сварка основные параметры сварки сталей виды сварных соединений типы сварных швов

В аттестационный центр АЦСТ-1000 Общество с ограниченной ответственностью «Аттестационный центр Межрегиональный Национального Агентства Контроля и Сварки», 100000, город Москва, улица Уличная, дом 1, строение 1, корпус 1, оф. 1

Данные организации-заявителя: Наименование организации ООО «Монтажные и сварочные технологии» Почтовый адрес 200000, г. Москва, пр-д Проездов, д. 2, стр. 2, оф. 2 Телефон, факс

исходящий № ____________ дата _____________

ЗАЯВКА на проведение производственной аттестации технологии сварки (наплавки) № ________

1. Общие сведения.

3.1. НД по контролю (в соответствии с категорией или группой объектов)

1. Визуальный РД 03-606-03 2. Измерительный РД 03-606-03 3. Радиографический ГОСТ 7512-82 4. Растяжение ГОСТ 6996-66 5. Сплющивание ГОСТ 6996-66 6. Статический изгиб ГОСТ 6996-66 7. Металлографическое исследование ГОСТ 5639-82, ГОСТ 10243-75 НД, регламентирующие оценку качеств ГОСТ 5264-80, ГОСТ 23118-99, СНиП 3.03.01-87 Генеральный директор ООО «Монтажные и сварочные технологии» М.М. Морозов Руководитель сварочного производства В.В. Владимиров

Технология ручной дуговой сварки покрытыми электродами при монтаже и реконструкции металлических строительных конструкций – ТП-РД-МССК, утверждена «15» мая 2010 г.

при соблюдении условий, указанных в заявке на аттестацию, регламентируется следующими нормативными документами:

Виды сварных соединений и швов

Нередко причиной брака у начинающих сварщиков становится неправильно выбранные сварные соединения. Что неудивительно, так как со дня проведения первой сварки было разработано больше сотни разновидностей. В них несложно разобраться, поскольку сварные швы и соединения объединены в несколько групп по технике выполнения, положению деталей и другим признакам.

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:

Важно не путать два абсолютно разных понятия — сварочный шов и сварное соединение!

Сварочный шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры.

Виды сварных соединений

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

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.

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.

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.

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».

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.

Выбор сварного соединения зависит от расположения заготовок относительно друга друга.

Некоторые советы по сварке различных соединений

Как правильно выбрать или сделать держак для сварочного аппарата?
Можно ли новичку самостоятельно научиться накладывать качественные швы? Да, без сомнений. В некоторых источниках присутствует слово «с легкостью». Легкости лучше не обещать, потому что сварка никогда не была легким и безопасным процессом. Но определить последовательные и выполнимые шаги вполне возможно самостоятельно. Принцип – от простого к сложному. Безусловно, все основные типы сварочных соединений имеют свои секреты и тонкости, которые нужно освоить.

Однопроходные и многопроходные швы.

Главный начальный этап – это грамотная подготовка нужного оборудования.

Вот что нужно подготовить для электрической дуговой сварки:

Сварное оборудование (разные типы);

Электроды с правильно подобранным диаметром (чрезвычайно важно!) Молоток для зачистки остывшего шва; Металлическая щетка для той же зачистки сварного участка Маска, специальный световой фильтр.

Требования к одежде простые: она должна быть плотной, с длинными рукавами и перчатками. Пригодятся выпрямитель с трансформатором (особенно если оборудование старое).

https://www.youtube.com/watch?v=AoRkP_DqEKs

Классификация сварных швов

Даже в одном типе соединения сварочные швы могут отличаться по конфигурации, протяженности, технологии и т. д. Поэтому в нормативных документах они сгруппированы по параметрам.

По положению в пространстве

По пространственному положению сварные швы могут быть:

По конфигурации

В эту группу занесены три вида сварочных швов, которые зависят от формы стыков. Они бывают прямолинейными, криволинейными, кольцевыми (спиральными). Конфигурация швов не зависит от пространственного положения заготовок.

По степени выпуклости

По форме поперечного сечения сварные швы квалифицируют как:

По протяженности

В эту классификацию входят сплошные и прерывистые сварные швы, которые выполняют отрезками по 10 — 30 см, но учитывается суммарная протяженность соединения. По расположению отрезков сварки прерывистые типы называют:

В зависимости от длины сварные швы относят к трем категориям:

По количеству проходов

Независимо от типа сварочные швы выполняют одним или несколькими проходами. Выбор варианта определяется толщиной металла и необходимой прочностью. При каждом проходе наплавляется один валик. Если их расположить на одном уровне образуется слой сварного шва.

Детали толщиной до 5 мм соединяют однопроходными швами. Угловые соединения из заготовок со стенками 6 — 8 мм сваривают одним слоем, а стыковые двумя. Многослойные швы используют при работе с толстостенными элементами и для предотвращения термических деформаций.

Зависимость от типа сварочного шва

Существует несколько вариантов сцепления металлических элементов в единую конструкцию. По расположению соединяемых деталей различают следующие виды сварных швов:

1. Стыковой — наиболее рациональный, т. к. концентрация напряжения в шве при таком методе минимальна. Свариваются торцы деталей, в результате одна часть изделия продолжает другую.
2. Угловой — соединяемые элементы располагаются перпендикулярно друг другу. Прочность здесь во многом зависит от верно рассчитанного предельного усилия.
3. Тавровый — похож на угловой с той лишь разницей, что детали свариваются торцами. Такая дорожка прочная, экономичная и простая в выполнении.
4. Нахлесточный — края сцепляемых деталей несколько находят друг на друга. Такой тип позволяет укрепить соединение и применяется там, где нужно сварить металл толщиной не более 5 мм.

Прежде чем начинать вычисление прочности будущего сцепления, нужно рассчитать площадь его поперечного сечения. Для этого длину сварного соединения умножают на его толщину.

Соединение листов внахлест

Для расчета напряжения среза используют формулу:

где:

• P — нагрузка на шов, Н;
• ’ср — допускаемое напряжение на срез, Па;
• 0,7k — толщина шва в наиболее опасном сечении, см;
• l — длина сварной дорожки, мм.

При соединении внахлест разделка кромок не требуется.
Значение нагрузки P таково:

При расчете учитывают минимальную площадь сечения сварной дорожки в поперечнике. Это связано с тем, что сварочные материалы по прочности могут превышать основной металл.

Угловые конструкции

Такие соединения рассчитываются на основании их поперечного сечения, причем наименьшего, т. е. в наиболее опасном месте дорожки. Показатель устойчивости простого углового шва на изгиб, когда он нагружен лишь моментом M, вычисляется так:

где:

• Wc — момент сопротивления опасного сечения дорожки (шва);
• M — изгибающий момент.

Угловые конструкции рассчитываются на основании их поперечного сечения.

А напряжение простого углового соединения на срез запишется таким образом:

где:

• M — нагружающий момент на срез;
• Fc = 0,7kl — площадь сечения дорожки в опасном месте, мм²;
• P — допустимая нагрузка на дорожку.

При расчете угловых сварных швов на срез применяется общепринятое выражение:

где:

• N — максимальная нагрузка, давящая на линию сцепления;
• с — коэффициент условий рабочей среды, значение указано в стандартизированных таблицах;
• ßf, ßz — постоянные величины, не зависящие от марки металла, ßz = 1, ßf = 0,7;
• Rwf — сопротивление срезу, табличная величина для разных материалов;
• Rwz — сопротивление на линии стыка; стандартные, постоянные табличные величины;
• kf — толщина дорожки, измеряется по линии сплавления;
• Ywf — для стыка материала с сопротивлением 4200 кгс/см² составляет 0,85;
• Ywz — 0,85 для всех марок стали;
• lw — общая длина стыка, уменьшенная на 10 мм.

В определении длины сварочного сцепления на отрыв обязательно учитывают силу, направленную к центру тяжести. При этом площадь сечения выбирают в самом опасном месте дорожки, т. е. наименьшую.

Тавровые швы

Условие прочности сцепления втавр, выполненного встык и работающего на растяжение Р и момент M, выглядит так:

Формула для такого же, но не стыкового, а углового шва:

Тавровые швы могут быть односторонними и двусторонними.

Если тавровое соединение будет нагружено изгибом и крутящим моментом, то применяется уравнение:

Крутящая и изгибающая сила соответственно определяются следующими формулами:

и

Сварка на стыке

Расчет шва встык, который будет работать на сжатие либо на растяжение, выполняется по уравнению:

где:

• l — длина сварочной дорожки, мм;
• P — нагрузка, действующая на стык, Н;
• s — толщина соединяемых деталей, мм;
• ’ р1сж1 — допускаемое для сцепления напряжение на растяжение либо сжатие, Па.

Допустимая действующая нагрузка P составит:

Стыковое сцепление, работающее на изгиб, рассчитывается по формуле:

где:

• М — это изгибающий момент, Н/мм;
• Wc — момент сопротивления расчетного сечения.

Если напряжение шва возникает и от изгиба М, и от сжатия либо растяжения Р, то оно определяется уравнением:

Требования к сварным швам

Требования к швам зависят от условий эксплуатации, видов нагрузки, свойств металла, технологии сварки и пр. Для их классификации по конкретным условиям были разработаны ГОСТы. Например, требования к соединениям ручной сварки приведены в ГОСТ 5264-80.

К общим для всех швов независимо от условий относят:

Чтобы шов был качественным, необходимо соблюдать технологию подготовки металла и выполнения сварки.

О длине и толщине швов в зависимости от особенностей конструкции и марки металла, методах проверки качества и т. д. можно узнать из тематических СНиПов, которые нетрудно найти в свободном доступе. Полученные сведения можно использовать как шпаргалку при выполнении сложной работы.

Вспомогательные знаки

Гост 20295-85. трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. технические условия (с изменениями n 1, 2)
Обозначение сварки на чертеже будет неполным и непонятным без вспомогательных знаков. В таблице ниже приведены знаки вспомогательного характера, указано что каждый из них значит при нанесении на схему.

Используя вспомогательные знаки специалисты при составлении схем металлоконструкций указывают следующую информацию:

1. Необходимость устранить на стыке выпуклость, возникшую при проведении сварочных работ.
2. Потребность в обеспечении на основную поверхность плавного перехода. Осуществить это можно с помощью механической или ручной обработки всех существующих неровностей.
3. Линия сваривания элементов должна оставаться незамкнутой.
4. Контур сварочного стыка должен быть замкнутым.
5. Вначале необходимо провести монтаж подготовленных деталей и только после этого приступать к сварочному процессу.
6. Нужно выполнить точечный или прерывистый шов, расположение его при этом должно быть цепным.
7. В шахматном порядке необходимо создавать соединительный стык.

Каждое дополнительное обозначение сварного шва регламентировано ГОСТом и указывает на уточнения, которые следует дополнительно провести на стыке.

Примечания к обозначениям

Чтобы увидев, как на чертеже обозначается сварной шов правильно прочитать всю техническую информацию, следует запомнить некоторые нюансы:

• сторона, с которой осуществляется сварка одностороннего стыка, является лицевой поверхностью;
• в двустороннем соединении, кромки которого одна относительно другой несимметричны, лицевой стороной считается та, с которой осуществляется выполнение основного шва;
• лицевой поверхностью двустороннего стыка, в котором кромки подготовлены симметрично может выступать любая из сторон.

Все дополнительные символы и знаки наносятся на схемы тонкими сплошными линиями

При создании чертежей следует обратить внимание на то, что все знаки должны иметь такую же высоту, что и цифры

В таблице ниже приведено несколько примеров того, как используются на чертежах дополнительные символы.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество соединения сваркой зависит не только от соблюдения технологии, но и от подготовки деталей. Даже форма кромок влияет на качество соединения. Независимо от вида соединения подготовку проводят в следующем порядке:

Зависимость угла разделки, величины притупления и зазора от толщины металла показана в таблице:

Знание основных видов соединений и принципов их применения поможет правильно выбирать сварочный шов нужного типа для каждого конкретного случая. Для повышения квалификации полезно следить за технологическими новостями, чтобы не пропустить появление новых сплавов и методов сварки.

Источник

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.

Описание и типы сварных соединений

Процесс соединения двух или более деталей в одну неразборную конструкцию методом расплавления металла электрической дугой, пламенем горелки, пластической деформацией или комбинацией деформации и нагревания называется сваркой. Соединение, выполненное сваркой, называется сварное соединение. Со дня проведения первой сварки разработано более сотни разновидностей, которые разделены на группы по видам, технике исполнения, расположению деталей относительно друг друга, форме поперечного сечения, протяженности, форме свариваемых поверхностей.

Способы контроля

Контроль сварочных швов – неотъемлемая часть технологического процесса. Прежде всего, соединение необходимо исследовать на устойчивость к разрушающим нагрузкам. Формы контроля могут быть разными. Они зависят от принципов, на которых основываются. К передовым методам относится радиография, рентгенография, облучение гамма-лучами, ультразвуковой и вихретоковый контроль. Сюда же следует добавить магнитное зондирование, а также капиллярный способ исследования швов. Представленные виды контроля требуют наличия дорогостоящей аппаратуры и не всегда могут быть реализованы, особенно в условиях мелкого производства.

В качестве подручного прибора для измерения катетов может служить готовый шаблон. Если быть точным, то практическое значение имеет не один шаблон, а целый набор.

В самой простой конструкции шаблон представляет собой набор пластин, скрепленных одним концом. На другом конце выполнены прорези, соответствующие форме поперечного среза шва. Мастер поочередно прикладывает шаблоны к заготовке и определяет максимально соответствующий из них. На каждом шаблоне нанесен размер соответствующего катета.

Существует еще несколько приборов, которые по своему принципу действия представляют шаблоны, только способ измерения катетов у них несколько отличается. Шаблон Красовского предназначен для определения зазоров между заготовками. Универсальный шаблон сварщика (УНС-2) – набор пластин с вырезами. По форме выпуклой гипотенузе можно определить длину катетов. Шаблон Маршака-Ушерова позволяет измерить не только катет, но и определить корень шва. Этот прибор считается самым универсальным из всех описанных выше.

Классификация и виды сварных швов и соединений

Согласно ГОСТ 5264-80 существуют основные виды сварных соединений, их конструктивных элементов и размеров.

Все сварочные соединения подразделяется на группы по следующим параметрам:

Положение шва в пространстве

Расположение в пространстве подразумевает в каком положении шов при сварке располагается относительно электрода.
Вертикальные – сварка в положении, когда сварочные детали находятся под углом от 60 до 120 о и требуют от сварщика опыта и высокой квалификации.

По конфигурации

Сварочные швы бывают:

По протяженности

По протяженности разделяются на:

Точечные и прерывистые швы часто являются предварительными, когда сварщик первоначально «прихватывает» детали между собой, а потом проваривает это уже окончательно.

По количеству проходов

По количеству проходов швы подразделяются однослойные или однопроходные – работа выполняется за один проход и один слой.

Многослойные в случае, когда слой делается за несколько раз или проходов (двухсторонний шов обязательно будет иметь как минимум два прохода).

По степени выпуклости

В зависимости от используемых сварочных материалов, режимов сварки, скорости сварки и ширины разделки кромок делятся на:

По виду сварки

По виду сварки разделяются в зависимости от сварочного аппарата и среды в которой происходит работа.

Самыми основными видами являются:

Ручная дуговая сварка – работы вручную, электродом;

Автоматическая сварка – выполняется специальным сварочным автоматом. Расплавление металла производится или электрической дугой, или газовой горелкой (чаще электродуговой способ). В сварную ванну подают флюсовую смесь, которая как одеялом накрывает зону расплава и не дает образовываться окислам и присадочную проволоку, металл которой расплавляется и образует шов. Скорость и направление движения электрода задается автоматически. После кристаллизации металла и его остывании флюсовая смесь остается на поверхности в виде шлака и удаляется механическим способом. Такие соединения, из-за отсутствия нарушения технологии сварки, получаются очень прочными. Процесс обеспечивает высокую скорость и качество.

Схема автоматической сварки

Сварка в среде защитного газа – выполняется в среде инертного газа (обычно аргона) или в среде углекислого газа. Сварка может быть автоматической или полуавтоматической. Качество добивается с помощью того, что сварочная ванна защищена углекислотой или аргоном от образования окисной пленки. Кислород воздуха не попадает в зону расплава и не ухудшает качества. Сварка ведется несгораемым электродом (обычно вольфрамом). Такой вид соединения поверхностей подойдет для выполнения сварочных работ с нержавеющих сталей, титана, алюминия.

Геометрические характеристики

Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:

Геометрические характеристики

• где S – толщина деталей;
• е – ширина сварного шва;
• g – выпуклость;
• m – вогнутость;
• h – глубина проплавления;
• t – толщина сварного шва;
• b – зазор в соединении;
• k – катет углового шва;
• p – высота;
• a – толщина.

На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.

Таблица с типами сварных соединений

Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва. Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения. Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.

Расчет геометрии стыкового шва

Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:

Формула расчета геометрии стыкового шва

• где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
• t – минимальная толщина свариваемых деталей;
• lw – длина шва;
• Rwy – сопротивление нагрузке;
• γс – табличный коэффициент.

При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.

Схемы расчетных варианты соединений встык

Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.

Расчет геометрии углового шва

Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.

Схема геометрии углового шва

В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.

Формула расчета по металлу шва

Формула расчета по границе сплавления

где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.

Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.

Таблица минимальных катетов углового шва

Инструменты для контроля размеров швов

Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций. Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра. В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.

Заключение

Выше представленная информация актуальна для соединений, выполненных с использованием ручной электродуговой сварки. Размеры сварного шва при полуавтоматической сварке рассчитываются по другим методикам. Следует заметить, что все геометрические размеры сварных швов жестко завязаны на толщину свариваемых деталей и максимальную нагрузку, которую должна выдержать вся конструкция!

Чем определяются свойства сварного соединения

Методы определения механических свойств сварного соединения в целом и его участков, а также свойства наплавленного материала регламентируется положениями ГОСТ 6996-66. Испытания проводятся для определения качества и отработки технологии в крупносерийном и массовом производстве.

Согласно ГОСТ испытания производятся для определения качества следующими способами:

Для определения качества при приемке применяют неразрушающие методы:

Визуально-измерительный контроль – проверка внешним осмотром на наличие в зоне контроля сварочных дефектов.

Ультразвуковой метод – в зоне контроля производится излучение волн ультразвуковой частоты. Отражаясь от обратной стороны металла волны возвращаются и принимаются датчиком. В месте дефекта отражение волн не происходит и это видно на индикаторе.

Капиллярный метод – основан на способности некоторых жидкостей (пенетрантов) проникать в микротрещины. Жидкости содержат красящие пигменты и по появлению краски на поверхности определяют наличие дефектов.

Пневматический метод – подают воздух под давлением, а с другой стороны мыльный раствор. По образованию пузырей определяются наличие свищей и непроваров.

Гидравлический – заливают жидкость и выдерживают пока жидкость не заполнит микротрещины. Потом изделие достают и обстукивают молотком. По наличию течи определяют дефекты.

Для стальных деталей используют магнитный метод – намагничивают постоянным током изделия и поверх рассыпают металлический порошок. Порошок под действием магнитного поля выстраивается вдоль магнитных линий. При наличии дефектов порошок выявляет их искажениями рисунка.

Классификация сварных соединений

Сварное соединение — неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварное соединение (рис. 1) включает три образующиеся в результате сварки характерные зоны металла в изделии: зону сварного шва 1, зону сплавления 2, зону термического влияния 3, а также часть основного металла 4, прилегающую к зоне термического влияния.

Рис. 1. Сварное соединение

Сварной шов — участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла.

Металл шва — сплав, образованный расплавленным основным и наплавленным металлами или только переплавленным основным металлом.

Основной металл — металл подвергающихся сварке соединяемых частей.

Зона сплавления — зона, где находятся частично оплавленные зерна металла на границе основного металла и металла шва. Эта зона нагрева ниже температуры плавления. Не расплавленные зерна в этой зоне разъединяются жидкими прослойками, связанными с жидким металлом сварочной ванны и в эти прослойки имеют возможность проникать элементы, введенные в ванну с дополнительным металлом или сварочными материалами. Поэтому химический состав этой зоны отличен от химического состава основного металла.

Зона термического влияния — участок основного металла, не подвергшийся расплавлению, структура и свойства которого изменились в результате нагрева при сварке, наплавке или резке.

Тип сварного соединения определяет взаимное расположение свариваемых элементов. Различают: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные и торцовые сварные соединения.

Порядок проведения расчетов сварных стыков

Сборка инверторного сварочного аппарата своими руками

Чтобы определить какие нагрузки способен выдерживать образуемый при сварке стык, необходимо правильно подобрать все необходимые данные для расчета сварного шва. Предотвратить ошибки при математических исчислениях можно, если при их выполнении придерживать следующего порядка:

1. Определить с минимальными погрешностями пространственное положение, форму и размеры, характерные сварочному соединению.
2. Далее на контактируемую со свариваемым элементом площадь повернуть следует опасное сечение (с наивысшим напряжением). Необходим поворот в случаях, когда на исследуемой конструкции плоскость стыка не соответствует его сечению. После поворота должно образоваться новое сечение, которое называют расчетным.
3. Дальнейшие действия состоят в поиске на образовавшемся вследствие поворота сечении центра масс.
4. Следующий этап — перемещение в центр масс внешней приложенной нагрузки.
5. Установить какое напряжение в расчетном сечении возникает в момент воздействия всех силовых нагрузок, в частности нормальной и поперечной усилий, изгибающего и крутящего моментов.
6. Когда известно напряжение необходимо найти в сечении точку, подвергающуюся наибольшим нагрузкам. В этой точке все воздействующие на поверхность нагрузки сочетаются одновременно, что позволяет установить суммарную. В итоге получается максимум, которому шов будет подвергаться.
7. Вычисляется максимально допустимое напряжение, которое будет оказывать силовое воздействие на полученный в результате сварки шов.
8. Завершающий этап состоит в сравнении максимальных показателей суммарного и допустимого напряжений. Это позволит получить расчетное сопротивление сварного шва и определить размеры, которые обеспечат полноценную и безопасную эксплуатацию создаваемой металлоконструкции. Для большей достоверности полученной информации рекомендовано провести дополнительный проверочный расчет.

Не нужно забывать о том, что актуальным расчет сварного шва на срез или прочность будет только в том случае, когда строго соблюдена технология создания соединений

В любом случае важно и нужно рассчитывать стыки, поскольку только с точность установленные параметры способны обеспечить прочные и долговечные сварочные соединения

Виды соединений

Стыковое соединение — сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями и расположенных в одной плоскости или на одной поверхности (рис. 2). Поверхности элементов могут быть несколько смещены при соединении листов разной толщины (см. рис.2, б).

Рис. 2. Стыковые соединения

Угловое соединение — сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев (рис. 3).

Рис. 3. Угловые соединения

Тавровое соединение — сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента (рис. 4).

Рис. 4. Тавровое соединение

Нахлесточное соединение — сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 5, а, б). Отсутствие опасности прожогов при сварке облегчает применение высокопроизводительных режимов сварки. Применение нахлесточных соединений облегчает сборку и сварку швов, выполняемых при монтаже конструкций (монтажных швов).

Торцовое соединение — сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу (рис. 5, е).

Сварные швы подразделяют по разным признакам: по типу шва, по протяженности, по способу выполнения, по пространственному положению и по форме разделки кромок.

ГОСТ катетов стыковых швов

Чтобы в процессе эксплуатации металлоконструкции выдерживали возлагаемые на них нагрузки все присутствующие на них шовные соединения должны соответствовать нормативным показателям.

Основным документом, регламентирующим размеры сварных соединений, а также типы и характеристики конструктивных элементов металлоизделий является ГОСТ.

Здесь четко указано, что при необходимости состыковать разные по толщине детали соединять их можно таким же образом, как и заготовки с равной толщиной. Только при этом разница между двумя показателями не должна превышать нормативных значений.

В одном из пунктов ГОСТа обусловлены допустимые смещения кромок по отношению друг к другу и установлены четкие параметры смещений в соответствии толщины заготовки. В приложении к документу описаны все возможные минимальные размеры катетов, которые в обязательном порядке следует учитывать при сваривании металлоконструкций.