Все типы сварных соединений и виды сварных швов по гост

Что же такое пространственное положение при сварке?

Разные стандарты имеют следующие определения для термина «положение при сварке»:

• положение сварного шва в пространстве, определяемое углами наклона оси и поворота лицевой поверхности сварного шва относительно горизонтальной плоскости. (ГОСТ Р ИСО 6947 и ISO 6947)
• соотношение между сварочной ванной, соединяемыми элементами и источником тепла в процессе сварки. (AWS A3.0)
• положение при сварке определяется углом наклона продольной оси шва и углом поворота поперечно оси шва относительно их нулевых значений. (ГОСТ 11969)

Положение при сварке, ввиду силы тяжести, непосредственно влияет на характер переноса расплавленного металла электрода в сварочную ванну и сварщику в процессе сварки необходимо это учитывать и изменять режимы сварки, технику колебаний электродом и другие параметры. Самыми известными являются нижнее, горизонтальное, вертикальное и потолочное положения, но существует ряд других позиций, которые имеют свои обозначения, о чем и пойдет речь далее.

Нижнее положение

С нижнего положения начинаются первые шаги в обучении всех начинающих сварщиков поскольку оно является самым легким. Сварка выполняется сверху при этом деталь расположена горизонтально. Под действием силы тяжести расплавленный металл течет вниз и равномерно растекается в сварочной ванне.

Вертикальное положение

При вертикальном положении ось сварного шва расположена вертикально, а сварку фактически проводят горизонтальным способом от кромки до кромки. При этом расплавленный металл под действием силы тяжести будет стремиться течь вниз, что влечет за собой его скопление в одной точке, а не равномерное распределение по всей ширине валика.

Горизонтальное положение

По сравнению с нижним и вертикальным, горизонтальное положение является более сложным и сварщику потребуется больше навыков и умений, чтобы выполнить качественный шов. Ось сварного шва расположена горизонтально, и основная проблема заключает в том, что расплавленный металл сварочной ванны стремиться вытечь вниз из-за этого часто образовываются дефекты сварных швов в виде подрезов.

Потолочное положение

В потолочном положении сварка выполняется в самой неудобной позиции — сверху над головой и требует высокой квалификации сварщика. Прежде чем приступить к сварке потолочных швов необходимо освоить сварку во всех остальных пространственных положениях. Расплавленный металл сварочной ванны стремиться вытечь вертикально вниз, поэтому в процессе сварки необходимо следить чтобы поверхностное натяжение расплавленного металла было больше силы тяжести и металл оставался в сварочной ванне. В процессе сварки необходимо стараться, чтобы сварочная ванна была как можно меньше.

Способы нанесения

К методам нанесения относятся:

Горизонтальный тип. По правилам можно наносить шов как с права на лево, так и в обратную сторону

Тут важно соблюдать приемлемый угол наклона, поскольку излишки расплавленного металла будут вытекать наружу. Если у человека мало навыков, то всю процедуру можно выполнить за 2-3 прохода.
Вертикальный тип

Рабочая поверхность может располагаться в потолочной или настенной зонах. Сварочные соединения также можно делать двумя методиками: сверху вниз, и снизу вверх. Однако выбирать лучше первый вариант, поскольку тепло от дуги способствует высокому прогреванию сплава.
Потолочный тип. Выполнять весь процесс нужно очень быстро, сохраняя стабильный темп ведения стержня. Также для сохранения сплава в шве потребуется делать вращательные движения. Следует отметить, что текущая разновидность является самой сложной, и приступать к работе следует после получения необходимого опыта.

Типизация сварочных швов по способу нанесения

С первого раза тяжело понять, какие бывают разновидности, и изучить все технологии. Но регулярная практика сделает из любого новичка настоящего профессионала.

Оборудование

Потолочные швы методом сварки выполняются с помощью обычного трансформатора или инвертора. Отличием инвертора, дающим ему преимущество, является наличие стабилизатора, выпрямителя низкой и высокой частоты, блока управления, рабочего шунта, датчика тока. С помощью электронного регулятора имеется возможность регулировать силу тока в большом диапазоне. Наличие двойной изоляции является защитой от поражения током. Достоинством является компактность устройства и его небольшой вес.

Существует три типа сварочных инверторов:

1. Бытовой. Применяют для металлов, имеющих толщину не более 3 мм.
2. Полупрофессиональный. Свариваются изделия толщиной, не превышающей 6 мм. Имеет повышенную мощность. Требует небольшие перерывы для охлаждения.
3. Профессиональный. Может работать без перерыва 6-8 часов.

Электроды выбирают в зависимости от свариваемого материала. Сварка потолочного шва электродами предполагает их диаметр — 3-4 мм. Чтобы уменьшить количество брызг, перед началом сварки они должны быть хорошо высушены.

Виды сварных соединений

В зависимости от того как расположены заготовки между собой к основным видам сварочных соединений относят:

• стыковые;
• угловые;
• нахлесточные;
• тавровые;
• торцевые.

Типы сварных соединений: а) стыковое; б) угловое; в) тавровое; г) нахлесточное; д) торцевое

Стыковые

Самые простые по выполнению швы даже для начинающих сварщиков. Ими соединяют заготовки, примыкающие друг к другу торцами, размещенные в одной плоскости или на ровной поверхности. При сварке деталей с разной толщиной допускается смещение поверхностей. Стыковым способом сваривают конструкции из листового проката, резервуары, трубы. Сравнительно с другими сварными соединениями сокращаются сроки выполнения работы и расход материалов, но нужно тщательно подготавливать кромки.

Способы выполнения стыковых соединений

Угловые

Это сварные соединения двух металлических деталей под любым углом. Если заготовки разной толщины, толстостенную размещают снизу, чтобы на тонкой не появились прожиги и подрезы, сварочную ванну создают за счет плавления металла толстой заготовки. Для повышения прочности соединения швы накладывают с обеих сторон. Внутренний угол сваривают малым током, чтобы снаружи не образовалось закругление.

Угловые сварные соединения удобно выполнять способом «в лодочку». Заготовки прихватывают под нужным углом, затем устанавливают так, как будто это плывущий кораблик. После расплавления металл будет равномерно растекаться по обеим сторонам без образования дефектов.

Угловым способом сваривают каркасы небольших строений, емкости, навесы, кузова грузовиков. Кроме этого устанавливают детали конструкций в труднодоступных местах.

Способы выполнения угловых соединений

Нахлесточные

Такими сварными швами соединяют параллельно расположенные металлические пластины, которые наложены одна на другую с небольшим перекрытием. Для повышения прочности на разрыв и предотвращения проникновения влаги внутрь сварку выполняют с обеих сторон. Этим способом можно соединять листы толщиной до 12 мм. Для выполнения нахлесточных соединений от сварщика не требуется высокая квалификация, так как нет опасности прожога и не нужно подготавливать кромки. Недостатком считают повышенный расход металла.

Способы выполнения соединений внахлест

Тавровые

Это сварное соединение торца одной детали с боковой поверхностью другой под прямым или небольшим углом. Если толщина заготовки больше 4 мм сварка проводится с обеих сторон с тщательной подготовкой кромок вертикальной пластины. Тавровые соединения применяют преимущественно при сборке несущих конструкций. Поэтому, если есть возможность изменения положения, сварку ответственных узлов лучше выполнять «в лодочку».

Способы выполнения тавровых соединений

Торцевые

При выполнении таких соединений сваривают торцы заготовок, которые плотно примыкают одна к другой или расходятся от места стыка под углом не больше 30⁰. Способ применяют при производстве кожухов, вентиляционных коробов, контейнеров, металлических шкафов и пр. К достоинствам торцевого типа сварочных соединений относят низкую вероятность образования прожогов и внутренних напряжений, вызывающих деформацию. Недостатками считают завышенный расход материала и появление коррозии при проникновении воды между листами через дефекты шва.

Технология

Сварка потолочных швов предполагает применение различных методик. При всех способах необходимо выполнение общих требований:

1. Если толщина свариваемой детали превышает 5 мм, то формируют скос в форме буквы «V».
2. Перед началом процесса сваривания детали следует прижать друг к другу как можно плотно, с минимальным зазором. При выполнении этого требования первый проход можно формировать, не совершая электродом колебательных движений.
3. Поднося электрод к месту сварки, выдерживают угол 45 градусов.
4. Для повышения точности новички могут использовать половинки электродов.
5. Работа прерывистыми короткими дугами даст возможность расплавленным каплям быстро остывать. В результате они не будут падать вниз, а прочно сцепятся с местом соединения.

Выполнение требований того, как варить дуговой сваркой потолочный шов обеспечит его прочность и хороший внешний вид сварного шва.

Полумесяц

Такой метод наименее сложен и может быть использован, как потолочная сварка для начинающих.

Положение электрода относительно верхней поверхности — 90-130 градусов. Название способ получил благодаря тому, что сварщик совершает движения, напоминающие полумесяц. Поскольку при этом способе приходится формировать шов за несколько проходов, времени требуется достаточно много. Чтобы избежать подтеков, не следует делать валики слишком широкими. Необходимо все время следить за скоростью процесса. Преимуществами является простота и высокая точность.

Обратно-поступательный

Способ предполагает сварку шва за несколько проходов.

Вначале выполняют корневой шов с помощью электрода, обладающего диаметром 3 мм. Ток при этом не должен быть слишком большой.

Лесенка

Как и при способе полумесяцем положение электрода по отношению к верхней поверхности составляет угол 90-130°С.

Способ лесенкой удобен при выполнении длинного сварного шва. Главная особенность — периодическое отведение в сторону электрода для застывания металла, что препятствует его растеканию.

Дефекты сварных соединений при неправильных расчетах

В случае со сварочными металлоконструкциями следует понимать, что эффективная и безопасная их работа и расчет угловых сварных швов, стыковых, тавровых или нахлесточных непосредственно взаимосвязаны между собой. Если проигнорировать или же неправильно выполнить исчисления, то существенно повышаются риски образования дефектов и неточностей в готовом изделии.

Чаще всего возникают следующие браки:

• подрезы. Образуются по линии соединения или возле него канавки, приводящие к быстрому разрушению конструкции;
• поры. Визуально они практически незаметны, возникают вследствие проникновения газов, образующихся в процессе плавления электрода и металла;
• непровары. Участки, на которых недостаточно расплавился металл, в результате чего на варочном стыке возникли пробелы;
• сторонние включения. Одна из наиболее опасных ошибок, вследствие которой значительно понижается прочность соединения и со временем в нем возникают трещины;
• холодные и горячие трещины. Первые образуются после остывания конструкции из-за окисления в процессе плавления. Вторые возникают в процессе плавления металла при нарушении сварочной технологии, например, при неправильном выборе электродов.

Избежать всех этих дефектов можно если предварительно выполнить вычисления по существующим формулам. Это поможет создать качественные соединения, способные выдерживать критические нагрузки и усилия при эксплуатации конструкции.

Соединения

Сварные соединения разделяются на различные виды.

Виды сварных соединений:

1. Стыковые. Детали располагаются в одной и той же плоскости.
2. Угловые. Детали, подлежащие соединению, располагают под необходимым углом. Наиболее распространенным является прямой угол.
3. Тавровые. Торец одной детали располагают перпендикулярно или под небольшим углом по отношению к основной поверхности второй детали.
4. Нахлесточные. Положение деталей в пространстве — параллельное. При этом одна деталь частично налегает на другую.
5. Торцевые. Воедино сваривают два торца элементов.

Сварной стыковой шов применяется для сварки трубопроводов, различных труб и металлических листов. Сварке подлежат торцовые поверхности. Сварка встык требует проведение подготовительных работ, которые заключаются в тщательной подгонке торцевых поверхностей друг к другу. Для обеспечения точности может применяться предварительный подварочный шов. Сварку встык можно осуществлять как на весу, так и на подкладке — стальной или медной. При стыковых соединениях возможны различные виды скосов кромок или сварка без них.

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.

Порядок сварки толстостенного металла

Сварной шов может выполняться за один проход, в этом случае он называется однослойным. При большой толщине сварку производят в несколько проходов, в результате которых валики последовательно накладываются друг на друга. Такой шов называют многослойным. При сварке соединений из толстостенных материалов свыше 20 мм когда есть опасность возникновения после сварочных напряжения, деформаций, сталей склонных к закалке с плохой свариваемостью, разделку заполняют с применением специальных приёмов «горкой» или «каскадным».

При сварке “горкой” направляют первый валик небольшой длины 200-300 мм, затем второй, перекрывающий первый и имеющий в 2 раза большую длину. Третий слой перекрывает второй и длиннее его на 200-300 мм. Так производят сварку до полного заполнения разделки. От получившийся “горки” сварку производят таким же способом далее. Так достигаться более медленное охлаждение металла в зоне сварке, что препятствует образованию трещин.

Сварка «горкой»

Сварка за одни проход проще и экономичней, но металл шва при этом получается с более низкими механическими свойствами из за увеличенной зоны перегрева и столбчатой структурой металла. При многопроходной или многослойной сварке получается эффект термообработки накладываемый валик отжигает предыдущий, в результате структура получается мелкозернистой.

Имеющиеся положения

Пространственные положения при сварке имеют четыре варианта. Наиболее легко выполнимое из них — горизонтальное нижнее положение. Наиболее трудным считается тоже горизонтальное положение шва, но располагающееся наверху, и имеющее название полочного. Шов в горизонтальном направлении не обязательно выполняют внизу или наверху. Он может располагаться в центре вертикальной стенки. Оставшийся вариант принадлежит вертикальному положению.

Различные положения сварки в пространстве имеют свои нюансы при выполнении сварки. От вида положений зависит расположение электродов.

Нижнее

Такое положение является самым желанным для любого сварщика. Этот вариант применяют, когда свариваются несложные детали небольшого размера или, если к качеству шва не предъявляются строгие требования. Положение электрода при этом виде является вертикальным. В этом положении возможно сваривание, как с одной стороны, так и с двух.

На качество шва в нижнем положении оказывают влияние толщина свариваемых деталей, размер зазора между ними, величина тока. Этот метод имеет высокую производительность. Недостатком является возникновение прожогов. При нижнем положении можно использовать способы стыкового и углового соединений.

Горизонтальное

При таком виде соединяемые элементы находятся в вертикальной плоскости. Сварной шов расположен горизонтально. Электрод принадлежит горизонтальной плоскости, но расположен перпендикулярно шву. Затруднение при работе вызывает возможное расплескивание жидкого металла из сварочной ванны и попадание под действием собственного веса прямо на расположенную внизу кромку. Перед началом работы необходимо произвести подготовительные работы, а именно, подрез кромки.

Вертикальное

Свариваемые детали располагают в вертикальной плоскости таким образом, чтобы шов между ними также был вертикальным. Электрод при этом расположен в горизонтальной плоскости перпендикулярно шву.

Сохраняется проблема падения вниз капель раскаленного металла. Работу следует выполнять исключительно на короткой дуге. Это предупредит попадание жидкого металла в кратер шва. Рекомендуется применение электродов с покрытием, увеличивающим вязкость содержимого сварной ямы. Это будет значительно уменьшать стекание расплавленного металла вниз.

Из двух существующих способов перемещения по возможности следует выбирать движение снизу наверх. Тогда неизбежно стекающий металл будет при застывании образовывать ступеньку, препятствующую дальнейшему его сползанию. Это занимает длительное время. При использовании способа сверху вниз производительность увеличивается за счет снижения качества шва.

Потолочное

По сути, является горизонтальным швом, расположенным в неудобном для работы месте. Сварщику приходится длительное время пребывать в сложной позе с вытянутой рукой. От квалификации это, понятное дело, не зависит, но у опытных мастеров имеются свои приемы, облегчающие процесс сварки в этом положении. В любом случае необходимо периодически делать перерывы.

Положение при сварке деталей будет горизонтальным, а электрода — вертикальным. Шов расположен внизу кромок. Главный риск получения некачественного шва заключается в том, что жидкий металл стекает вниз, но не всегда попадает в сварочную ванну.

При потолочном способе ведения сварки следует использовать небольшой ток и минимально короткую дугу. Электроды должны иметь небольшой диаметр и тугоплавкое покрытие, удерживающее капли металла за счет поверхностного натяжения. Этот вид сварки является особенно нежелательным, когда предстоит соединение деталей малой толщины.

Виды швов

Угловые швы при сварке в зависимости от их особенностей бывают различных видов:

• внахлест;
• стыковые;
• тавровые;
• торцевые;
• угловые.

Соединения могут быть: без скоса кромок, со скосом одной кромки, двумя скосами.

Сходство имеется у таврового и углового видов. Тавровый шов получается при прикладывании торца одной детали к поверхности другой таким образом, чтобы конфигурация представляла собой перевернутую букву «Т». Отличие углового соединения от таврового состоит в том, что стыковка у углового вида осуществляется так, чтобы получилась буква «Г».

По сути, угловой шов является разновидностью таврового. Требования к их сварке различий не имеют. Тонкость состоит в том, что если соединяются детали неодинаковой толщины, то следует сделать наклон к более толстой. Тогда больший нагрев придется на нее и снизится вероятность прожига тонкой детали.

Угловое нахлесточное соединение образует угол, одной из сторон которого является торец одной из деталей. Классификация угловых швов зависит также от длины, способа укладки, количества сторон и слоев. В зависимости от направления они бывают вертикальными и горизонтальными. Кроме сплошного шва применяется прерывистый, когда он выполняется отдельными отрезками и даже точечно.

Что такое сварочное соединение

Новички ошибочно полагают, что понятия сварной шов и соединение равноценны. На самом деле шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры. К ним относят:

1. Один или несколько швов, которые образуются при плавлении только основного или с добавлением присадочного металла.
2. Зону сплавления, расположенную между сварным швом и основным металлом деталей. Она не нагревается до температуры плавления, но может насыщаться элементами, которые вводят в сварочную ванну электродами или флюсом. Поэтому по составу отличается от основного металла.
3. Зону термического воздействия. Это полоса, примыкающая к зоне сплавления, где под действием температуры изменились свойства металла.

Схема сварного соединения: 1 — сварной шов; 2 — зона сплавления; 3 — зона термического влияния; 4 — основной металл

По пространственному положению

Последующая классификация швов и соединений осуществляется по месту наложения в пространстве. Их делят на:

• Нижнее. Часто встречается на заводах и крупных производствах. Обеспечивает равномерное распределение расплавленного металла, с минимальным количеством потеков и наплывов. Чтобы сваривать большие изделия в нижнем положении применяются вращающиеся кондукторы. Электрод или горелка всегда направлен сверху вниз. Так можно выполнять все виды стыков по способу соприкосновения друг с другом (углом, внахлестку, и т. д.).
• Вертикальное. Отличается повышенной сложностью и требует определенных навыков. Применяется при сварке труб (прохождении швов по бокам) или скреплении больших конструкций, за невозможностью перевернуть их для нижнего положения. Требует большего времени для наложения шва, меньшей силы тока, и прерывистой дуги, для предотвращения потеков. Электрод направляется снизу вверх. Так же ведется и сварка.
• Горизонтальное. Используется при соединении вертикальных труб или листов металла. Чревато потеками при медленном ведении шва, или не проваренными местами при быстром проходе. Для удобства стороны выставляются со смещением в 1 мм, чтобы образовалась «ступенька» для задержки накладываемого металла. После наложения шва разницу в выступлении поверхностей на 1 мм не видно.
• Потолочное. Самое трудное для сварщиков, но доступное после того, как специалист освоит вертикальный метод. Шов наносится прерывистой дугой, на меньшей силе тока. Используется при сварке труб, когда возможность провернуть изделие отсутствует. Активно применяется на строительных площадках в монтаже потолочных швеллеров и балок.

Горизонтальные соединения

Сварка горизонтальных швов на вертикальной поверхности осуществляется слева направо и наоборот. В данном варианте ванна будет стекать в нижнюю кромку. Техника выполнения соединения предполагает наклон электрода под большим углом, зависящем от величины тока.

Существует несколько полезных советов, при выполнении которых сварка горизонтального шва будет осуществлена наиболее качественно:

• лучше класть сварочный шов слева направо;
• электрод следует расположить немного назад на шов;
• дугу зажигают на нижней кромке и после этого переводят на верхнюю;
• движение стержня осуществлять по спирали.

В случае стекания металла вниз, следует перемещать электрод быстрее, уменьшив нагрев детали. Выполнять работу можно и с отрывом дуги. В моменты отрыва металл будет успевать охлаждаться, в результате чего он прекратит стекать. Снижение силы тока обеспечивает такой эффект.

Следуя предложенным выше советам, можно научиться формировать качественные горизонтальные соединения ручной дуговой сваркой.