Техника сварки стыковых и угловых швов

Техника сварки стыковых и угловых швов

Техника сварки угловых швов (тавровых)

Обновлено: 2.10.2011 — 21:28

Угловые швы (или валиковые) применяются при Т-образных (тавровых) соединениях и соединениях внахлестку и являются очень распространёнными в сварных конструкциях.

Сварка тавровых соединений в нижнем положении производится так, что одна плоскость свариваемого изделия горизонтальна, а другая вертикальна и шов накладывается в прямой угол между этими поверхностями.

При тавровом соединении, если толщина вертикального листа не превышает 12 мм, специальной обработки кромок не требуется, только нижнюю кромку вертикального листа необходимо обрезать так, чтобы стык не имел зазоров больше 2 мм.
В тавровых соединениях с толщиной вертикального листа от 12 до 25 мя делается V-образная подготовка. При толщине вертикального листа от 25 до 40 мм делаются односторонние U-образные скосы кромок, а при большей толщине-двусторонние V-образные скосы кромок.

Наибольшую опасность при сварке угловых швов представляет возможность непровара одной из сторон, а также непровар угла. Поэтому при сварке углового шва электрод располагают в плоскости, делящей угол пополам, и концу электрода сообщают поперечные колебательные движения для расплавления металла кромок. Сварка угловых швов бывает однослойная и многослойная. Однослойная применяется в том случае, если катет шва не превышает 10 мм.

Техника наложения углового шва заключается в следующем: Дугу возбуждают на нижнем листе, отступив от вершины угла на 3-4 мм больше, чем катет шва (точка А), затем дугу ведут от точки А к вершине угла, в точку В, где её несколько задерживают для лучшего проплавления вершины угла; далее дугу поднимают на высоту, равную катету шва по вертикальной стенке (а при многослойной сварке-на высоту, равную катету первого слоя шва), и по ней передвигают назад на некоторую величину. После этого дугу несколько быстрее, чем при подъеме, опускают на горизонтальный нижний лист и доводят на нём толщину шва на величину катета. Отсюда по нижнему листу дугу передвигают вперёд до границы кратера и по ней направляют в вершину угла, снова задерживая дугу на некоторое время для лучшего проплавления вершины; затем поднимают вверх, возвращают назад на ту же величину а, спускают вниз- и повторяют весь процесс в прежнем порядке.
Ни в коем случае нельзя начинать сварку в точках В или С, так как в этом случае расплавленный металл с электрода наплывает на нерасплавленный ещё основной металл нижнего листа и перекрывает вершину угла, из-за чего а получается непровар, опасный тем, что его можно обнаружить только сломав шов.

При сварке толстопокрытыми электродами или на повышенных величинах тока образуется большая ванна расплавленного металла, вследствие чего накладывание угловых швов обычным способом затруднительно, так как при этом большая часть расплавленного металла стекает на горизонтальную поверхность и шов получается неправильного сечения. Во избежание этого рекомендуется свариваемое изделие располагать так, чтобы обе поверхности были наклонены к горизонту под углом в 45°, т. е. сварку производить в лодочку.

SQL запросов: 4 | Генерация страницы: 0.04 сек

Типы сварных соединений и швов

В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов различают следующие виды соединений.

Стыковое соединение. Образовать стыковое соединение могут элементы одинаковой (рис. 5-2, а) или различной толщины (рис. 5-2, б). Толщина металла неограничена. Если сопрягают листы различной толщины, то на более толстом из них делают скос с одной или с двух сторон до толщины меньшего листа. Если разница в толщине сопрягаемых элементов не превышает 2—5 мм (в зависимости от толщины свариваемого металла), скос не производят. Разновидностью стыкового соединения является соединение с отбортовкой кромок (рис. 5-3), применяемое при сварке металла толщиной до 3 мм.

Тавровое соединение. Угол между полкой и стенкой может быть прямым (рис. 5-4), острым или тупым. Сочетание толщин может быть разнообразное.

Нахлесточное соединение (рис. 5-5). Условно к нахлесточному соединению относят пакет из двух элементов (рис. 5-6). Нахлесточное соединение обычно образуют из металла толщиной до 20 мм.

Угловое соединение. Угол между сопрягаемыми деталями может быть прямым (рис. 5-7), острым или тупым. Изредка применяют соединение впритык (рис. 5-8).

Стыковое соединение в наибольшей степени соответствует специфике сварки и обеспечивает оптимальные условия передачи усилий от одного элемента к другому. При нахлесточном соединении создаются неблагоприятные условия для передачи усилий, так как в результате несоосности приложения нагрузки возникает изгибающий момент. Кроме того, увеличиваются расход металла и длина швов. Нахлесточное соединение имеет очень низкий предел выносливости. К преимуществам нахлесточного соединения относят значительно более низкие требования к точности заготовки элементов, а при металле толщиной до 4 мм — также возможность сварки без обработки кромок путем соединения листов в состоянии после прокатки.

Шов, соединяющий детали в стыковом соединении, называют стыковым, а в тавровом и нахлесточном соединениях — угловым. Угловые швы могут быть сплошными или прерывистыми. Прерывистый шов выполняют отдельными отрезками — шпонками или отдельными точками. Отрезки прерывистого шва могут быть расположены друг против друга или в шахматном порядке (рис. 5-9). При нахлесточном соединении применяют так называемый прорезной шов. Он может быть сплошным (рис. 5-10, а, б), шпоночным или состоять из отдельных точек-электрозаклепок (рис. 5-11). Сплошной прорезной шов характерен для электроннолучевой, шпоночный и электрозаклепочный — для дуговой сварки. При дуговой сварке шпоночный и электрозаклепочный швы можно выполнять (в зависимости от толщины верхнего листа) с образованием отверстия перед сваркой или без него.

Различают прямолинейные, круговые и спиральные швы и швы более сложной конфигурации.

В зависимости от положения шва в пространстве и расположения источника нагрева по отношению к свариваемым кромкам различают сварку в нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном и наклонном положениях. При дуговой сварке стыкового шва в нижнем положении соединяемые детали располагают в горизонтальной плоскости (рис. 5-12, а), а при электрошлаковом процессе и дуговой сварке с принудительным удержанием жидкой ванны — в вертикальной плоскости (рис. 5-12, б). При выполнении угловых швов в нижнем положении дуговым способом детали располагают так, как это представлено на рис. 5-12, в (сварка в лодочку). При толщине верхнего листа до 12 мм возможна сварка с оплавлением кромки.

При сварке в нижнем положении электродный металл по мере его плавления переносится в сварочную ванну сверху вниз (в направлении силы тяжести), а поверхность сварочной ванны

занимает горизонтальное положение. В этом случае создаются наиболее благоприятные условия для формирования шва. Сварку в нижнем положении можно выполнять всеми способами сварки плавлением. При сварке в нижнем положении под флюсом наклон продольной оси шва по отношению к горизонтальной плоскости не должен превышать 4°, при других способах дуговой сварки наклон может достигать 8—10°.

Для современного уровня развития сварочной техники характерно выполнение большинства швов в заводских условиях в нижнем положении. Эго достигается путем рационального проектирования конструкций и применения манипуляторов или других приспособлений, позволяющих устанавливать детали под сварку всех швов в удобном положении. В условиях монтажа следует стремиться к выполнению в нижнем положении максимального количества швов, применяя для этого укрупнительную сборку и сварочные манипуляторы.

При сварке в вертикальном положении кромки соединяемых элементов располагают вертикально на вертикальной плоскости. Перенос дополнительного металла в сварочную ванну обычно осуществляется в направлении, перпендикулярном к силе тяжести (рис. 5-13, а). В связи с указанными особенностями удовлетворительное формирование шва достигается только при небольшом объеме сварочной ванны. В этих условиях силы поверхностного натяжения удерживают жидкий металл от стекания. Сварку в вертикальном положении можно выполнять покрытыми электродами вручную или механизированным способом в защитном газе на режимах, обеспечивающих малый объем сварочной ванны. Сварку ведут, как правило, снизу вверх. Применяется также сварка сверху вниз.

Путем манипуляций электродом можно приблизить характер переноса металла при сварке в вертикальном положении к сварке в нижнем положении (рис. 5-13, б). Источник теплоты при сварке в вертикальном положении располагают перпендикулярно в вертикальной плоскости или с небольшими отклонениями от такого положения.

При сварке горизонтальных стыковых швов кромки свариваемых деталей расположены так, как показано на рис. 5-14. Перенос металла в сварочную ванну осуществляется перпендикулярно к направлению силы тяжести. Путем манипуляций концом электрода и соответствующей разделки кромок в этом случае также стремятся максимально приблизить характер переноса металла к переносу в нижнем положении.

При сварке угловых швов тавровых и нахлесточных соединений в положении не в лодочку перенос металла в сварочную ванну осуществляется под углом 45° к направлению силы тяжести (рис. 5-15), т. е. сварка в этом случае производится, в сущности, в полугоризонтальном положении. Такая техника выполнения шва получила название сварки в угол или наклонным электродом.

Сварку стыковых и угловых швов в горизонтальном положении выполняют преимущественно покрытыми электродами вручную или механизированным способом в защитных газах. Сварку угловых швов в положении не в лодочку производят при сечении шва (или слоя) не более 40 мм2. При большем сечении наблюдается стекание металла на горизонтально расположенный элемент. Сварка стыковых швов в горизонтальном положении под флюсом принципиально возможна, но находит пока ограниченное применение из-за сложности удаления шлаковой корки и плохого формирования поверхностных слоев металла, связанного с трудностью удержания шлака и жидкого металла.

Создание высокопроизводительного способа сварки стыковых горизонтальных швов является серьезной проблемой сварочной техники. Наличие таких швов неизбежно при монтаже крупных листовых конструкций.

При сварке в потолочном положении свариваемые кромки располагают так, как изображено на рис. 5-16. Перенос металла с электрода в сварочную ванну осуществляется снизу вверх, т. е. против силы тяжести, что препятствует нормальному формированию шва. Из-за сложности ведения сварки в потолочном положении (шов расположен над головой сварщика) и ухудшения условий дегазации ванны (пузырьки газов, всплывая, попадают в корень шва) качество металла шва снижается. Сварку в потолочном положении выполняют главным образом вручную покрытыми электродами, короткой дугой. Возможна сварка таких швов в защитных Газах. Сварку 6 потолочном положении, как правило, применяют только при монтаже крупных конструкций, при сварке неповоротных стыков труб и при выполнении ремонтных работ.

Кроме нижнего, горизонтального и вертикального положений возможно наклонное положение швов. В зависимости от расположения кромок наклонные швы могут быть полупотолочными, полувертикальными и полугоризонтальными. Наклонные швы всех видов сваривают вручную покрытыми электродами и механизированными способами в защитных газах. Швы, расположенные под углом от 45 до 80° к горизонтальной плоскости, можно сваривать электрошлаковым способом. Сварка под флюсом при наклонном положении шва не применяется.

При лучевых способах сварки возможно выполнение швов во всех пространственных положениях, но практическое применение находит в основном сварка в нижнем положении.

Техника выполнения нижних швов

Техника сварки в нижнем положении. Это пространственное положение позволяет получать сварные швы наиболее высокого качества, так как облегчает условия выделения неметаллических включений, газов из расплавленного металла сварочной ванны. При этом также наиболее благоприятны условия формирования металла шва, так как расплавленный металл сварочной ванны от вытекания удерживается нерасплавившейся частью кромок.

Стыковые швы сваривают без скоса кромок или с V-, Х- и U-образным скосом.Стыковые швы без скоса кромок в зависимости от толщины сваривают с одной или двух сторон. При этом концом электрода совершают поперечные колебания (см. рис. 12) с амплитудой, определяемой требуемой шириной шва. Следует тщательно следить за равномерным расплавлением обеих свариваемых кромок по всей их толщине и особенно стыка между ними в нижней части (корня шва).

Однопроходную сварку с V-образным скосом кромок обычно выполняют с поперечными колебаниями электрода на всю ширину разделки для ее заполнения так, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необработанную поверхность металла. Однако в этом случае очень трудно обеспечить равномерный провар корня шва по всей его длине, особенно при изменении величины притупления кромок и зазора между ними.

При сварке шва с V-образным скосом кромок за несколько проходов обеспечить хороший провар первого слоя в корне разделки гораздо легче. Для этого обычно применяют электроды диаметром 3-4 мм и сварку ведут без поперечных колебаний. Последующие слои выполняют в зависимости от толщины металла электродом большего диаметра с поперечными колебаниями. Для обеспечения хорошего провара между слоями предыдущие
швы и кромки следует тщательно очищать от шлака и брызг металла.

Заполнять разделку кромок можно швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками. В многопроходных швах последний валик для улучшения внешнего вида иногда можно выполнять на всю ширину разделки (декоративный слой).

Сварку швов с Х- или U-образным скосом кромок выполняют в общем так же, как и с V-образным скосом. Однако для уменьшения остаточных деформаций и напряжений, если это возможно, сварку ведут, накладывая каждый валик или слой попеременно с каждой стороны. Швы с Х- или U-образным скосом кромок по сравнению с V-образным имеют преимущества, так как в первом случае в 1,6-1,7 раза уменьшается объем наплавленного металла (повышается производительность сварки). Кроме того, уменьшаются угловые деформации, а возможный непровар корня шва образуется в нейтральном по отношению к изгибающему моменту сечении. Недостаток U-образного скоса кромок — повышенная трудоемкость его получения.

Сварку стыковых швов можно выполнять различными способами. При сварке на весу наиболее трудно обеспечить провар корня шва и формирование хорошего обратного валика по
всей длине стыка. В этом отношении более благоприятна сварка на съемной медной или остающейся стальной подкладке. В медной подкладке для формирования обратного валика делают формирующую канавку. Однако для предупреждения вытекания расплавленного металла из сварочной ванны необходимо плотное поджатие подкладок к свариваемым кромкам. Кроме того, остающиеся подкладки увеличивают расход металла и не всегда технологичны. При использовании медных подкладок возникают трудности точной установки кромок вдоль формирующей канавки.

Если с обратной стороны возможен подход к корню шва и допустимо усиление обратной стороны шва, целесообразна подварка корня швом небольшого сечения с последующей укладкой основного шва. В некоторых случаях при образовании непроваров в корне шва после сварки основного шва дефект в корне разделывают газовой, воздушно-дуговой строжкой или механическими методами с последующим выполнением подварочного шва.

Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя приемами. Сварка вертикальным электродом в лодочку обеспечивает наиболее благоприятные условия для провара корня шва и формирования его усиления. По существу этот прием напоминает сварку стыковых швов с V-образным скосом кромок, так как шов формируется между свариваемыми поверхностями. Однако при этом способе требуется тщательная
сборка соединения под сварку с минимальным зазором в стыке для предупреждения вытекания в него расплавленного металла.

При сварке наклонным электродом трудно обеспечить провар шва по нижней плоскости (ввиду натекания на нее

расплавленного металла) и предупредить подрез на вертикальной плоскости (ввиду стекания расплавленного металла). Поэтому таким способом обычно сваривают швы с катетом до 6-8 мм. При сварке угловых швов наклонным электродом трудно также обеспечить глубокий провар в корне шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без скоса кромок может образоваться непровар, который при нагружении шва послужит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответственных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходим односторонний скос, а при толщине 12 мм и более — двусторонний скос кромок.

При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым выполняют шов на горизонтальной плоскости. Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сварочной ванны нижележащим валиком. При сварке угловых швов применяют поперечные колебания электрода. Особенно важен правильный выбор их траектории при сварке наклонным электродом с целью предупреждения возникновения указанных выше дефектов.

Сварка стыковых швов

Особенности сварки стыкового шва и подготовки кромок под сварку определяются толщиной основного металла. При небольшой толщине металла — до 5—6 мм— кромки соединяемых листов не требуют особой подготовки и должны быть лишь обрезаны достаточно правильно, чтобы обеспечить взаимную параллельность и постоянство зазора между ними на всём протяжении сварного шва. Операция сварки при этом сходна с наплавкой валика, нужно лишь обращать особое внимание на. равномерность расплавления обеих кромок, для чего концу электрода сообщается поперечное колебательное движение. Сечение шва получается со значительным усилением, составляющим от 50 до 100% толщины основного металла. Основной трудностью сварки стыкового соединения является правильное формирование обратной стороны шва.

В этом случае при отступлениях от нормального режима сварки возникают следующие дефекты. При недостаточном подводе тепла вся толщина листов не проплавляется и получается непровар сечения (фиг. 63). При чрезмерном подводе тепла получается сквозное проплавление металла, и расплавленный металл вытекает из объёма шва, образуя с обратной стороны натёки, а иногда и сквозные отверстия — прожоги.

Идеальное сечение шва с полным проплавлением сечения листов и отсутствием натёков с обратной стороны получить при сварке довольно трудно. Сварщику не видна обратная сторона шва, поэтому достаточно незначительных отступлений в режиме сварки, чтобы вызвать появление непровара или натёков с обратной стороны. Опасаясь прожогов и натёков, сварщик обычно работает на режиме, вызывающем появление непровара сечения шва. Средняя величина непровара в значительной степени зависит от квалификации сварщика. У малоквалифицированного сварщика величина непровара может достигать 50 и более процентов от толщины листа. Многое зависит также от качества применяемых электродов.

Швы с непроваром сечения при статическом испытании часто показывают удовлетворительную прочность, поэтому как исключение подобные швы могут быть допущены в мало ответственных конструкциях, работающих при статической нагрузке. Влияние непровара в этом случае компенсируется усилением шва со стороны сварки. При более ответственных конструкциях, в особенности работающих при переменной или ударной нагрузке, швы с непроваром сечения недопустимы и неоднократно служили причиной аварий и разрушений сварных изделий. Непровар действует как надрез и ведёт к быстрому разрушению конструкции. Поэтому для швов ответственных сварных изделий необходимо принимать меры, гарантирующие отсутствие непровара сечения шва. Непровар может быть устранён подваркой обратной стороны или применением подкладок. Подварка состоит в наложении дополнительного валика уменьшенного сечения с обратной стороны шва (фиг. 64).

Подварка является надёжным методом устранения непровара . Недостатком подварки является значительное увеличение трудоёмкости работ на 30—40 и более процентов, кроме того, обратная сторона шва часто мало доступна или её приходится варить в неудобном, например потолочном, положении. Подварка широко при-меняется на практике. Обратная сторона шва может быть недоступной для сварки, тогда применение подварки отпадает, например при сварке стыков труб. Применение подкладок даёт возможность проварить всё сечение при работе с одной стороны и получить шов высокой прочности за один проход, не прибегая к подварке обратной стороны.

Подкладки под стыковые швы разделяются на съёмные, удаляемые по окончании сварки, и несъёмные или глухие, остающиеся приваренными к обратной стороне шва. Сварка с подкладками имеет ряд преимуществ: работа ведётся лишь с одной наиболее удобной и доступной стороны шва, производительность сварки значительно возрастает, так как сварщик, не опасаясь прожогов и натёков, работает на повышенных режимах и увеличенных скоростях сварки. Съёмные подкладки обычно изготовляются из красной меди. Вследствие высокой теплопроводности меди достаточно массивные подкладки не оплавляются при соприкосновении с жидким металлом и по окончании сварки легко могут быть удалены со шва. При интенсивной работе и массовом производстве однотипных изделий медные подкладки могут охлаждаться проточной водой, Соответствующими приспособлениями должно быть обеспечено плотное прилегание свариваемого металла к медным подкладкам на всём протяжении сварного шва. Остающиеся несъёмные или глухие подкладки обычно представляют собой стальную полоску толщиной 3—4 мм и шириной около 50 мм. По окончании сварки стальная подкладка оказывается приваренной наглухо к сварному шву и остаётся на нём. Стык трубы с вкладным стальным кольцом— подкладкой, широко применяющийся в практике сварки различных трубопроводов, показан на фиг. 65. Целесообразно, где это возможно, использовать в качестве подкладки элементы самой сварной конструкции.

Дополнительные трудности представляет стыковая сварка очень тонкого материала, толщиной менее 1,5 мм. В настоящее время разработаны специальные электроды для сварки малых толщин, например электроды МТ, обеспечивающие особо устойчивое горение дуги. Применение этих электродов и дополнительных приспособлений, позволяющих точно регулировать малые силы тока, позволяет успешно проводить сварку Металлической дугой стальных листов толщиной от 0,8 до 1,5 мм. Стыковая сварка стальных листов без предварительной разделки кромок может быть применена и для больших толщин при условие выполнения сварки с двух сторон (фиг. 66).

Таким приёмом можно сварить листы толщиной 8—12 мм. Недостатком подобного соединения является значительная вероятность получения непровара сечения и включений шлаков и окислов по оси шва причём этот дефект не может быть обнаружен внешним осмотром и вскрывается лишь рентгеновским просвечиванием и другими приёмами.

В большинстве случаев при толщине металла свыше 5 мм прибегают к предварительной разделке или скосу кромок; при этом различают швы односторонние и двусторонние. Нормальная разделка кромок под односторонний стыковой шов, так называемая V-образная разделка, показана на фиг. 67.

Собранный и подготовленный под сварку шов характеризуется тремя основными размерами: Углом разделки а (иногда даётся половинная его величина — скос кромки а/2), притуплением кромки или нескошенной частью а и зазором между кромками о . Увеличение угла разделки или раскрытия кромок облегчает сварку и доступ к нижним слоям металла, но увеличивает количество наплавленного металла и трудоёмкость выполнения шва. Притупление кромки облегчает сборку и уменьшает возможность прожога металла в вершине шва. Зазор облегчает доступ к нижним слоям металла и провар всего сечения.

На основании многолетней практики наших заводов общепринятыми являются следующие размеры элементов разделки кромок под односторонний шов. Угол разделки а =60—70° или угол скоса кромки а/2 = 30—35°. Притупление кромки равно 2—3 мм, а на толщинах свариваемого металла свыше 20 мм — до 4— 5 мм. Зазор принимается от 2 до 4 мм, возрастая с увеличением толщины металла. Указанный шов может быть применён для толщины металла от 5 до 40 мм и выше. При значительной толщине металла шов выполняется в несколько слоев. Толщина слоя обычно делается около 5—6 мм. Наиболее трудной является сварка первого слоя, в котором возможны те же дефекты, что и при сварке листов без скоса кромок, т. е. непровар сечения, натёки и прожоги.

Меры борьбы с указанными дефектами остаются прежние; под-варка обратной стороны и применение съёмных или остающихся подкладок. Перед подваркой обратной стороны в ответственных изделиях рекомендуется вырубить металл на глубину 2—3 мм, т. е. выбрать так называемую контрольную канавку, которая затем перекрывается подварочным или контрольным валиком (фиг. 68). С наружной стороны сечение шва завершается усилением, величина которого в зависимости от толщины металла устанавливается в пределах 3—5 мм. На больших толщинах при многослойной сварке каждый слой отжигается при наложении последующего слоя, что улучшает структуру и механические свойства металла. Не подвергаются отжигу лишь усиление и контрольный или подварочный валик, что следует иметь в виду при металлографическом исследовании и механических испытаниях многослойных сварных швов.

При значительных толщинах металла и достаточной доступности обратной строны шва с односторонним швом конкурирует двусторонний или Х-образный шов, схематически показанный на фиг. 69. Двусторонний шов требует меньше наплавленного металла и меньшей затраты труда сварщика при одной и той же толщине металла. Вторым преимуществом двустороннего шва является большая симметричность сечения, что уменьшает деформацию изделия.

Недостатком двустороннего шва является необходимость производить сварку с двух сторон, что часто вызывает затруднения, а иногда и совсем невозможно.

Между односторонним швом с подваркой обратной стороны и симметричным двусторонним швом существуют переходные формы.

Кроме указанных симметричных форм швов на практике довольно часто применяются несимметричные стыковые швы с неодинаковой подготовкой кромок (фиг. 70).

Швы с плоскими кромками обладают тем недостатком, что сварка вершины шва несколько затруднительна, а на наружной поверхности швы имеют слишком большую ширину. Во многих случаях значительно целесообразнее швы с криволинейными очертаниями кромок, так называемые чашеобразные односторонние и двусторонние швы (фиг. 71), которые повышают качество сварного соединения и удобство сварки. Недостатком этих швов является усложнённая подготовка кромок.

На фиг. 72 показаны формы бортовых и угловых сварных соединений, родственных стыковым соединениям.

Примерные режимы сварки стыковых швов приведены в табл. 8.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

По возможности сварку всегда необходимо вести в нижнем положении. Такая сварка наиболее удобна и производительна. Расплавленный электродный металл под действием силы тяжести переходит в шов, не вытекая из сварочной ванны, шлаки и газы легко всплывают на поверхность, сварщику легче наблюдать за процессом сварки.

Стыковые швы. Особенности сварки стыковых швов и подготовки кромок под сварку определяются толщиной основного металла.

При сварке стыковых швов без разделки кромок кромки соединяемых листов должны быть лишь ровно обрезаны, чтобы обеспечить взаимную параллельность и постоянство зазора между ними. В процессе сварки нужно обращать особое внимание на равномерность расплавления обеих кромок. Провар металла яа всю глубину и качество соединения зависят от правильного выбора режима сварки и, в значительной степени, от квалификации сварщика. При сварке без разделки кромок стыковой шов получается со значительной выпуклостью (усилением).

При односторонней сварке стыковых швов без скоса кромок электросварщик высокой квалификации при правильно выбранном режиме сварки (диаметр электрода, величина тока) может проварить металл толщиной до 6 мм. При стыковой сварке без скоса кромок листов повышенной толщины (до 6 мм) режим сварки рекомендуется окончательно подбирать опытным путем, сваривая пробные пластины.

Основной трудностью сварки стыковых швов является правильное. формирование обратной стороны шва. Сварщику не видна обратная сторона шва, поэтому при отступлениях от режима сварки появляются непровар или прожог. Опасаясь прожога, сварщик обычно работает на режиме, вызывающем появление непровара. Б таких случаях качество сварки зависит от квалификации сварщика.

При односторонней сварке стыковых швов без разделки кромок желательно принимать меры, гарантирующие отсутствие непровара сечения шва. Непровар может быть устранен подваркой обратной стороны шва или применением подкладок. Подварка состоит в наложении дополнительного валика малого сечения с обратной стороны шва.

Если обратная сторона шва недоступна, применяют подкладки. Это дает возможность проварить все сечение с одной стороны и получить шов высокой прочности засодин проход. Сварка с подкладками имеет следующие преимущества: работа производится лишь с одной, удобной и доступной, стороны шва; производительность сварки значительно возрастает, т. к. сварщик работает более уверенно, не опасаясь прожогов, может увеличить сварочный ток на 20—25% и вести сварку на повышенной скорости. Подкладки могут быть съемные и остающиеся (глухие). Съемные подкладки обычно изготавливают из меди, т. к. она имеет высокую теплопроводность. Если позволяет конструкция и назначение изделия применяют остающиеся подкладки, изготовляемые из стали толщиной 2—3 мм и шириной 20—30 мм.

Рис. 1. Сварка стыковых швов:
а — без скоса кромок; б — с односторонним скосом обеих кромок; в — с двусторонним скосом обеих кромок

Сварка стыковых швов без разделки кромок может- быть применена и для металла больших толщин — до 10 мм —при условии выполнения сварки с двух сторон. Недостатком такой сварки является вероятность непровара сечения и включений окислов и шлака по оси шва.

В большинстве случаев при толщине металла свыше 3 мм прибегают к предварительной разделке кромок. Форма разделки определяется толщиной металла, назначением конструкции, степенью ее ответственности. Типы стыковых соединений для сварки конструкций и трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей установлены ГОСТ 5264—80 («Ручная дуговая сварка. Соединения сварные») и ГОСТ 16037—80 («Соединения сварные стальных трубопроводов»).

При односторонней сварке стыковые соединения с разделкой кромок сваривают в зависимости от толщины металла однослойными и многослойными швами. При выполнении однослойного шва (однопроходного) дугу возбуждают на верхней грани скоса кромки, затем переводят ее вниз, проваривают корень шва и выводят дугу на вторую кромку. Перемещение дуги по скосам кромок замедленное — для обеспечения лучшего проплавления, в корне шва движение дуги ускоренное — для исключения прожога. При значительной толщине металла сварной шов выполняется в несколько слоев. Первый слой (валик) заваривают электродами диаметром 2—3 мм для лучшего провара корня шва. Последующие слои шва выполняют электродами больших диаметров (4—6 мм). Перед наложением каждого слоя поверхность предыдущего тщательно очищается от шлака и брызг металла. При многослойной сварке каждый слой отжигается при наложении последующего. Это улучшает структуру и механические свойства металла сварного шва. Чтобы обеспечить достаточный прогрев и отжиг, толщина слоев не должна превышать 5 мм.

При многослойной сварке в зависимости от толщины металла, химического состава и свойств стали, особенностей конструкции каждый слой может выполняться за один проход (многослойный шов) или за несколько проходов (многослойный многопроходный шов).

Формирование шва заканчивают наплавлением выпуклости (усиления) сварного шва для придания ему окончательного вида. Величина усиления в зависимости от толщины основного – металла составляет 2—4 мм. Последний, завершающий слой называют еще декоративным или отжигающим. При его выполнении необходимо обращать особое внимание на плавный переход по границам основного металла и металла шва. С обратной стороны шва рекомендуется накладывать подварочный шов, предварительно очистив корень шва от шлака.

При изготовлении ответственных конструкций корень шва с обратной стороны вырубают, выплавляют или вышлифовывают на глубину 2—3 мм, т. е. выбирают так называемую контрольную канавку. Полученную канавку заваривают за один проход контрольным подзарочным швом. При невозможности выполнить контрольный подварочный шов применяют подкладки.

При сварке металла повышенной толщины, а также в случае особых требований, предъявляемых к конструкции, применяется двусторонняя разделка кромок. Двустороннюю сварку с такой разделкой кромок выполнять сложнее, т. к. вырубание корня в таких швах — трудоемкая, но обязательная операция для получуния качественного провара в центре шва. Такие швы сваривают поочередно с каждой стороны, или одновременно с двух сторон (рис. 55 в).

При сварке поочередно с каждой стороны сначала накладывают слой 1 и удаляют корень шва с обратной стороны. Затем накладывают слой 2, далее 3 и т. д. Если переворачивать изделие нельзя, применяют второй способ — одновременную сварку с двух сторон двумя сварщиками. Изделие располагают вертикально. Первый сварщик начинает сварку раньше второго. Второй сварщик производит сварку по уже проваренному и вырубленному кор. ню шва.

Двусторонняя разделка кромок является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Но зато двусторонние швы обеспечивают наименьшие остаточные напряжения и деформации сварной конструкции, меньший расход электродов и электроэнергии. Это обусловлено меньшим объемом наплавленного металла в сравнении с односторонними швами при одинаковой толщине основного металла.

Угловые швы. Сварка угловых швов сопряжена с определенными трудностями. Кромки шва занимают различное положение в пространстве: одна находится в нижнем, другая — в вертикальном положении. Часто кромки углового шва несимметричны в отношении отвода тепла: одна из кромок, где сварной шов расположен далеко от края листа, отводит тепло интенсивнее, чем являющаяся краем листа другая кромка. Условия формирования шва при сварке угловых швов менее благоприятны, чем при сварке стыкоеых швов, манипуляции электродом сложнее. Вероятность получения дефектов в угловом шве выше, чем в стыковом: возможно образование непровара одной из кромок, непровар угла, наплыв металла на горизонтальной кромке, подрез вертикальной кромки.

Угловые швы тавровых, угловых и нахлесточных соединений с малым катетом можно сваривать ниточным валиком без колебаний электрода. При наложении швов с большим катетом электроду сообщают колебательные движения. Дуга возбуждается в точке А (положение электрода 1). Затем электрод занимает положение 2,*3. Наибольшую трудность представляет получение полного провара, т. е. расплавление и провар вершины угла. Непровар угла не может быть исправлен подваркой обратной стороны шва и плохо обнаруживается последующим контролем.

Рис. 2. Сварка угловых швов:
а, б — колебательные движения электрода; в — шов, выполненный в несколько проходов отдельными валиками; г — положение «в лодочку»

Угловые швы выполняют однослойными при катете шва до 8 мм, при катете большем — в два слоя и более. При выполнении многослойных швов сначала накладывают узкий ниточный валик электродом диаметром 2—3 мм без поперечных колебаний, чем обеспечивается провар корня шва. Последующие слои выполняют электродами больших диаметров двумя способами: каждый последующий слой накладывается за один проход при поперечных колебаниях конца электрода или за несколько проходов отдельными валиками без поперечных колебаний конца электрода.

Угловые швы по форме наружной поверхности могут быть выпуклыми, плоскими и вогнутыми. Выпуклые швы рекомендуются для конструкций, работающих при статических нагрузках. При переменных или ударных нагрузках лучше работают вогнутые швы. Плоские швы занимают среднее положение и являются, таким образом, наиболее универсальными, поэтому и рекомендуются в практике чаще других.

Для ответственных конструкций угловые швы угловых и тавровых соединений выполняются с предварительной разделкой кромок ( ГОСТ 5264—80).

Угловые швы, если позволяют условия, лучше выполнять в нижнем положении «в лодочку». При такой сварке условия формирования шва наиболее благоприятны, манипуляции электродом упрощаются, вероятность получения дефектов практически сводится к минимуму.

Контроль качества сварных соединений

Такими дефектами являются неполномерность, неравномерность и несимметричность швов.

Неполномерность швов (рис. 176) возникает при недостаточной скорости подачи электродной проволоки для данной скорости сварки, при увеличении угла скоса кромок или зазора между ними, при протекании металла в зазор, при завышенном сварочном токе.

Рис. 176. Стыковой шов с недостаточным сечением (а) и угловой шов с неравномерным катетом по длине (б).

Неравномерность шва появляется вследствие неустойчивого режима сварки, неравномерности зазора и угла скоса кромок, в местах расположения прихваток большого сечения.

Несимметричность шва является следствием неточного направления электрода относительно зазора или разделки. Несимметричность сечения углового шва, т. е. разность его катетов, не должна превышать допускаемых пределов.

Обычно форма и размеры швов устанавливаются стандартами, правилами, техническими условиями и обусловливаются чертежом.

Швы могут также получаться бугристыми, грибовидной формы с боковыми выплесками, подрезами, наплывами, прожогами.

Шов считается бугристым, если высота усиления его превышает четвертую часть ширины шва. Бугристость образуется в результате низкого напряжения дуги, чрезмерно большой скорости сварки, малого вылета электрода.

Грибовидная форма шва наблюдается чаще всего при сварке стыковых соединений и указывает на недостаточную разделку кромок. Грибовидность получается также при сварке в условиях низких температур. Грибовидность, как и бугристость шва, можно устранить повышением напряжения дуги.

Боковые выплески металла сварочной ванны появляются при сварке стыковых швов вследствие магнитного дутья и излишне высокого напряжения дуги.

Подрезами (рис. 177) называют выемки в основном металле, выплавляющиеся в процессе сварки вдоль края шва. Подрезы в угловых швах, в стыковых швах с разделкой кромок указывают на чрезмерную ширину провара ввиду большого напряжения дуги.

Рис. 177. Подрезы в швах: а — угловом, б — стыковом.

При сварке угловых швов «в лодочку» значительные поперечные смещения электрода от линии шва вызывают подрезы со стороны смещенного электрода и наплывы с другой стороны.

Увеличение вылета электрода также сопровождается появлением краевых подрезов. Вследствие повышения значений тока и скорости сварки тоже возникают подрезы.

Наплывами или натеками (рис. 178), называют излишне наплавленный металл около кромок, наплывший в процессе сварки на основной металл.

Наплывы скрывают непровары верхней части кромок, трещины и другие дефекты, нарушают плавный переход шва к основному металлу. Поэтому их следует удалять, а металл сварного соединения, находившийся под ними, тщательно контролировать.

Рис. 178. Наплыв в угловом шве нахлесточного соединения.

Прожоги образуются из-за чрезмерной величины сварочного тока, большого зазора либо недостаточного поджатая флюсовой подушки или медной подкладки к свариваемым кромкам, а также при малом притуплении кромок и снижении скорости сварки. Место прожога должно быть тщательно зачищено от натеков металла и заварено, но предварительно следует устранить причины, вызвавшие прожог.

Дефекты формирования шва ухудшают его внешний вид и создают концентрацию напряжений. Обнаруживают их при осмотре. В некоторых случаях допускаются небольшие дефекты формирования, что оговаривается в инструкциях и технических условиях на изготовление данного изделия.