Главным этапом сборки неразъемных металлоконструкций является сварочное соединение заготовок. На месте стыковки элементов металлоконструкций образуется так называемый сварочный шов. От качества шва сварочного соединения зависит надежность и долговечность металлоизделия, его прочностные характеристики и эксплуатационные свойства. В обзоре пойдет речь о том, как сделать сварочный шов.
Сварочный шов формируется в процессе электродуговой сварки при температуре свыше 7000 ˚С.
В современном производстве сварочные швы создаются в так называемой защитной среде. Основной целью защиты является предотвращение окисления расплавленного металла. Защитная среда вытесняет кислород из зоны плавки. Если соединять металлические поверхности без защитной среды, то шов получит низкую прочность, он будет вдоль и поперек пронизан порами и воздушными раковинами.
Для формирования шовных соединений используют либо классические электроды, либо сварочную проволоку. Сварка с использованием проволоки характерна для полуавтоматических сварочных аппаратов.
В обзоре пойдет речь, каким должен быть сварочный шов.
Классификация сварочных соединений
Особенности сварочного шва напрямую зависят от типа соединения металлопроката. Различают следующие виды стыковки металлических поверхностей:
- Стык в стык
- Тавровое
- Внахлест
- Угловое
Дополнительно для опытных сварщиков важно и пространственное положение соединяемых поверхностей. Соединение может быть нижним, горизонтальным, вертикальным или же потолочным. Наиболее трудоемкими являются, конечно же, потолочные швы. Теперь подробнее про виды сварочных швов.
- Соединение стык в стык позволяет располагать поверхности металлопроката на одном уровне. Ярким примером подобной стыковки является соединение уголка или трубы торец в торец.
- Тавровое соединение – это плоскость с опущенным на ее поверхность перпендикуляром. Соединение напоминает букву «Т», откуда и взято название.
- Соединение внахлест обычно делается в рамках усиления конструкции.
- Угловое соединение характерно при стыковке торцевых частей металлопроката под углом, обычно 90˚. Но встречаются угловые соединения и на 45˚, и на 30˚.
Какие параметры еще влияют на типы сварочных швов. Дополнительно сварочные соединения можно классифицировать и по типу подготовки стыкуемых поверхностей:
- Со скосом кромок
- Без скоса кромок
Без скоса кромок обычно привариваются поверхности с толщиной стенки не более 4 (мм). При сварке более толстого проката обязательно и непременно нужно создавать кромку. Кромка необходима для формирования ванны расплавленного металла. Благодаря кромкам сварочный шов становится более ровным, однородным и аккуратным. Какие еще параметры следует учитывать, чтобы знать, как сделать сварочный шов.
Встречаются следующие разновидности кромок:
- Односторонний скос
- V-образный скос
- X-образный скос
Дополнительно различают еще U-образный скос, но из-за сложности изготовления он не нашел широкого распространения.
Наиболее простым в изготовлении является односторонний скос. Этот метод подготовки стыка применим к заготовкам с толщиной от 4 до 24 (мм). Односторонний скос предполагает создание шва только с лицевой стороны.
При соединении заготовок толщиной от 12 до 32 (мм) включительно рекомендуется использовать скос V-образного типа. Как и в случае с односторонним скосом, при сварке по V-образному профилю допустимо создавать шов лишь с лицевой стороны.
Если к металлоконструкции предъявляются какие-то повышенные требования по части стойкости к механическим нагрузкам, то с обратной стороны заготовки можно создать так называемый «доварочный шов». Для доварочного шва не нужно делать на стыкуемых поверхностях никаких скосов.
Касательно X-образного скоса, его рекомендуется делать при создании крупных и массивных металлоконструкций. X-образный скос изначально предполагает создание шва как на лицевой, так и на тыльной стороне.
https://youtu.be/qBf24cIxYuU
Геометрические параметры шва
Чтобы знать, каким должен быть сварочный шов, необходимо брать в учет характеристики его размерности. Различают 3 основных вида шовных соединений:
- Выпуклые
- Нормальные
- Вогнутые
Выпуклые швы рекомендуется использовать в тех металлоконструкциях, которые будут подвергаться преимущественно статической нагрузке. Выпуклый шов хорошо подходит для опорных конструкций. Это может быть металлический каркас здания или опора какого-нибудь оборудования.
Шов нормальной формы, то есть с минимальной выпуклостью (практически плоский) рассчитан по большей части на конструкции, которые подвергаются динамичным нагрузкам. Примером подобных металлоконструкций может являться мостовой переход или лестничный подъем.
Вогнутые швы характерны для тех металлоконструкций, которые практически не подвергаются воздействию механических нагрузок извне. Ярким примером подобных конструкций являются ворота и ограды. Вогнутый шов позволяет сократить расход дорогостоящий электродов или проволоки.
Это основные виды сварочных швов, которые сегодня активно используются в промышленности.
Швы разных типов соединений
Шов классического стыкового соединения включает в себя следующие параметры:
- Ширина
- Толщина
- Глубина провара
- Высота выпуклости
При стыковке заготовок большой толщины, от 30 (мм) и выше, допустимо заполнять скосы слоями. Каждый из вертикальных слоев можно заполнять множественными горизонтальными проходами.
Для шва углового соединения важны совсем другие характеристики:
- Горизонтальный катет
- Вертикальный катет
- Толщина
- Высота выпуклости
При угловой стыковке заготовок одинаковой толщины рекомендуется удерживать электрод под углом 45˚. Это шовное соединение называют «лодочкой». Если к горизонтальной заготовке приваривается перпендикуляр меньшей толщины, то удерживать электрод следует уже под углом 60˚. При таком положении электрода сварочная ванна смещается в сторону более толстой поверхности, что защищает тонкую заготовку от сквозного прогорания.
Зная главные типы сварочных швов можно без труда подобрать наиболее эффективную и рациональную схему сборки металлоконструкций.
От чего зависит геометрия шва
Форма шовных соединений имеет прямую зависимость от следующих параметров:
- Сила тока
- Напряжение
- Скорость подачи электрода
С увеличением силы тока существенно возрастает глубина проваривания. Ширина шва при этом остается практически неизменной. Ситуация меняется, когда происходит повышение напряжения. При добавлении вольтажа происходит значительное увеличение ширины шва. Глубина же провара при этом уменьшается. Будет уменьшаться и выпуклость.
Если сравнить шов при сварке постоянным и переменным током, то постоянный ток дает более широкий шов по сравнению со сваркой на переменном токе, при равных параметрах силы и напряжения.
Касательно скорости подачи электрода, с ростом скорости происходит уменьшение ширины сварочного шва. Если мастер ищет путь, как сделать сварочный шов более тонкими и аккуратным, достаточно увеличить скорость подачи электрода.
Оптимальной скоростью подачи электрода является 40 (м/ч). При повышении скорости до 60-70 (м/ч) соединяемые поверхности металлоконструкции могут не успевать прогреваться до оптимальной температуры.
Разумеется, на размеры шва оказывают влияние и многие другие параметры: пространственное положение соединяемых заготовок, диаметр электрода, тип флюса (защитной оболочки электрода), состав металла и пр.
