работы, вы можете связаться с нашей компанией по телефону или через форму обратной связи на сайте.