Рецензент материалов ПУМ

Автор материалов для ПУМ

· В. В. Овчинников — доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», академик Общественной организации «Международная академия информатизации», отличник изобретательства авиационной промышленности.

Рецензент материалов ПУМ

· К. А. Хайбуллов — кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии машиностроения» ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН».

Версия 2.2.0.0

· © «Академия-Медиа», 2020

· © Издательский центр «Академия», 2020

· © Образовательно-издательский центр «Академия», 2020

 

 

Предисловие

Прог­рамма учеб­но­го мо­дуля раз­ра­бота­на в со­от­ветс­твии с тре­бова­ни­ями ФГОС сред­не­го про­фес­си­онально­го об­ра­зова­ния по про­фес­сии 15.01.05 «Свар­щик (руч­ной и час­тично ме­хани­зиро­ван­ной свар­ки (нап­лавки))», ут­вер­жден­но­го При­казом Ми­нис­терс­тва об­ра­зова­ния и на­уки Рос­сийской Фе­дера­ции от 29 ян­ва­ря 2016 г. № 50.

Свар­ка яв­ля­ет­ся од­ним из ве­дущих тех­но­логи­чес­ких про­цес­сов об­ра­бот­ки ме­тал­лов. Большие пре­иму­щес­тва свар­ки обес­пе­чили ее ши­рокое при­мене­ние в на­род­ном хо­зяйстве; без нее сейчас не­мыс­ли­мо про­из­водс­тво су­дов, ав­то­моби­лей, са­моле­тов, тур­бин, кот­лов, ре­ак­то­ров, мос­тов и дру­гих конс­трук­ций. Пер­спек­ти­вы свар­ки как в на­уч­ном, так и в тех­ни­чес­ком пла­не без­гра­нич­ны. При­мене­ние свар­ки спо­собс­тву­ет со­вер­шенс­тво­ванию ма­шинос­тро­ения и раз­ви­тию но­вых от­раслей тех­ни­ки — ра­кетос­тро­ения, атом­ной энер­ге­тики, ра­ди­оэлек­тро­ники. Раз­ви­тие свар­ки тре­бу­ет су­щес­твен­но­го по­выше­ния уров­ня те­оре­тичес­ких зна­ний и прак­ти­чес­кой под­го­тов­ки ква­лифи­циро­ван­ных ра­бочих.

 

 

ВА1Виды сварных соединений

· 1.1. Стыковые сварные соединения

· 1.2. Угловые соединения

· 1.3. Торцевые соединения

· 1.4. Нахлесточные соединения

· 1.5. Тавровые соединения

· 1.6. Разделка кромок под сварк у

 

1.1Стыковые сварные соединения

Свар­ное со­еди­нение — не­разъем­ное со­еди­нение, вы­пол­ненное свар­кой.

В свар­ное со­еди­нение вхо­дят свар­ной шов, зо­на тер­ми­чес­ко­го вли­яния и при­мыка­ющие к ней учас­тки ос­новно­го ме­тал­ла.

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

Свар­ные со­еди­нения бы­ва­ют (рис. 1.1):

§ сты­ковые;

§ уг­ло­вые;

§ тор­це­вые;

§ нах­лесточ­ные;

§ тав­ро­вые.

Рис. 1.1. Основные виды соединений:
а — стыковое; б — угловое; в — торцевое; г — нахлесточное; д — тавровое

Сты­ковое со­еди­нение — со­еди­нение двух эле­мен­тов, при­мыка­ющих друг к дру­гу тор­це­выми по­вер­хнос­тя­ми (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Конструктивные элементы разделки кромок под сварку:
а — без разделки кромок; б — с разделкой кромок одной детали; в — V-образная разделка; г — Х-образная разделка; д — U-образная разделка; b — зазор, мм;
С — притупление, мм; α — угол разделки кромок, град; β — угол скоса кромок, град

Сты­ковое со­еди­нение без ско­са сва­рива­емых кро­мок. Это со­еди­нение при­меня­ют при со­еди­нении лис­тов тол­щи­ной до 12 мм; при этом кром­ки лис­тов сре­за­ют под пря­мым уг­лом к плос­кости. Лис­ты тол­щи­ной до 4 мм сва­рива­ют од­носто­рон­ним швом; 2…12 мм — двух­сто­рон­ним швом. Под­го­тов­ка к свар­ке та­кого со­еди­нения нес­ложна и не­доро­га, она пре­дус­матри­ва­ет только сты­ков­ку сва­рива­емых кро­мок.

Двух­сто­рон­ний свар­ной шов по­выша­ет проч­ность свар­но­го со­еди­нения, од­на­ко при­ложе­ние зна­чительных дол­говре­мен­ных наг­ру­зок из-за на­личия неп­ро­варен­но­го учас­тка в кор­не шва мо­жет при­вес­ти к раз­ру­шению со­еди­нения. Пол­ное проп­лавле­ние до­сти­га­ет­ся при од­носто­рон­нем свар­ном шве при тол­щи­не ме­тал­ла до 4 мм. При двух­сто­рон­нем свар­ном шве пол­ное проп­лавле­ние обес­пе­чива­ет­ся при тол­щи­не ме­тал­ла до 8 мм.

Сты­ковое со­еди­нение без ско­са сва­рива­емых кро­мок с за­зором. В та­ких со­еди­не­ни­ях нам­но­го лег­че, чем в сты­ковых со­еди­нени­ях без за­зора, обес­пе­чить пол­ный про­вар. Это поз­во­ля­ет про­из­во­дить свар­ку ме­тал­ла большей тол­щи­ны. Сле­ду­ет от­ме­тить, что в слу­чае по­луче­ния неп­ро­вара проч­ность сты­ково­го со­еди­нения бу­дет та­кой же, как и у со­еди­нения без за­зора. В слу­чае при­ложе­ния дос­та­точ­ной наг­рузки эти свар­ные со­еди­нения бу­дут иметь оди­нако­вую ве­ро­ят­ность раз­ру­шения. Пол­ное проп­лавле­ние дос­ти­га­ет­ся при од­носто­рон­нем свар­ном шве при тол­щи­не ме­тал­ла ме­нее 5 мм. При двух­сто­рон­нем свар­ном шве пол­ное проп­лавле­ние обес­пе­чива­ет­ся при тол­щи­не ме­тал­ла до 12 мм.

Сты­ковое со­еди­нение со ско­сом кро­мок. Это на­ибо­лее рас­простра­нен­ное со­еди­не­ние. Оно нам­но­го пре­вос­хо­дит по ка­чес­тву шва сты­ковое со­еди­нение без ско­са кро­мок и при­меня­ет­ся для свар­ки от­ветс­твен­ных конс­трук­ций. Сты­ковые со­еди­не­ния со ско­сом кро­мок поз­во­ля­ют сва­ривать ме­талл тол­щи­ной 3…100 мм. Сто­имость под­го­тов­ки та­ких со­еди­нений и рас­ход элек­тро­дов при их свар­ке пре­выша­ют ана­логич­ные по­каза­тели для сты­ковых швов без ско­са сва­рива­емых кро­мок.

При од­носто­рон­нем свар­ном шве не­об­хо­димо обес­пе­чить га­ран­ти­рован­ный про­вар кор­ня шва (рис. 1.3, а), в про­тив­ном слу­чае в ус­ло­ви­ях при­ложе­ния зна­чительной на­груз­ки мо­жет про­изойти раз­ру­шение со­еди­нения.

Рис. 1.3. Стыковое соединение со скосом кромок:
а — односторонний сварной шов; б — двусторонний сварной шов; в — с использованием подкладки

Двус­то­рон­ний свар­ной шов (рис. 1.3, б) мож­но вы­пол­нять только в тех слу­ча­ях, ког­да име­ет­ся воз­можность дос­ту­па к об­ратной сто­роне шва. В этом слу­чае го­раз­до лег­че обес­пе­чить га­ран­ти­рован­ный про­вар на всю тол­щи­ну свар­но­го со­еди­нения. При ис­пользо­вании под­кла­док (рис. 1.3, в) по­яв­ля­ет­ся воз­можность по­высить ско­рость свар­ки и при­менять элек­тро­ды больше­го ди­амет­ра, осо­бен­но при вы­пол­не­нии пер­во­го или кор­не­вого про­хода.

Сты­ковое со­еди­нение с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами кро­мок. Та­кие со­еди­не­ния при­меня­ют для конс­трук­ций, ра­бота­ющих в ис­клю­чительно тя­желых ус­ло­ви­ях экс­плу­ата­ции. Они ис­пользу­ют­ся для по­луче­ния свар­ных со­еди­нений ме­тал­ла тол­щи­ной 8…120 мм. При вы­пол­не­нии сты­ково­го со­еди­нения с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами кро­мок (рис. 1.4) не­об­хо­димо обес­пе­чить га­ран­ти­рован­ный про­вар кор­ня шва. Для это­го пе­ред на­ложе­ни­ем вто­рого шва нуж­но про­из­вести за­чи­стку кор­ня пер­во­го шва.

Рис. 1.4.Стыковое соединение с двумя симметричными скосами кромок

Двух­сто­рон­ний шов сты­ково­го со­еди­нения с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами кро­мок поз­во­ля­ет дос­тичь бо­лее рав­но­мер­но­го рас­пре­деле­ния теп­ла в со­еди­не­нии, что сни­жа­ет кон­цен­тра­цию нап­ря­жений в сва­рива­емом из­де­лии. Кро­ме то­го, та­кая раз­делка обес­пе­чива­ет меньшие зна­чения де­фор­ма­ций пос­ле свар­ки.

Сты­ковое со­еди­нение со ско­сом од­ной кром­ки и с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами од­ной кром­ки. Сты­ковые со­еди­нения со ско­сом од­ной кром­ки (рис. 1.5, а — в) и с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами од­ной кром­ки (рис. 1.5, г) мож­но при­менять в кон­струк­ци­ях, ко­торые по си­ловым наг­рузкам на них, а так­же по тол­щи­не ме­тал­ла сход­ны с конс­трук­ци­ями, для ко­торых ис­поль­зу­ют­ся сты­ковые со­еди­нения со ско­сом кро­мок.

Рис. 1.5.Стыковое соединение со скосом одной кромки (а — в)
и с двумя симметричными скосами одной кромки (г)

Сты­ковое со­еди­нение с кри­воли­нейным ско­сом кро­мок. Дан­ный вид раз­делки при­меня­ет­ся для осо­бо от­ветс­твен­ных конс­трук­ций, та­ких как наг­ре­ва­емые со­суды вы­соко­го дав­ле­ния. Сто­имость вы­пол­не­ния та­ких со­еди­нений вы­ше, чем со­еди­не­ний со ско­сом кро­мок и с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами кро­мок, од­на­ко для свар­ки со­еди­нений с кри­воли­нейным ско­сом кро­мок не­об­хо­димо мень­шее ко­личес­тво элек­тро­дов и со­от­ветс­твен­но меньший рас­ход элек­тро­энер­гии. Сты­ковое со­еди­нение с кри­воли­нейным ско­сом кро­мок при­меня­ет­ся для свар­ки ме­тал­ла тол­щи­ной 15…100 мм. Пол­ное сплав­ле­ние кор­ня шва лег­че обес­пе­чить при свар­ке со­еди­нения с двух сто­рон (рис. 1.6, б) и при свар­ке со­еди­не­ния на под­клад­ке (рис. 1.6, в), чем при од­носто­рон­нем шве (рис. 1.6, а). Для по­луче­ния не­об­хо­димых экс­плу­ата­ци­он­ных свойств та­кого со­еди­нения тре­бу­ет­ся га­ран­ти­рован­ное проп­лавле­ние кор­ня свар­но­го шва.

Рис. 1.6. Стыковое соединение с криволинейным скосом кромок:
а — односторонний шов; б — двухсторонний шов; в — сварка на подкладке

Сты­ковое со­еди­нение с дву­мя сим­метрич­ны­ми кри­воли­нейны­ми ско­сами кро­мок.Та­кое со­еди­нение при­меня­ет­ся для конс­трук­ций, в ко­торых ис­пользу­ет­ся раз­дел­ка с кри­воли­нейным ско­сом кро­мок, но в дан­ном слу­чае сва­рива­ет­ся ме­талл боль­шей тол­щи­ны, при этом свар­ка про­из­во­дит­ся с двух сто­рон. Тол­щи­на сва­ривае­мо­го ме­тал­ла ко­леб­лется в пре­делах 30…175 мм. Внеш­ний вид дан­но­го со­еди­нения по­казан на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Стыковое соединение с двумя симметричными криволинейными скосами кромок

Сты­ковое со­еди­нение с кри­воли­нейным ско­сом од­ной кром­ки и с дву­мя сим­мет­рич­ны­ми кри­воли­нейны­ми ско­сами од­ной кром­ки. Сты­ковые со­еди­нения с кри­воли­нейным ско­сом од­ной кром­ки (рис. 1.8, а — в) и с дву­мя сим­метрич­ны­ми кри­воли­нейны­ми ско­сами од­ной кром­ки (рис. 1.8, г) при­меня­ют­ся в тех же слу­ча­ях, что и сты­ковые со­еди­нения с дву­мя сим­метрич­ны­ми кри­воли­нейны­ми ско­сами кро­мок, но при ус­ло­вии при­ложе­ния меньших по ве­личи­не наг­ру­зок.

Рис. 1.8. Стыковое соединение с криволинейным скосом одной кромки (а — в)
и с двумя симметричными криволинейными скосами одной кромки (г)

 

 

1.2Угловые соединения

Уг­ло­вое со­еди­нение — свар­ное сое­ди­нение двух эле­мен­тов, рас­по­ложен­ных под уг­лом и сва­рен­ных в мес­те при­мыка­ния их кра­ев (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Угловое соединение:
а — сварка с одной стороны соединения; б — сварка с двух сторон соединения

Уг­ло­вые со­еди­нения осу­щест­вля­ют при рас­по­ложе­нии сва­рива­емых эле­мен­тов под пря­мым или про­из­вольным уг­лом, и свар­ка вы­пол­ня­ет­ся по кром­кам этих эле­мен­тов с од­ной или с обе­их сто­рон. Уг­ло­вые со­еди­нения при­меня­ют при свар­ке раз­личных ко­роб­ча­тых из­де­лий, ре­зер­ву­аров и ем­костей.

Уг­ло­вое со­еди­нение без ско­са кро­мок с тор­це­вым швом (рис. 1.10, а) обыч­но при­ме­ня­ют для свар­ки тон­ко­го ме­тал­ла. Бо­лее тол­стые со­еди­нения мож­но вы­пол­нять та­ким об­ра­зом только в слу­чае, ес­ли во вре­мя экс­плу­ата­ции они не бу­дут под­вергаться зна­чительным наг­рузкам или из­ги­бу в кор­не­вой час­ти шва. Для по­лу­чения дан­но­го ти­па со­еди­нения не тре­бу­ет­ся ни­какой под­го­тов­ки кро­мок, сбор­ка та­ких со­еди­нений пре­дельно прос­та.

Рис. 1.10. Типы угловых соединений:
а — без скоса кромок с торцевым швом; б — без скоса кромок с частичным перекрытием элементов; в — без скоса кромок без взаимного перекрытия элементов; г — со скосом кромок; д — с двумя симметричными скосами одной кромки

Уг­ло­вое со­еди­нение без ско­са кро­мок с час­тичным пе­рек­ры­ти­ем эле­мен­тов (рис. 1.10, б) мож­но при­менять для ме­тал­ла тол­щи­ной до 30 мм. Дан­ное со­еди­нение об­ра­зу­ет раз­делку и поз­во­ля­ет обес­пе­чить хо­рошее проп­лавле­ние в кор­не шва, а так­же хо­роший внеш­ний вид свар­но­го шва.

Уг­ло­вое со­еди­нение без ско­са кро­мок без вза­им­но­го пе­рек­ры­тия эле­мен­тов (рис. 1.10, в) мож­но ис­пользо­вать для свар­ки ме­тал­ла большой тол­щи­ны. В слу­чае од­носто­рон­ней свар­ки не­об­хо­димо обес­пе­чить проп­лавле­ние кор­ня шва. При двух­сто­рон­ней свар­ке та­кое со­еди­нение мо­жет вы­дер­жать зна­чительные наг­рузки. В нем рав­но­мер­но рас­пре­деле­ны сва­роч­ные нап­ря­жения. Кром­ки дол­жны иметь пер­пенди­куляр­ные тор­цы пос­ле об­резки, для сбор­ки не­об­хо­димы со­от­ветс­тву­ющие за­жимы и кон­дукто­ра.

Уг­ло­вое со­еди­нение со ско­сом кро­мок (рис. 1.10, г) об­ла­да­ет большой проч­ностью и при­меня­ет­ся для свар­ки ме­тал­ла тол­щи­ной 3…60 мм. При не­воз­можнос­ти двух­сто­рон­ней свар­ки сле­ду­ет об­ра­щать вни­мание на про­вар кор­ня шва. Стои­мость под­го­тов­ки уг­ло­вого со­еди­нения со ско­сом кро­мок вы­ше, чем без ско­са кро­мок и без вза­им­но­го пе­ре­кры­тия.

Уг­ло­вое со­еди­нение с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами од­ной кром­ки (рис. 1.10, д) при­меня­ет­ся для конс­трук­ций, ра­бота­ющих в тя­желых ус­ло­ви­ях, для ме­тал­ла тол­щи­ной 8…100 мм. Свар­ка вы­пол­ня­ет­ся с двух сто­рон. Не­об­хо­димо обес­пе­чить хо­рошее про­плав­ле­ние в кор­не шва.

1.3Торцевые соединения

Тор­це­вое со­еди­нение — свар­ное со­еди­нение, в ко­тором бо­ковые по­вер­хно­сти сва­рен­ных эле­мен­тов при­мыка­ют друг к дру­гу (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Торцевое сварное соединение элементов разной толщины (а) и элементов равной толщины (б)

Тор­це­вые со­еди­нения не пред­назна­чены для наг­ру­жен­ных эле­мен­тов конс­трук­ций, их нельзя ис­пользо­вать в свар­ных из­де­ли­ях, под­верга­емых рас­тя­же­нию или из­ги­бу в кор­не­вой час­ти. Очень глу­бокое проп­лавле­ние для дан­но­го со­еди­нения не­воз­можно (рис. 1.12, а, б). Иног­да для уве­личе­ния глу­бины проп­лавле­ния при­меня­ют тор­це­вые со­еди­нения со ско­сом кро­мок (рис. 1.12, в). Тор­це­вые со­еди­нения обыч­но при­меня­ют­ся для ме­тал­лов, име­ющих тол­щи­ну до 6 мм.

Рис. 1.12. Торцевые соединения без скоса кромок (а, б) и со скосом кромок (в)

 

 

1.4Нахлесточные соединения

Нах­лесточ­ное со­еди­нение — свар­ное со­еди­нение, в ко­тором сва­рен­ные эле­мен­ты рас­по­ложе­ны па­рал­лельно и час­тично пе­рек­ры­ва­ют друг дру­га (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Виды нахлесточных соединений:
а — с одним угловым швом; б — с двумя угловыми швами

При обыч­ных ра­ботах при­меня­ют нах­лесточ­ное со­еди­нение с од­ним уг­ло­вым швом (рис. 1.13, а), хо­тя оно ме­нее проч­но, чем нах­лесточ­ное со­еди­нение с дву­мя уг­ло­выми шва­ми (рис. 1.13, б). В слу­чае ес­ли ко­рень со­еди­нения бу­дет под­вер­гаться из­ги­бу, при­менять нах­лесточ­ное со­еди­нение с од­ним уг­ло­вым швом не ре­ко­мен­ду­ет­ся. При свар­ке уг­ло­вых швов нах­лесточ­но­го со­еди­нения не­об­хо­димо обес­пе­чить про­вар кор­ня шва. Нах­лесточ­ные со­еди­нения, хо­тя и при­меня­ют­ся ши­роко, при больших наг­рузках все же не мо­гут кон­ку­риро­вать со сты­ковы­ми со­еди­нени­ями.

 

 

1.5Тавровые соединения

Тав­ро­вое со­еди­нение — свар­ное сое­ди­нение, в ко­тором то­рец од­но­го эле­мен­та при­мыка­ет под уг­лом и при­варен к бо­ковой по­вер­хнос­ти дру­гого эле­мен­та (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Тавровые соединения

Тав­ро­вые со­еди­нения без ско­са кро­мок (рис. 1.15, а, б). Та­кие со­еди­нения мож­но при­менять при свар­ке ме­тал­ла тол­щи­ной до 40 мм. Они не тре­бу­ют ка­кой-ли­бо под­го­тов­ки кро­мок, их сбор­ка прос­та и эко­номич­на. Тав­ро­вое со­еди­нение с двух­сто­рон­ним швом (см. рис. 1.15, б) спо­соб­но про­тивос­то­ять зна­читель­ным наг­рузкам. Тав­ро­вые со­еди­нения с од­носто­рон­ним швом (см. рис. 1.15, а) пло­хо ра­бота­ют в ус­ло­ви­ях из­ги­ба от­но­сительно кор­ня шва, по­это­му при­менять их сле­ду­ет с ос­то­рож­ностью.

Рис. 1.15. Тавровые соединения без скоса кромок (а, б), со скосом одной кромки
(в, г) и с двумя симметричными скосами одной кромки (д)

Тав­ро­вые со­еди­нения со ско­сом од­ной кром­ки. Дан­ный вид со­еди­нения об­ла­да­ет большей проч­ностью, чем тав­ро­вое со­еди­нение без ско­са кро­мок. Тав­ро­вое со­еди­не­ние со ско­сом кро­мок ис­пользу­ют для свар­ки ме­тал­ла тол­щи­ной 3…60 мм. При не­воз­можнос­ти двух­сто­рон­ней свар­ки (рис. 1.15, в) сле­ду­ет об­ра­щать вни­мание на обес­пе­чение пол­но­го про­вара в кор­не­вой час­ти шва. В этом слу­чае со­еди­нение смо­жет ра­ботать на из­гиб. При на­личии воз­можнос­ти про­веде­ния двух­сто­рон­ней свар­ки (рис. 1.15, г) не­сущая спо­соб­ность со­еди­нения зна­чительно уве­личи­ва­ет­ся.

Тав­ро­вые со­еди­нения с дву­мя сим­метрич­ны­ми ско­сами од­ной кром­ки (рис. 1.15, д). Дан­ные со­еди­нения при­меня­ют­ся для конс­трук­ций, ра­бота­ющих в тя­желых ус­ло­ви­ях, для ме­тал­ла тол­щи­ной 8…100 мм. Свар­ка вы­пол­ня­ет­ся с двух сто­рон. Не­об­хо­димо обес­пе­чить хо­рошее проп­лавле­ние в кор­не шва.

Тав­ро­вые со­еди­нения с кри­воли­нейным ско­сом од­ной кром­ки. Они ис­пользу­ют­ся для на­ибо­лее жес­тких ус­ло­вий экс­плу­ата­ции, для ме­тал­ла тол­щи­ной 15…100 мм. При вы­пол­не­нии од­носто­рон­ней свар­ки сле­ду­ет об­ра­щать вни­мание на обес­пе­че­ние пол­но­го про­вара в кор­не­вой час­ти шва (рис. 1.16, а). При на­личии воз­можно­сти про­веде­ния двух­сто­рон­ней свар­ки (рис. 1.16, б) эф­фектив­ность ра­боты со­еди­не­ния мож­но су­щес­твен­но по­высить за счет на­ложе­ния вто­рого шва со сто­роны не­раз­де­лан­ной кром­ки. В этом слу­чае зна­чительно уменьшит­ся ве­ро­ят­ность раз­ру­шения дан­но­го со­еди­нения в ре­зульта­те при­ложе­ния наг­рузки к не­му в об­ласти кор­ня шва.

Рис. 1.16. Тавровые соединения с криволинейным скосом одной кромки (а, б)
и с двумя симметричными криволинейными скосами одной кромки (в)

Тав­ро­вые со­еди­нения с дву­мя сим­метрич­ны­ми кри­воли­нейны­ми ско­сами од­ной кром­ки. Дан­ное со­еди­нение (рис. 1.16, в) мо­жет вы­дер­жать са­мые жес­ткие ус­ло­вия наг­ру­жения. Оно при­меня­ет­ся для ме­тал­ла тол­щи­ной 30…120 мм. Свар­щи­ку не­об­хо­димо обес­пе­чить двух­сто­рон­нюю свар­ку со­еди­нения. Для по­луче­ния вы­со­ких проч­нос­тных ха­рак­те­рис­тик в ус­ло­ви­ях зна­чительных наг­ру­зок не­об­хо­димо на­личие хо­роше­го про­вара в кор­не­вой час­ти шва и сплав­ле­ния с по­вер­хностью.

 

 

1.6Разделка кромок под сварку

Раз­делка кро­мок — при­дание кром­кам, под­ле­жащим свар­ке, не­об­хо­димой фор­мы.

Раз­делка кро­мок под свар­ку вы­пол­ня­ет­ся для обес­пе­чения:

§ про­вара по всей тол­щи­не сва­рива­емых эле­мен­тов;

§ дос­ту­па сва­роч­но­го инс­тру­мен­та к кор­ню шва.

По фор­ме раз­делки кро­мок под свар­ку раз­ли­ча­ют свар­ные со­еди­нения без раз­делки кро­мок, с от­бортов­кой и с раз­делкой кро­мок под свар­ку. Кро­ме то­го, свар­ные со­еди­нения с раз­делкой кро­мок под­разде­ля­ют­ся на свар­ные со­еди­нения с од­носто­рон­ним ско­сом од­ной или двух кро­мок (од­носто­рон­няя раз­делка од­ной или двух кро­мок) и свар­ные со­еди­нения с двух­сто­рон­ним ско­сом од­ной или двух кро­мок (двух­сто­рон­няя раз­делка од­ной или двух кро­мок).

При вы­боре фор­мы раз­делки кром­ки сле­ду­ет учи­тывать, что на­ибо­лее эко­номич­ным яв­ля­ет­ся свар­ное со­еди­нение без ско­са кро­мок. В слу­чае вы­пол­не­ния раз­делки кро­мок бо­лее прос­той в ис­полне­нии по срав­не­нию с U-об­разной яв­ля­ет­ся раз­делка кро­мок с пря­моли­нейным ско­сом кро­мок (V-, К-, Х-об­разные). В срав­не­нии с од­носто­рон­ней раз­делкой кро­мок бо­лее тех­но­логич­ны­ми яв­ля­ют­ся К- и Х-об­разные двух­сто­рон­ние. Од­на­ко К- и Х-об­разные двух­сто­рон­ние мо­гут быть ре­али­зова­ны при воз­можнос­ти дос­ту­па сва­роч­но­го инс­тру­мен­та к обе­им сто­ронам из­де­лия.

Конс­трук­тивные эле­мен­ты фор­мы раз­делки кро­мок. Конс­трук­тивные эле­мен­ты фор­мы раз­делки кро­мок за­висят от конс­трук­тивных осо­бен­ностей сва­рива­емых эле­мен­тов, а так­же от ди­амет­ра элек­трод­но­го ма­тери­ала (раз­ме­ры раз­делки кро­мок дол­жны обес­пе­чивать дос­туп элек­тро­да или сва­роч­ной про­воло­ки к кор­ню шва).

Фор­ма раз­делки кро­мок ха­рак­те­ризу­ет­ся сле­ду­ющи­ми ос­новны­ми конс­трук­тивны­ми эле­мен­та­ми: за­зор b, мм, при­туп­ле­ние С, мм, угол ско­са кром­ки b, град, и угол раз­делки кро­мок a, град (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Конструктивные элементы разделки кромок:
b — зазор между кромками, мм; С — притупление кромок, мм; a — угол разделки
кромок, град; b — угол скоса кромок, град

Угол ско­са кром­ки — ос­трый угол меж­ду плос­костью ско­са кром­ки и плос­костью тор­ца.

Угол ско­са кром­ки b, град, из­ме­ня­ет­ся в пре­делах (30±5)…(10±5)°. При раз­делке од­ной кром­ки угол ско­са кром­ки мо­жет сос­тавлять 45°.

Скос кром­ки — пря­моли­нейный срез кром­ки, под­ле­жащей свар­ке.

Угол раз­делки кро­мок — угол меж­ду ско­шен­ны­ми кром­ка­ми сва­рива­емых час­тей.

Угол раз­делки кро­мок a = 2b, град. Угол раз­делки кро­мок вы­пол­ня­ет­ся для обес­пе­чения дос­ту­па элек­тро­да к ос­но­ванию шва.

При­туп­ле­ние кром­ки — нес­ко­шен­ная часть тор­ца кром­ки, под­ле­жащей свар­ке.

Наз­на­чение при­туп­ле­ния — обес­пе­чить пра­вильное фор­ми­рова­ние свар­но­го шва и пре­дот­вра­тить про­жоги в кор­не шва. При­туп­ле­ние кро­мок C обыч­но сос­тавля­ет (2±1) мм. Иног­да в свя­зи с конс­трук­тивны­ми осо­бен­ностя­ми свар­но­го со­еди­нения зна­чение при­туп­ле­ния мо­жет при­ниматься рав­ным ну­лю (С = 0). В этом слу­чае не­об­хо­димо пре­дус­матри­вать тех­но­логи­чес­кие ме­роп­ри­ятия, ис­клю­ча­ющие по­яв­ле­ние про­жога (свар­ка на под­клад­ке, свар­ка на флю­совой по­душ­ке, ук­ладка под­ва­роч­но­го шва, при­мене­ние зам­ко­вого со­еди­нения).

За­зор — крат­чайшее рас­сто­яние меж­ду кром­ка­ми соб­ранных для свар­ки де­талей.

За­зор b обыч­но ра­вен 1,0…3,0 мм, так как при при­нятых уг­лах раз­делки кро­мок на­личие за­зора не­об­хо­димо для про­вара кор­ня шва, но в от­дельных слу­ча­ях, при той или иной тех­но­логии, за­зор мо­жет быть рав­ным ну­лю или дос­ти­гать 8…10 мм и бо­лее. Ес­ли за­зор b = 0, вы­пол­ня­емая свар­ка на­зыва­ет­ся свар­кой без за­зора, ес­ли b ≠ 0 — свар­кой с за­зором (или по за­зору).

 

 

ГЛАВА2Типы сварных швов

· 2.1. Классификация сварных швов

· 2.2. Положение в пространстве

· 2.3. Техника выполнения швов в различных пространственных положениях

 

2.1Классификация сварных швов

Свар­ной шов — учас­ток свар­но­го со­еди­нения, об­ра­зовав­шийся в ре­зульта­те крис­талли­зации рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, или плас­ти­чес­кой де­фор­ма­ции при свар­ке дав­ле­ни­ем, или со­чета­ния крис­талли­зации и де­фор­ма­ции.

Свар­ные швы клас­си­фици­ру­ют по наз­на­чению, конс­трук­тивно­му приз­на­ку, про­тя­жен­ности, по­ложе­нию от­но­сительно действу­ющей си­лы и по­ложе­нию в прос­транс­тве.

По наз­на­чению швы раз­де­ля­ют­ся на ра­бочие и свя­зу­ющие, или конс­трук­тив­ные. Ра­бочие швы вос­при­нима­ют рас­четные уси­лия, их раз­ме­ры оп­ре­деля­ют­ся рас­че­том. Конс­трук­тивные, или свя­зу­ющие, швы слу­жат для со­еди­нения эле­мен­тов, при­креп­ле­ния конс­трук­тивных де­талей, ус­тра­нения за­зоров и бе­рут­ся ми­нимально­го се­чения.

По конс­трук­тивно­му приз­на­ку швы раз­де­ля­ют­ся на сты­ковые, уг­ло­вые и то­чеч­ные.

Сты­ковой шов — свар­ной шов сты­ково­го со­еди­нения.

Сты­ковые швы вы­пол­ня­ют­ся при со­еди­нении эле­мен­тов, рас­по­ложен­ных обыч­но в од­ной плос­кости, пу­тем за­пол­не­ния при­садоч­ным ма­тери­алом прос­транс­тва меж­ду де­таля­ми. При свар­ке эле­мен­тов не­большой тол­щи­ны для пол­но­го про­вара дос­та­точ­но ос­та­вить меж­ду кром­ка­ми за­зор, рав­ный ¹/₃ тол­щи­ны ме­тал­ла, при этом сты­ковой шов мо­жет быть как на ос­та­ющейся (рис. 2.1, а), так и на съем­ной под­клад­ке (рис. 2.1, б).

Рис. 2.1. Стыковой шов на остающейся (а) и съемной (б) подкладке

При большой тол­щи­не ме­тал­ла, что­бы дос­тичь хо­роше­го про­вара по всей глу­би­не шва, не­об­хо­димо спе­ци­ально об­ра­ботать кром­ки сва­рива­емых эле­мен­тов — про­из­вести раз­делку кро­мок, при этом шов мо­жет сос­то­ять из од­но­го или больше­го ко­личес­тва ва­ликов, нап­лавлен­ных в раз­делку (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Стыковой шов с разделкой кромок:
b — зазор между кромками, мм; C — притупление кромки, мм; α — угол разделки кромок, град; 1 — заполняющие слои; 2 — корневой проход; 3 — подварочный шов

Ва­лик — ме­талл свар­но­го шва, нап­лавлен­ный или пе­реп­лавлен­ный за один про­ход.

Пер­вый ва­лик (см. рис. 2.2), нап­лавлен­ный в раз­делку, на­зыва­ют кор­не­вым про­хо­дом или кор­не­вым швом. Пос­ле­ду­ющие ва­лики об­ра­зу­ют за­пол­ня­ющие слои. При двух­сто­рон­нем свар­ном шве меньшая часть двух­сто­рон­не­го шва, вы­пол­ня­емая пред­ва­рительно для пре­дот­вра­щения про­жогов при пос­ле­ду­ющей свар­ке или нак­ла­дыва­емая в пос­леднюю оче­редь в ко­рень шва, на­зыва­ет­ся под­ва­роч­ным швом.

Сты­ковые швы дол­жны иметь с обе­их сто­рон вы­пук­лость в ви­де нап­лы­вов, име­ющих плав­ное очер­та­ние и по воз­можнос­ти не­большую вы­соту. Вы­пук­лость ком­пенси­ру­ет не­ров­ность на­руж­ной по­вер­хнос­ти шва и воз­можные ос­лабле­ния (по­ры, шла­ковые вклю­чения) внут­ренней час­ти.

Сты­ковой шов яв­ля­ет­ся ос­новным и на­ибо­лее эко­номич­ным свар­ным со­еди­нени­ем. Он пе­реда­ет уси­лие рав­но­мер­но по все­му се­чению с на­именьши­ми мест­ны­ми нап­ря­жени­ями. Это де­ла­ет его осо­бен­но це­лесо­об­разным при виб­ра­ци­он­ных и ди­нами­чес­ких наг­рузках. Не­дос­татка­ми сты­ково­го шва яв­ля­ют­ся про­из­водс­твен­ные труд­ности в осу­щест­вле­нии рав­но­мер­но­го за­зора по всей дли­не со­еди­ня­емых эле­мен­тов, до­пол­ни­тельные рас­хо­ды на об­ра­бот­ку кро­мок, не­об­хо­димость точ­ной рез­ки эле­мен­тов.

Уг­ло­вой шов — свар­ной шов уг­ло­вого, нах­лесточ­но­го или тав­ро­вого со­еди­не­ния.

Уг­ло­вые швы нак­ла­дыва­ют­ся в угол, об­ра­зован­ный со­еди­ня­емы­ми эле­мен­та­ми, рас­по­ложен­ны­ми в раз­ных плос­костях, и мо­гут сос­то­ять из од­но­го или нес­ко­льких ва­ликов (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Угловой шов, образованный несколькими валиками

Нор­мальный уг­ло­вой шов име­ет вид рав­но­бед­ренно­го тре­угольни­ка с не­большой вы­пук­лостью. В со­еди­нени­ях, вос­при­нима­ющих ди­нами­чес­кие уси­лия, уг­ло­вые швы дол­жны быть с вог­ну­той по­вер­хностью. ГОСТ 5264—80 «Руч­ная ду­говая свар­ка. Со­еди­нения свар­ные. Ос­новные ти­пы, конс­трук­тивные эле­мен­ты и раз­ме­ры» до­пус­ка­ет вы­пук­лость и вог­ну­тость уг­ло­вого шва до 30% его ка­тета. При этом вог­ну­тость не дол­жна при­водить к уменьше­нию раз­ме­ра ка­тета k _п (ве­личи­на ка­тета уг­ло­вого шва, ус­та­нов­ленная при про­ек­ти­рова­нии, мм). Про­ек­тной ве­личи­ной ка­тета k _п яв­ля­ет­ся ка­тет на­ибольше­го пря­мо­угольно­го тре­угольни­ка, впи­сан­но­го во внеш­нюю часть уг­ло­вого шва (рис. 2.4). При сим­метрич­ном шве за ка­тет k _п при­нима­ет­ся лю­бой из рав­ных ка­тетов, при не­сим­метрич­ном шве — меньший.

Рис. 2.4. Проектная величина катета (k _п, мм) симметричного (а) и несимметричного (б) угловых швов

То­чеч­ный шов — свар­ной шов, в ко­тором связь меж­ду сва­рен­ны­ми час­тя­ми осу­щест­вля­ет­ся свар­ны­ми точ­ка­ми.

Свар­ная точ­ка — эле­мент то­чеч­но­го шва, пред­став­ля­ющий со­бой в пла­не круг или эл­липс.

То­чеч­ные швы при­меня­ют­ся для свар­ки нах­лесточ­ных со­еди­нений с от­вер­сти­ем в вер­хнем эле­мен­те (рис. 2.5). От­вер­стие мо­жет быть с вер­ти­кальны­ми стен­ка­ми или иметь скос кром­ки. Дан­ный тип свар­ных швов не по­лучил ши­роко­го рас­простра­нения.

Рис. 2.5. Точечный шов нахлесточного соединения

По про­тяжен­ности свар­ные швы де­лят­ся на неп­ре­рыв­ные, пре­рывис­тые и прих­ватки.

Неп­ре­рыв­ный шов — свар­ной шов без про­межут­ков по дли­не.

Неп­ре­рыв­ный шов про­ходит по всей дли­не со­еди­нения, от од­но­го кон­ца к дру­гому. В конс­трук­ци­ях, пред­назна­чен­ных обес­пе­чить мак­си­мальную проч­ность и гер­ме­тич­ность, все швы сле­ду­ет вы­пол­нять неп­ре­рыв­ны­ми.

Пре­рывис­тый шов — свар­ной шов с про­межут­ка­ми по дли­не (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Прерывистый шов

Пре­рывис­тые швы не при­меня­ют­ся в тех слу­ча­ях, ког­да от конс­трук­ции тре­бу­ет­ся мак­си­мальная проч­ность или гер­ме­тич­ность. Од­на­ко на не­от­ветс­твен­ных конст­рук­ци­ях (свар­ка ог­ражде­ний, нас­ти­ла и т.д.) ис­пользо­вание пре­рывис­тых швов мо­жет дать ощу­тимый эко­номи­чес­кий эф­фект, и сто­имость про­веде­ния сва­роч­ных ра­бот мо­жет быть зна­чительно сни­жена.

Пре­рывис­тый шов обыч­но при­меня­ет­ся для свар­ки нах­лесточ­ных и тав­ро­вых со­еди­нений. Иног­да пре­рывис­тые швы ис­пользу­ют­ся для сты­ковых со­еди­нений без раз­делки кро­мок и прак­ти­чес­ки ни­ког­да не при­меня­ют­ся для сты­ковых со­еди­не­ний с раз­делкой кро­мок. Раз­но­вид­ностью пре­рывис­тых швов яв­ля­ют­ся цеп­ной пре­рывис­тый шов и шах­матный пре­рывис­тый шов.

Цеп­ной пре­рывис­тый шов — двух­сто­рон­ний пре­рывис­тый шов, у ко­торо­го про­межут­ки рас­по­ложе­ны по обе­им сто­ронам стен­ки один про­тив дру­гого (рис. 2.7, а).

Рис. 2.7. Цепной (а) и шахматный (б) прерывистые швы

Шах­матный пре­рывис­тый шов — двух­сто­рон­ний пре­рывис­тый шов, у ко­то­рого про­межут­ки на од­ной сто­роне рас­по­ложе­ны про­тив сва­рен­ных участ­ков шва с дру­гой ее сто­роны (рис. 2.7, б).

Прих­ватка — ко­рот­кий свар­ной шов для фик­са­ции вза­им­но­го рас­по­ложе­ния под­ле­жащих свар­ке де­талей.

В про­цес­се сбор­ки воз­ни­ка­ет не­об­хо­димость при­со­еди­нения ка­кого-то эле­мен­та к ос­новной конс­трук­ции пе­ред его свар­кой. Это обес­пе­чива­ет­ся пу­тем на­ложе­ния се­рии ко­рот­ких швов, рас­по­ложен­ных друг от дру­га на не­кото­ром рас­сто­янии.

Прих­ватки дол­жны быть дос­та­точ­но проч­ны­ми, для то­го что­бы удер­жать эле­мент в нуж­ном по­ложе­нии и не раз­ру­шиться под действи­ем де­фор­ма­ций, воз­ни­ка­ющих при свар­ке из­де­лия. Ко­личес­тво и се­чение прих­ва­ток оп­ре­деля­ют­ся тол­щи­ной сва­рива­емо­го ме­тал­ла, про­тяжен­ностью шва, наг­рузкой от хо­лод­ной об­ра­бот­ки, ко­торую при­дет­ся вы­дер­жать прих­ваткам, а так­же при­меня­емой тех­но­логи­ей свар­ки. Прих­ватки дол­жны иметь хо­рошее проп­лавле­ние в кор­не­вой час­ти шва, хо­рошее сплав­ле­ние с кром­ка­ми, ров­ную и плос­кую по­вер­хность, не иметь вы­пук­лостей и буг­ристос­тей на на­руж­ной по­вер­хнос­ти. Прих­ватки ре­комен­ду­ет­ся вы­пол­нять с уве­личен­ным теп­ловло­жени­ем.

По по­ложе­нию от­но­сительно действу­ющей си­лы (рис. 2.8) свар­ные швы под­разде­ля­ют­ся на про­дольные, или флан­го­вые, по­переч­ные, или ло­бовые, (так­же воз­можно их ком­би­ниро­вание) и ко­сые.

Рис. 2.8. Типы сварных швов по отношению к направлению действующих на них усилий:
1 — продольные; 2 — поперечные; 3 — комбинированные; 4 — косые; Р — усилие, действующее на сварные швы, Н

Ло­бовой сты­ковой шов пе­реда­ет при­ложен­ное уси­лие рав­но­мер­нопо все­му се­чению с на­именьши­ми мес­тны­ми нап­ря­жени­ями. Проч­ность со­еди­нения не за­висит от ти­па раз­делки кро­мок сва­рива­емых эле­мен­тов и при пра­виль­ном про­из­водс­тве ра­бот прак­ти­чес­ки оди­нако­ва.

При пре­выше­нии до­пус­ти­мых пре­делов наг­рузки раз­ру­шение сты­ково­го сое­ди­нения мо­жет про­изойти как по шву, так и по ос­новно­му ме­тал­лу, пос­кольку на­плав­ленный ме­талл прак­ти­чес­ки мо­жет не ус­ту­пать по проч­ности ос­новно­му.

Ло­бовой двух­сто­рон­ний уг­ло­вой шов нах­лесточ­но­го со­еди­нения в большинст­ве слу­ча­ев име­ет не­рав­но­мер­ное рас­пре­деле­ние наг­рузки.

На­ибольшее сре­зыва­ющее нап­ря­жение уг­ло­вых швов, как ло­бовых, так и флан­го­вых, по­луча­ет­ся по ми­нимально­му се­чению шва, про­ходя­щему по бис­сект­ри­се уг­ла шва. По это­му се­чению обыч­но и про­ис­хо­дит раз­ру­шение уг­ло­вых швов. При рас­че­тах на срез по опас­но­му се­чению тол­щи­ну уг­ло­вого шва при­нима­ют рав­ной 0,7 k _п, где k _п — ка­тет уг­ло­вого шва, мм.

Ста­тичес­кая проч­ность флан­го­вых швов нес­колько меньше, чем ло­бовых. Плас­ти­чес­кие свойства флан­го­вых швов нез­на­чительны, и пос­ле по­яв­ле­ния у на­чала шва пер­вой тре­щины раз­ру­шение про­ис­хо­дит дос­та­точ­но быс­тро.

При со­еди­нении ло­бовы­ми шва­ми не­об­хо­димо стре­миться к осу­щест­вле­нию двух­сто­рон­ней за­вар­ки. Нах­лесточ­ное со­еди­нение с од­носто­рон­ним швом име­ет по­нижен­ную проч­ность вследс­твие большо­го вли­яния эк­сцентри­сите­та.