Классификация сварочных соединений

Сваркой металлов пользуются в тех случаях, когда необходимо получить наиболее прочные, герметичные и надежные неразъемные соединения. Сварочные технологии послужили толчком для бурного развития технического прогресса.

Многие конструкции просто не могли быть созданы без их использования. Существуют различные сварочные технологии, основанные на применении процессов электрической или газовой сварки, а также типы сварочных соединений, классификация которых довольно проста.

Типы сварки

Практически все многообразие применяемых сварочных технологий можно отнести к одному из следующих типов:

• электрическая дуговая сварка;
• электрическая контактная сварка;
• газовая сварка.

Электродуговая сварка заключается в том, что между соединяемой заготовкой и сварочным электродом подается напряжение, вызывающее зажигание электрической дуги.

Высокая температура, возникающая при горении дуги, приводит к расплавлению участков соединяемых деталей, непосредственно прилегающих к месту будущего сопряжения.

В месте будущего шва образуется так называемая сварочная ванна, то есть, расплавленный металл, после кристаллизации которого, образуется надежный и прочный сварной шов.

По уровню использования автоматизации процесса, электродуговая сварка может быть ручной, с применением штучного сменяемого сварочного электрода, полуавтоматической, с бесконечным, непрерывно подаваемым проволочным электродом, и автоматической, осуществляемой без участия сварщика.

Кроме перечисленного, электродуговой сварочный процесс может быть атмосферным, либо в среде защитных газов, препятствующих окислению расплавленного металла и способствующих образованию более качественного сварного шва.

В случае электрической контактной сварки соединяемые элементы сжимаются с большим усилием, и через место контакта пропускается значительный электрический ток.

В результате, соединяемые металлические детали разогреваются до пластичного состояния, и под воздействием сжимающего усилия свариваются между собой.

Газовый сварочный процесс происходит благодаря плавлению соединяемых металлов, а также присадочного материала при горении газа с применением специального газопламенного оборудования.

Как соединяют детали

Технологию производства сварочных соединений, включая их виды, размеры основных элементов и их условные обозначения на чертежах, устанавливает ГОСТ 5264-80. Чтобы правильно прочитать чертеж, предназначенный для сварки конструкции, надо ознакомиться с данным стандартом.

В соответствии с ГОСТом, при выполнении сварочных работ, могут применяться следующие виды соединений:

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

О каждом из них стоит поговорить отдельно, поскольку выбор сварочного соединения и подготовка кромок заготовок напрямую влияют на качества шва.

Стыковые

Такое сварочное соединение характеризуется примыканием боковых поверхностей свариваемых деталей, находящихся в одной плоскости.

Существуют разновидности выполнения данной сварочной операции. Работа может выполняться без подготовки соединяемых поверхностей. При сваривании сравнительно тонкого листового материала, его края могут быть предварительно отбортованы, то есть, загнуты под углом 90 °C.

У более толстых заготовок для осуществления полного провара материала по толщине применяется скашивание кромок с одной или с двух сторон. Форма скоса кромок может быть прямолинейной или криволинейной.

Для удержания сварочной ванны в зоне шва, под свариваемые листовые заготовки иногда помещается плоская подкладка, которая после выполнения работ удаляется.

Сам шов при выполнении стыкового соединения может быть односторонним или двухсторонним.

Угловые

Это соединение применяют к деталям, не находящимся в одной плоскости, кромки которых расположены под некоторым углом друг относительно друга. Такие соединения также выполняются с предварительной подготовкой поверхностей, или без нее.

Подготовка заключается в скашивании соединяемых кромок разными способами, одна из плоскостей может быть отбортована. Сварные швы, в зависимости от конструктивных требований, односторонние или двухсторонние.

Тавровые

При тавровом соединении, кромка одной из свариваемых деталей присоединяется к поверхности другой детали под углом 90 °. Таким образом, поперечный разрез соединения имеет форму буквы «Т».

Для улучшения качества соединения применяются односторонние или двухсторонние скосы кромок присоединяемого элемента. Обработке подвергаются те детали, торцы которых привариваются к плоскостям других деталей.

Для лучшей проварки металла обычно при закреплении деталей обеспечивают наличие небольшого зазора между ними. Величина зазора составляет 2 – 3 мм.

Вообще, для каждой конкретной процедуры должна быть составлена технологическая карта операции, учитывающая все требования проекта собираемой конструкции.

Внахлест

Детали, соединяемые внахлест, накладываются одна на другую, находясь при этом в параллельных плоскостях. Швы выполняются с одной или с обеих сторон.

Производить скос кромок в этом случае не имеет смысла, так как торцевые участки и плоскости соединяемых деталей образуют вогнутый угол, хорошо удерживающий сварочную ванну и позволяющий выполнить прочный шов.

Другие классификации

В зависимости от протяженности шва сварочные соединения могут быть прерывистыми (стежками) и непрерывными. Последние используют для получения герметичной конструкции (трубы, различные емкости).

Меняя длину дуги, скорость сварки, глубину разделки, можно получать выпуклые и вогнутые сварочные соединения. Существует также нормальный вариант, когда соединение практически ровное, и шов не выступает над поверхностью, но и не образуем выемки.

Сварочные швы получают при различных положениях заготовки. В зависимости от этого они могут быть нижними (самое простое соединение), горизонтальными, вертикальными и потолочными (самый сложный вариант сварочных работ).

Расчеты

При проектировании различных конструкций, все технические параметры, включая применение определенного вида сварки, а также выбор способа соединения деталей, осуществляется на основании предварительного расчета. В первую очередь, производится расчет конструкции на прочность.

Исходными данными для этого служит моделирование нагрузок, которым будет подвергаться конструкция в процессе эксплуатации. Исходя из этого, выбирается материал и способ соединения отдельных элементов. Методы расчета каждого вида сварного соединения стандартизованы и унифицированы.

При проведении расчетов на прочность сварных швов определяют характер, направления и величины нагрузок на участки соединения. Полученные величины сравнивают с максимально допустимыми значениями для применяемых материалов.

На основании их сравнения делают заключение о запасе прочности конструкции. Такой расчет производится многократно, отдельно для каждого варианта соединения, вида применяемой сварки и конструкционного материала. Только в случае правильного расчета можно получить надежное соединение.