Содержание
Введение….................................................................................................................3
1. Основные типы сварных соединений..................................................................5
2. Классификация сварных швов..........................................................................13
3. Конструктивные элементы сварных соединений.............................................18
4.Дуговая сварка стыковых соединений в нижнем положении шва толщиной свариваемой стали до 4 мм.....................................................................................24
5.Газовая сварка стыковых соединений в нижнем положении шва толщиной свариваемой стали до 4 мм.....................................................................................28
6.Дефекты сварных соединений.............................................................................33
Заключение..............................................................................................................36
Список используемой литературы.........................................................................37
Введение
Сварка – технологический процесс получения неразъемных соединений материалов посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сваркой соединяют однородные и разнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмассы.
Сварка – экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.
Физическая сущность процесса сварки заключается в образовании прочных связей между атомами и молекулами на соединяемых поверхностях заготовок. Для образования соединений необходимо выполнение следующих условий: освобождение свариваемых поверхностей от загрязнений, оксидов и адсорбированных на них инородных атомов; энергетическая активация поверхностных атомов, облегчающая их взаимодействие друг с другом; сближение свариваемых поверхностей на расстояния, сопоставимые с межатомным расстоянием в свариваемых заготовках.
В зависимости от формы энергии, используемой для образования сварного соединения, все виды сварки разделяют на три класса: термический, термомеханический и механический.
К термическому классу относятся виды сварки, осуществляемые плавлением с использованием тепловой энергии (дуговая, плазменная, электрошлаковая, электронно–лучевая, лазерная, газовая и др.).
К термомеханическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием тепловой энергии и давления (контактная, диффузионная и др.).
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления (ультразвуковая, взрывом, трением, холодная и др.). Свариваемость – свойство металла или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫСВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Сварка металла применяется во многих отраслях промышленности. От того, как проведены эти работы, зависит долговечность любой конструкции. На качество сварки влияет то, насколько правильно подобран тип соединения и шов. Существует целый ряд классификаций и видов стыков. Следует рассмотреть основные типы, элементы сварных соединений.
Меры безопасности:
Сварка является опасным видом деятельности для здоровья и жизни человека. Поэтому без применения средств индивидуальной защиты при таких работах не обойтись. Сварка сопровождается целым рядом вредных факторов: излучение, газы, расплавленные капли металла. Поэтому потребуется следующий комплект СИЗ:
· Костюм. Производится из брезентовых тканей.
· Ботинки сварщика или сапоги. При этом шнурки должны быть закрытыми.
· Очки, маска сварщика.
· Респиратор от сварочных газов.
· Рукавицы брезентовые. Как видим, понадобится достаточно серьёзный комплект. Но именно он поможет уберечься от ожогов, потери зрения, отравления. Поэтому его использование является необходимым.
Очень часто на стройке или производстве требуется неразъёмным образом соединить металлические плоскости, детали. Для этого и применяется сварка, в процессе которой образуется шов. Такой стык становится неразъёмным за счёт процесса оплавления самого металла и присадочных материалов (электродов). Основные типы сварных соединений состоят из самого шва, зоны сплавления, участка термического влияния, прилегающего материала. Детали стыкуются на межмолекулярном или межатомном уровне под действием высоких температур. Бывают разные типы сварных соединений. ГОСТ 5264-80 содержит подробную информацию о каждом из них. Ниже мы рассмотрим всё это более подробно.
Стыковое этот вид является самым популярным. Он применяется повсеместно. Причём сварка может осуществляться с любым видом кромок. Может быть односторонней и двухсторонней, со съёмной подкладкой, несъёмной и без неё. Применяется для следующих вариантов кромок: отбортовки двух деталей или одной, без неё, а также при отсутствии скоса кромок. Но это ещё не всё. Кромка также может быть замковой, с односторонними и двусторонними, симметричными и несимметричными, криволинейными и ломаными скосами и так далее. Стыковые типы сварных соединений отличаются многообразием и универсальностью. Важно соблюсти технологию работ, чтобы получить качественный шов.
Угловое это стыкование деталей используется при работе с угловыми элементами конструкций. Порой возникает сложность со сцеплением труднодоступных мест. Поэтому есть некоторое ограничение по кромкам, которые необходимо стыковать. Сварка может быть односторонней и двухсторонней. Применяется для следующих видов кромок
· Без скоса.
· С отбортовкой одного края.
· С односторонним и двусторонним скосом.
· Со скосом обеих кромок.
Как видно, ряд стыковочных элементов отпадает в связи со сложностью или невозможностью их скрепить, используя угловые типы сварных соединений.
Тавровое такой тип в разрезе выглядит как Т-образное соединение деталей. Но оно же характерно для деталей, при соединении которых был использован небольшой угол наклона одной поверхности к другой. Сварка может быть односторонней и двухсторонней. При работе с таким стыкованием подготавливают следующий ряд кромок:
· Без скоса.
· С односторонним и двусторонним вариантом на одной кромке при этом они могут быть симметричными и несимметричными.
· С криволинейным односторонним и двусторонним скосом одной плоскости.
Тавровые типы сварных соединений также позволяют работать с ограниченным видом плоскостей.
Нахлесточное и торцевое соединение:
Первое стыкование применяется в случаях, когда требуется скрепить детали внахлест. Кромкам без скосов отдают предпочтение мастера, используя этот тип. Вид сварного соединения, торцевой, применяется редко. Но всё же его выделяют в отдельную группу. Таким способом соединяют торцевые стороны деталей. Помните, что для каждого стыка может применяться различный вид шва. Для удобства работы с таблицей, в которой прописаны все типы сварных соединений, ГОСТ ввёл их буквенное обозначение. Каждому сварщику стоит ознакомиться с их основными характеристиками.
Классификации швов:
Существует несколько вариантов классификаций:
· По расположению относительно поверхности – односторонние и двухсторонние.
· По назначению – рабочие (эксплуатация сварных поверхностей под нагрузкой), нерабочие (без неё).
· По протяжённости – короткие (до 250 мм), средние (до 1 м), длинные (свыше метра).
· По конфигурации – прямолинейные, криволинейные.
· По ширине – ниточные (ширина равна диаметру электродов или она является существенно меньшей), уширенные (получаются при колебательных движениях электродов).
Типы сварных швов и соединений имеют ещё несколько классификаций, которые следует рассмотреть подробно
По положению в пространстве
Эта классификация выделяет следующие положения:
· Нижнее. Угол работ относительно горизонта – от 0 до 60°.
· Вертикальное. Угол относительно земли – от 60 до 120°.
· Потолочное. Угол работы лежит в диапазоне от 120 до 180°.
Положение в пространстве может влиять и на качество шва, и на выбор вида стыкования.
По степени непрерывности:
Выделяют следующие типы сварных швов и соединений при такой классификации: непрерывные (не имеют промежутков по всей своей длине) прерывистые (выполняются с прерываниями). Второй вариант характерен больше для угловых и тавровых стыков.
Прерывистые, в свою очередь, могут быть:
· Цепными, когда с обеих сторон делаются одинаковые прерывистые цепочки швов.
· Шахматными, когда швы с одной и другой стороны наносятся со сдвигом относительно друг друга.
· Точечными. Выполняются точками в шахматном порядке с двух сторон.
Непрерывные швы выдерживают большую нагрузку. Они меньше подвержены коррозии, поэтому для рабочих поверхностей чаще применяют именно их.
По типу получаемого сварного соединения
Эта классификация выделяет следующие виды швов:
· Стыковой.
· Угловой. Применяется в тавровых, стыковочных, угловых соединениях. Проплавной. Характерен для тавровых и нахлесточных стыков. При этом толщина поверхностей должна быть не более 10 мм.
· Электрозаклепочные. Также применяются для тавровых и нахлесточных соединений. Сначала сверлится первая поверхность. Через неё сваркой прихватывают вторую. Если же толщина первой поверхности не более 3 мм, её не сверлят. Такие листы пробиваются сваркой. Конструкции получаются прочными, но неплотными.
· Торцевые. Применяются для сцепления боковых поверхностей частей (торцов).
Как видим, типы сварных швов и соединений взаимосвязаны по такой классификации. Они имеют даже ряд одинаковых названий.
По профильным данным сечения:
Если любое стыковое соединение разрезать, то можно точно определить вид шва по этой классификации
· Выпуклый. Применяется для изделий, испытывающих статическую нагрузку. Считается усиленным. При выполнении такого шва используется большое количество электродов.
· Вогнутый. Характерен для конструкций с динамической и знаковопеременной нагрузкой. Считается ослабленным.
· Нормальный. Рекомендуется применение, как и для вогнутого.
Тавровые и угловые типы сварных соединений подразумевают ещё одну разновидность шва – специального. Если рассмотреть его в разрезе, то будет видно, что один из катетов будет больше, т. Е. получается неравнобедренный треугольник. Используется для изделий с переменной нагрузкой. Снижает напряжение.
По направлению прилагаемых усилий:
Эта классификация связана с технологией сварки. Итак, швы бывают:
· Продольные. Усилие направляется вдоль оси шва.
· Поперечные. Направление усилия поперёк.
· Комбинированные. Иногда конструкции требуют сочетание нескольких видов усилий. Например, и поперечных, и продольных.
· Косые. Усилие прилагается под углом.
По количеству слоёв:
Выделяют всего два вида швов в разрезе этой классификации: однослойные и многослойные. Кроме того, они бывают однопроходными и многопроходными. Если с первым вариантом всё понятно, то для второго характерно наличие нескольких новых определений:
· Проход - простыми словами, это разовое прохождение по месту сцепления сваркой.
· Валик - так именуют часть оплавленного металла, полученного при одном проходе. Кстати, слой шва может состоять из одного или нескольких валиков, выполненных на одном уровне.
· Корень шва - это наиболее удалённый валик от облицовочного уровня.
Многослойный, многопроходный тип шва сварного соединения применяют для сцепления толстых материалов и уменьшения зоны нагрева. Эта же классификация выделила дополнительные типы сварных швов и соединений. ГОСТ их обозначил как:
· Подварочный - меньшая часть подготовительного двустороннего шва. Выполняется для того, чтобы предотвратить прожог при выполнении других уровней. Или в последнюю очередь наносится в корень шва.
· Облицовочный - само название говорит за себя. Выполняется для лицевой части многоуровневого шва. Улучшает внешний вид.
Многорядные швы обычно являются сложными. Они требуют аккуратности и профессионализма. Недопустимые погрешности Типы сварных соединений и виды сварных швов следует выполнять согласно технологии.
Недопустимые погрешности:
Типы сварных соединений и виды сварных швов следует выполнять согласно технологии.
Качество работ напрямую связано с дальнейшей эксплуатацией изделий, конструкций. Нельзя допускать при сварке следующие погрешности
· Подрез, прожог. Образуется при длительном тепловом воздействии на одну точку.
· Непровар. Недостаточно долгое тепловое воздействие, в результате которого образуется плохо зачищенное основание. Конструкция получается ненадёжной. Шлаковые вкрапления. Могут появляться из-за некачественных электродов. Поры. Образуются в результате появления брызг раскалённого металла. Следует отрегулировать температуру сварки.
· Трещины. Могут появляться при стыковке разных видов металла. У них может различаться температура плавления.
· Полости. Образование под наплывом пустот. Это чревато при эксплуатации появлением трещин.
· Несплавление. Причины: недостаточная температура для сварки, плохо зачищенная поверхность, непровар.
Всё это может в дальнейшем сказаться на качестве металлоконструкций, изделий.
Контроль качества Выполнение сварочных работ требует контроля качества. Осуществить его можно несколькими способами:
· Визуальный осмотр. Поможет обнаружить видимые погрешности: поры, трещины, шлаковые вкрапления.
· Обмер. С помощью измерительных приборов контролируется длина и ширина шва. Проверяется соответствие с техническим заданием и ГОСТом.
· Испытание на герметичность. Требуется при некоторых видах конструкций. Проверяется оно с помощью специальной опрессовки.
· Контрольно-измерительными приборами. Новые технологии нашли своё применение и в этой сфере.
· Лабораторные исследования. Проверяется физическими и химическими реакциями.
Конечно же, качество работ зависит от опыта и квалификации самого сварщика
Он легко определит возможность выполнения того или иного вида работ, совместимость материала, подберёт нужное соединение и шов и выполнит работы на должном уровне. Хороший сварщик всегда был и будет в цене. Но этому учатся и теоретически, и практически. У некоторых уходят на это годы.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ШВОВ Термины и определения для сварных конструкций, узлов, соединений и швов
установлены ГОСТ 2601-84.
Сварным соединением называют неразъемное соединение двух и более элементов (деталей), выполненное с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла со структурными и другими изменениями в результате термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла.
Сварной шов представляет собой участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.
Сварной узел представляет собой часть сварной конструкции, в которой сварены примыкающие друг к другу элементы.
Сварной конструкцией называется металлическая конструкция, изготовленная из отдельных деталей или узлов с помощью сварки.
Металл деталей, подлежащих соединению сваркой, называют основным металлом.
Металл, подаваемый в зону дуги дополнительно к расплавленному основному металлу, называют присадочным металлом.
Переплавленный присадочный металл, введенный в сварочную ванну или наплавленный на основной металл, называют наплавленным металлом.
Сплав, образованный переплавленным основным или основным и наплавленным металлами, называют металлом шва.
Работоспособность сварного изделия определяется типом сварного соединения, формой и размерами сварных соединений и швов, их расположением относительно действующих сил, плавностью перехода от сварного шва к основному металлу и др.
При выборе типа сварного соединения учитывают условия эксплуатации (статические или динамические нагрузки), способ и условия изготовления сварной конструкции (ручная сварка, автоматическая в заводских или монтажных условиях), экономию основного металла, электродов и др.
Типы сварных соединений. По форме сопряжения соединяемых деталей (элементов) различают следующие типы сварных соединений: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные
Сварные швы подразделяют по форме поперечного сечения на стыковыеи угловые Разновидностью этих типов являются швы пробочные и прорезные выполняемые в нахлесточных соединениях. По форме в продольном направлении различают швы непрерывные и прерывистые.
С помощью стыковых швов образуют в основном стыковые соединения с помощью угловых швов - тавровые, крестовые, угловые и нахлесточные соединения с помощью пробочных и прорезных швов могут быть образованы нахлесточные и иногда тавровые соединения.
Стыковые швы, как правило, выполняют непрерывными; отличительным признаком для них обычно служит форма разделки кромок соединяемых деталей в поперечном сечении. По этому признаку различают следующие основные типы стыковых швов: с отбортовкой кромок без разделки кромок - односторонние и двусторонние с разделкой одной кромки - односторонней, двусторонней; с прямолинейной или криволинейной формой разделки с односторонней разделкой двух кромок; с V- образной разделкой с двусторонней разделкой двух кромок; Х-образной разделкой. Разделка может быть образована прямыми линиями (скос кромок) либо иметь криволинейную форму (U-образная разделка,
Стыковое соединение наиболее распространено в сварных конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами соединений. Его применяют в широком диапазоне толщины свариваемых деталей от десятых долей миллиметра до сотен миллиметров почти при всех способах сварки. При стыковом соединении на образование шва расходуется меньше присадочного материала, легко и удобно контролировать качество.
Угловые швы различают по форме подготовки свариваемых кромок в поперечном сечении и сплошности шва по длине.
По форме поперечного сечения угловые швы могут быть без разделки кромок с односторонней разделкой кромки с двусторонней разделкой кромок по протяженности угловые швы могут быть непрерывными и прерывистыми с шахматным и цепным расположением отрезков шва. Тавровые, нахлесточные и угловые соединения могут быть выполнены отрезками швов небольшой протяженности - точечными швами.
Пробочные швы по своей форме в плане (вид сверху) обычно имеют круглую форму и получаются в результате полного проплавления верхнего и частичного проплавления нижнего листов - их часто называют электрозаклепками - либо путем проплавления верхнего листа через предварительно проделанное в верхнем листе отверстие
Прорезные швы, обычно удлиненной формы, получаются путем приварки верхнего (накрывающего) листа к нижнему угловому шву по периметру прорези (рисунок 6. в). В отдельных случаях прорезь может заполняться и полностью.
Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента: зазор b, притупление с, угол скоса кромки в и угол разделки кромок, а, равный в или 2в.
Существующие способы дуговой сварки без разделки кромок позволяют сваривать металл ограниченной толщины (при односторонней сварке ручной - до 4 мм, механизированной под флюсом - до 18 мм). Поэтому при сварке металла большой толщины необходимо разделывать кромки. Угол скоса кромки обеспечивает определенную величину угла разделки кромок, что необходимо для доступа дуги вглубь соединения и полного проплавления кромок на всю их толщину.
Стандартный угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения изменяется в пределах от (60±5) до (20±5) градусов. Тип разделки и величина угла разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х- образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6 - 1,7 раза. Уменьшается время на обработку кромок. Правда, в этом случае возникает необходимость вести сварку с одной стороны шва в неудобном потолочном положении или кантовать свариваемые изделия.
Притупление с обычно составляет (2 ± 1) мм. Его назначение - обеспечить правильное формирование и предотвратить прожоги в вершине шва. Зазор b обычно равен 1,5 - 2 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара вершины шва, но в отдельных случаях при той или иной технологии зазор может быть равным нулю или достигать 8 - 10 мм и более.
Для всех типов швов важны полный провар кромок соединяемых элементов и внешняя форма шва как с лицевой стороны (усиление шва), так и с обратной стороны, т. е. форма обратного валика. В стыковых и особенно односторонних швах трудно проваривать кромки притупления на всю их толщину без специальных приемов, предупреждающих прожог и обеспечивающих хорошее формирование обратного валика.
Сварные швы классифицируют по ряду признаков. По внешнему виду швы делят на выпуклые, нормальные, вогнутые. Как правило, все швы выполняют с небольшим усилением (выпуклыми). Если требуются швы без усиления, это должно быть указано на чертеже. Ослабленными (вогнутыми) выполняют угловые швы, что также отмечается на чертеже. Такие швы требуются для улучшения работы сварных соединений, например, при переменных нагрузках. Стыковые швы ослабленными не делают, вогнутость в этом случае является браком. Увеличение размеров сварных швов по сравнению с заданными приводит к увеличению массы свариваемой конструкции и перерасходу электродов. В результате возрастает себестоимость сварных конструкций, повышается трудоемкость сварочных работ.
Большое значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валиков к основному металлу, так как это обеспечивает высокую прочность соединения при динамических нагрузках. В угловых швах также бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину, особенно при сварке наклонным электродом. Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, что снижает концентрацию напряжений в месте перехода и повышает прочность соединения при динамических нагрузках.
Слой сварного шва - часть металла сварного шва, которая состоит из одного или нескольких валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва. Валик - металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход.
При сварке каждый слой многослойного шва отжигается при наложении последующего слоя. В результате такого теплового воздействия на металл сварного шва улучшаются его структура и механические свойства. Толщина каждого слоя в многослойных швах примерно равна 5 - 6 мм.
По действующему усилию швы делят на продольные (фланговые), поперечные (лобовые), комбинированные, косые. Лобовой шов расположен перпендикулярно к усилию Р, фланговый - параллельно, а косой - под углом.
По положению в пространстве различают нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы (рисунок 12). Отличаются они друг от друга углами, под которыми располагается поверхность свариваемой детали относительно горизонтали. Наиболее труден для исполнения потолочный шов, лучше всего шов формируется в нижнем положении. Потолочные, вертикальные и горизонтальные швы приходится обычно выполнять при изготовлении и особенно при монтаже крупногабаритных конструкций.