Термин «сварной шов» обозначает сегмент сварочного соединения, посредством которого непосредственно сопрягаются свариваемые детали. Из этого определения вытекает, что сварной шов это не одно и то же, что сварное соединение, несмотря на принадлежность к одному производственно-технологическому процессу. Так, под соединением подразумевается неразъемная конструкция, включающая хотя бы 2 металлических компонента. А сварной шов является следом, оставленным после соединения. Именно его качество непосредственным образом оказывает влияние на величину нагрузок, которые будет способен выдержать создаваемый объект, и на временной интервал удерживания деталей с надежностью требуемого уровня. Об этом и поговорим.
Как наклонен электрод
Подразделение сварных швов на виды осуществляется по ряду основных критериев. Формирование самого шва зависит от следующих факторов: расположение в пространстве, скорость перемещения и траектория передвижения электрода (его иное общепринятое название – расходный материал). Сегодня существует много разновидностей сварных соединений. Рассматривать их необходимо, принимая во внимание все нюансы процесса.
Начало работы – предварительная установка рабочей силы тока и полярности подключения. Каждому мастеру присущ свой, так сказать, стиль выполнения сварки, особенностью которого является, в том числе, наклон электрода. Профессионалы придерживаются следующего мнения:
оптимальный угол расположения расходного материала по отношению поверхности свариваемого объекта – 70°;
если же брать за основу вертикальную ось, то относительно нее формируется угол, равный приблизительно 20°.
Встречаются случаи, когда сварка должна проводиться на участке с ограниченным доступом из-за недостатка пространства. Тогда подойдет вариант со строго перпендикулярным расположением электродов.
Расходный материал можно перемещать к себе либо в обратном направлении. Такая свобода действий бывает очень кстати. Касается это, прежде всего требуемого уровня прогрева кромок:
если нагревать их сильно не нужно, передвигать электрод следует «от себя»;
чтобы обеспечить сильный прогрев кромок, расходный материал перемещается в обратную сторону, то есть «к себе».
Траектория перемещения
Вроде бы, этот параметр отнюдь не значимый. Но, как показывает многолетняя практика, формирование сварного шва во многом определяется траекторией перемещения электрода. Но в любом случае должны выполняться колебательные движения. Причина такого требования очевидна: «склеить» в одно целое две заготовки иным способом просто невозможно.
Конфигурация колебательных движений бывает совершенно различной: схожей с восьмерками, с отличающимися по градусам углами – острыми (резкими) либо плавными (тупыми) – и других форм. Сварной шов можно будет назвать качественным, если ровные края сочетаются с его приятным внешним видом. Кроме того, ширина наплава должна быть идентична его высоте. Ну и, конечно же, при отсутствии дефектов, наиболее критичными из которых являются следующие:
не перекрытый либо не заваренный участок в конечной точке валика – кратер;
канавка на металле вдоль всего шва – подрез;
несплошность, образовавшаяся по причине неспособности расплавленного металла заполнить пустоты сварного шва – непровар.
Что такое катет
Начало формирования сварочного шва – момент перехода металла в жидкое агрегатное состояние под воздействием высокой температуры, а заканчивается этот процесс после того, как тот полностью остынет. Общепринятая классификация предусматривает группировку сварочных соединений по ряду критериев:
конфигурация шва и его длина;
метод сопряжения заготовок;
пространственная ориентация стыка (горизонтально либо вертикально направленный);
общее количество уложенных слоев.
Нормы ГОСТа 5264-80 утверждают разновидности сварочных соединений и их главные характеристики. В данном стандарте освещены вопросы, касающиеся параметров катета созданного сварного шва. Под таковым подразумевается сторона равнобедренного треугольника с углом при вершине 90°, который можно визуально вписать в сечение (не продольное, а поперечное) самого шва. Этот параметр определяет прочностные характеристики сформированного соединения. Поэтому важно уметь корректно определять его численное значение. От умышленного увеличения катета при расчетах ожидать что-то хорошее не стоит, поскольку такой подход не обеспечит укрепление сварного шва. А неоправданное манипулирование цифрами обусловит, если и не поломку конструкции, то, по крайней мере, ее деформацию. Достоверные сведения будут получены при использовании специального шаблона для определения величины катета, который продается в магазинах стройматериалов.
Разновидности сварных швов
Тип соединения определяет расположение в пространстве подлежащих сварке объектов:
встык. Сопрягаются торцы деталей, располагающихся в одной плоскости. Операция выполняется несколькими способами: с загибом кромок соединяемых пластин – т.н. отбортовка кромок; со скосом кромок. Актуально, когда проводится односторонняя сварка пластин толщиной, не превышающей 5,0 мм и двусторонняя сварка листовых элементов с толщиной от 8,0 мм. Впрочем, формировать стыковой шов допускается без скоса кромок;
внахлест. Свариваются по крайней мере две пластины, уложенные одна на другую с частичным либо полным перекрытием их поверхностей. Наиболее широко применяется для профильных соединений и трубных изделий. Небольшой участок одного из элементов конструкции погружается в ответную часть другого;
угол. Соединение листов осуществляется так, чтобы их поверхности образовывали пространственный угол. Сечение шва имеет приблизительно треугольную форму;
тавровое. Пол виду схоже с литерой «Т». Но встречаются случаи, когда поверхности заготовок формируют острый угол;
торцовое. Плоскости листов прилегают одна к другой, свариваются же их торцы. Соединения данного типа применяются обычно для тонких пластин. Так исключается возможность их прожога.
Форма шва и его протяженность
Сварной шов бывает плоским, вогнутым и выпуклым. Однако необходимость в формировании шва второй конфигурации возникает очень нечасто. Соединения такого вида применяются, когда предполагается работа под воздействием динамических нагрузок.
Выпуклые швы считаются усиленными. Рекомендованы к созданию при функционировании сварочного аппарата в статическом режиме.
Сварные швы плоские (их другое общепринятое название – нормальные) являются оптимальным вариантом при знакопеременных нагрузках. Их с полным на то основанием принято считать универсальными.
То же касается протяженности сварного шва, то она бывает без промежутков, то есть сплошной, либо, что встречается реже – с интервалами. У последнего типа существует разновидность, применяемая на производственных предприятиях. Это – контактная шовная сварка. Для ее выполнения задействуется специальное технологическое оборудование, в конструкцию которого входят дисковые вращающиеся электроды. Иное их название – роликовые, соответственно сама методика сварки именуется роликовой.
Впрочем, посредством этого оборудования можно без каких-то сложностей формировать сплошной шов. Он отличается повышенными прочностными характеристиками и полной герметичностью. Таким способом в условиях современного производства свариваются стыки трубных изделий, резервуары и иные герметичные объекты.
Слои и их пространственное расположение
Называть однослойным принято сварной шов, выполненный за 1 проход. Но для обеспечения требуемой прочности сопряжения двух заготовок большой толщины этого недостаточно. Потребуется выполнить несколько проходов. Такие манипуляции сопровождаются формированием нескольких валиков, которые укладываются последовательно друг над другом. А это – уже многослойное соединение.
Сегодня существует множество ситуаций, связанных с необходимостью соединения металлических объектов. Поэтому вполне очевидно, что расположение сварочных швов может меняться от случая к случаю. По этому признаку они бывают вертикальными, горизонтальными, нижними и верхними/потолочными.
Формирование вертикального шва осуществляется обычно так: работник ведет расходный материал снизу-вверх. Оптимальными траекториями для этого случая являются:
полумесяц. Сначала на привариваемые торцы наплавляется полочка. Далее производится наплавление металла небольшими по объему порциями, постепенно передвигая электрод выше. При этом готовый шов остается внизу;
зигзаг. Расходный материал попеременными движениями вверх-вниз перемещается все выше. Расплавленный горячий металл в ходе этого процесса должен непрерывно направляться на кромки и переноситься с помощью электрода вверх;
елочка. Начальное движение расходного материала – вправо-вверх. Затем его нужно опустить под некоторым углом вниз. Дав капле расплавленного металла застыть между кромками, далее электрод необходимо переместить влево-вверх и опять опустить под тем же наклоном вниз так, чтобы осталась очередная порция металла.
Самый простой вариант траектории – полумесяц. Поэтому он подходит для сварщиков, не имеющих особых профессиональных навыков. Стыковое и угловое соединения осуществляется способом «в лодочку»:
симметричным. Может подаваться ток с любой полярностью. Сварка на обратной полярности производится на дуге самой короткой длины;
несимметричным. Применяется для формирования швов в местах с ограниченным доступом. Наклон электрода – 30°-60°.
С наибольшими трудностями связана верхняя/потолочная сварка. Достичь более-менее приемлемого результата без наличия опыта, практически, невозможно. Проблема очевидна: металл, находящийся в жидком агрегатном состоянии под воздействием силы гравитации покидает не только ванну, но и всю рабочую область.
Для предотвращения такого хода развития событий используются два метода:
понижение силы тока. При этом нужно контролировать горение дуги. Можно уменьшать значение этого параметра на 15%, но не более чем на 50%;
производство работ на короткой дуге.
При сварке потолочным методом пластин с толщиной не меньшей 8,0 мм придется выполнить два, а то и более проходов. Первый шов должен характеризоваться толщиной приблизительно 4,0 мм. Значение этого параметра у всех последующих немного больше – всего на 1,0 мм.
Выбирая положение расходного материала, нужно принимать во внимание ориентацию шва в пространстве. Проварку вертикальных, потолочных, а также горизонтальных соединений следует делать, чтобы электрод располагался углом вперед. Аналогичная пространственная ориентация расходного материала должна быть при обработке неповоротных стыков трубных изделий.
Иной подход актуален при сварке поверхностей, расположенных встык или образующих пространственный угол. В данных случаях электроды нужно наклонять назад. В местах с ограниченным доступом допускается их держать так, чтобы продольная ось образовывала с обрабатываемой поверхностью прямой угол.
Обработка сварных швов
По окончании сварки на поверхности деталей остаются пятна шлаков. Попадание этих включений в выполненный шов ведет к ухудшению его прочностных характеристик. Такие наслоения нужно обязательно удалять путем зачистки. Данное требование распространяется, прежде всего, на вариант многослойного соединения. Зачищать поверхность нужно после каждого прохода. Самый простой вариант предполагает, что:
сначала место стыка оббивается с помощью молотка;
потом оно подвергается обработке щеткой с жестким проволочным ворсом.
Финишную процедуру удаления шлаков рекомендуется проводить по иной методике:
первый этап – грубая очистка. Выполняется с использованием специального инструмента, схожего с ножом, либо шлифовальными кругами с крупным зерном. Грубая очистка швов после сварки крупных заготовок проводится на станках;
второй этап – полировка шва. Чаще всего делается это посредством фибрового круга, установленного на шлифовальную машинку.
Фиксация
Прежде чем приступить к сварке, нужно надежно зафиксировать создаваемое соединение. Так будет исключен сдвиг уже в ходе самого процесса. Реализуется это обычно при помощи т.н. прихваток. Данный термин обозначает небольшие сварные швы, которые выполняются там, где будет пролегать основной шов, но в поперечном относительно него направлении и имеющие сечение, не превышающее половину его ширины.
Каждая прихватка не должна быть длиннее 2,0 см. Такие элементы больших размеров допускаются только когда свариваются трубопроводы. Длина шва оказывает влияние на удаленность соседних прихваток одной от другой. Величина этого показателя изменяется в пределах 10,0 см…80,0 см. Если же шов короткий, можно производить по краям точечную сварку.
Создаются прихватки за 1 проход. Благодаря их наличию конструкция обретает дополнительную жесткость. Этот момент весьма важен для крупногабаритных объектов.
Постоянные прихватки после завершения сварки остаются, а временные удаляются. Место, где они выполняются – обратная сторона детали. Формирование прихваток должно вестись на предварительно зачищенных поверхностях.
Заключение
Положения нормативных документов содержат ряд требований к сварочным швам, определяющих допустимые дефекты. В частности, их классификация определена ГОСТом 5264-80. Причины появления дефектов могут носить как объективный характер, так и субъективный. К числу первых относятся, например, неисправность применяемых аппаратов или материал низкого качества. Ко вторым причисляются нарушения техпроцесса, в частности, когда выполнение работ поручено сварщику, не имеющему достаточной квалификации, и т.д. Немаловажное значение в этом контексте имеет своевременность проверки работоспособности сварочного оборудования.
Внимание! Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и, ни при каких условиях, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ
Срочный заказ
