13. По расположению на изделии:
– продольные;
– поперечные.
14. По форме свариваемых конструкций:
– на плоских поверхностях;
– на сферических поверхностях.
15. По количеству наплавленных валиков (рис. 41):
– однослойные;
– многослойные;
– многопроходные.
Рис. 41. Сварные швы, различающиеся количеством наплавленных валиков: а – однослойный; б – многослойный; в – многослойный многопроходныйПеред осуществлением сварочных работ кромки соединяемых изделий, конструкций или частей должны быть соответствующим образом подготовлены, поскольку от их геометрической формы зависит прочность шва. Элементами подготовки формы являются (рис. 42): Рис. 42. Элементы подготовки кромок
– угол разделки кромки (ά), который должен быть выполнен, если толщина металла составляет более 3 мм. Если пропустить эту операцию, то возможны такие негативные последствия, как непровар по сечению сварного соединения, перегрев и пережог металла. Разделка кромок дает возможность осуществлять сварку несколькими слоями небольшого сечения, благодаря чему структура сварного соединения улучшается, а внутренние напряжения и деформации снижаются;
– зазор между соединяемыми кромками (a). От правильности установленного зазора и подобранного режима сварки зависит, насколько полным будет провар по сечению соединения при формировании первого (корневого) слоя шва;
– притупление кромок (S), необходимое для того, чтобы придать процессу наложения корневого шва определенную устойчивость. Игнорирование этого требования приводит к пережогу металла при сварке;
– длина скоса листа в том случае, если имеется разница по толщине (L). Этот элемент позволяет обеспечивать плавный и постепенный переход от более толстой детали к тонкой, что снижает или устраняет риск концентрации напряжений в сварных конструкциях;
– смещение кромок по отношению друг к другу (δ). Поскольку это снижает прочностные характеристики соединения, а также способствует непровару металла и образованию очагов напряжений, ГОСТом 5264-80 установлены допустимые нормы, в частности смещение должно составлять не более 10 % толщины металла (максимум 3 мм).
Таким образом, при подготовке к сварке необходимо выполнить следующие требования:
– очистить кромки от загрязнений и коррозии;
– снять фаски соответствующего размера (по ГОСТу);
– установить зазор в соответствии с ГОСТом, разработанным для того или иного типа соединения.
О некоторых видах кромок уже говорилось ранее (хотя они и рассматривались в другом аспекте) при описании стыковых соединений, но тем не менее необходимо еще раз заострить на этом внимание (рис. 43).
Рис. 43. Виды кромок, подготовленных к сварке: а – со скосом обеих кромок; б – со скосом одной кромки; в – с двумя симметричными скосами одной кромки; г – с двумя симметричными скосами двух кромок; д – с криволинейным скосом двух кромок; е – с двумя симметричными криволинейными скосами двух кромок; ж – со скосом одной кромки; з – с двумя симметричными скосами одной кромкиВыбор того или иного вида кромок определяется рядом факторов:
– способом сварки;
– толщиной металла;
– способом соединения изделий, частей и пр.
Для каждого способа сварки разработан отдельный стандарт, в котором указаны форма подготовки кромок, размер шва и допустимые отклонения. Например, ручная дуговая сварка осуществляется по ГОСТу 5264-80, контактная – по ГОСТу 15878-79, электрошлаковая – по ГОСТу 1516468 и т. д.
Кроме того, имеется стандарт на графическое обозначение сварного шва, в частности ГОСТ 2.312-72. Для этого используется наклонная линия с односторонней стрелкой (рис. 44), которая указывает участок шва.
Рис. 44. Графическое обозначение сварных швовХарактеристика шва, рекомендованный способ сварки и иная информация представлены над или под горизонтальной полкой, соединенной с наклонной линией-стрелкой. Если шов видимый, т. е. находится на лицевой стороне, то характеристика шва дается над полкой, если невидимый – под ней.
К условным обозначениям сварного шва относятся и дополнительные знаки (рис. 45).
Рис. 45. Дополнительные обозначения сварного шва: а – прерывистый шов с цепной последовательностью участков; б – прерывистый шов с шахматной последовательностью участков; в – шов по замкнутому контуру; г – шов по незамкнутому контуру; д – монтажный шов; е – шов со снятым усилением; ж – шов с плавным переходом к основному металлуДля различных видов сварки приняты буквенные обозначения:
– дуговая сварка – Э, но поскольку этот вид наиболее распространенный, то в чертежах буква может и не указываться;
– газовая сварка – Г;
– электрошлаковая сварка – Ш;
– сварка в среде инертных газов – И;
– сварка взрывом – Вз;
– плазменная сварка – Пл;
– контактная сварка – Кт;
– сварка в углекислом газе – У;
– сварка трением – Тр;
– холодная сварка – Х.
При необходимости (если реализуется несколько способов сварки) перед обозначением той или иной разновидности располагают буквенное обозначение используемого способа сварки:
– ручная – Р;
– полуавтоматическая – П;
– автоматическая – А.
– дуговая под флюсом – Ф;
– сварка в активном газе плавящимся электродом – УП;
– сварка в инертном газе плавящимся электродом – ИП;
– сварка в инертном газе неплавящимся электродом – ИН.
Для сварных соединений также имеются специальные буквенные обозначения:
– стыковое – С;
– тавровое – Т;
– нахлесточное – Н;
– угловое – У.
По цифрам, проставленным после букв, определяют номер сварного соединения по ГОСТу на сварку.
Обобщая сказанное выше, можно констатировать, что условные обозначения сварных шов складываются в определенную структуру (рис. 46).
Рис. 46. Структура условных обозначений сварного шва: 1 – сварной шов; 2 – вспомогательные знаки шва по замкнутой линии; 3 – дефис; 4 – вспомогательные знаки; 5 – для прерывистого шва – длина шва, знак или , шаг; 6 – для точечного шва – размер точки; 7 – для контактной сварки – диаметр точки, знак или , шаг; 8 – для шовной сварки – длина шва; 9 – ширина и длина шва, знак или, шаг; 10 – знак
и катет по стандарту; 11 – условное изображение способа сварки; 12 – тип шва; 13 – стандарт соединенияВ качестве примера расшифруем обозначение:
– шов располагается на невидимой стороне – обозначение находится под полочкой;
– тавровое соединение, шов № 4 по ГОСТу 14771-76 – Т4;
– сварка в углекислом газе – У;
– сварка полуавтоматическая – П;
– длина катета 6 мм – 6;
– шов прерывистый с шахматным расположением участков – 50
150.Дефекты сварных соединений
Несоответствие сварного соединения техническим требованиям, изложенным в нормативной документации, называется дефектом. ГОСТы регламентируют все необходимые параметры (конструктивные размеры, форму сварного шва, его прочность, пластичность, геометричность и др.), которые должны быть выдержаны при выполнении сварочных работ.
Однако соединения могут отклоняться от заданных в нормативно-технической документации параметров, что нередко приводит к разрушению как самого сварного шва, так и всей конструкции, что, разумеется, нельзя считать положительным моментом. Чтобы не допускать такого развития событий, необходимо точно знать, какими дефектами могут сопровождаться сварочные работы, каковы их причины и способы предупреждения или устранения.
В сварных соединениях могут возникать различные дефекты. В соответствии с расположением они подразделяются на две большие группы – наружные и внутренние.
К наружным относятся следующие дефекты:
1. Дефекты формы шва (рис. 47), процесс формирования которых непосредственным образом связан с выбранным режимом сварки (прежде всего с величиной, родом и полярностью тока, напряжением дуги и скоростью сварки) и пространственным положением сварного соединения.
Рис. 47. Дефекты формы шва: а – неравномерная ширина; б – бугры и седловины
Имеют значение также квалификация сварщика (отсутствие или недостаточность которой приводят к наложению неравномерных по ширине швов, образованию бугров и седловин вследствие неравномерности приложенных усилий), неправильное манипулирование электродом и нарушение величины зазора кромок. Все это заканчивается ухудшением прочностных характеристик сварного соединения и образованием внутренних дефектов.
2. Подрезы (углубления) в основном металле, появляющиеся по краям сварного шва (рис. 48).
Рис. 48. Подрез сварного шва: а – в стыковом соединении; б – в горизонтальном шве на вертикальной поверхности; в – в угловом шве таврового соединения; 1 – подрезИх глубина может доходить до нескольких миллиметров. Причины подрезов различны. Например, это могут быть большая сила тока, высокое напряжение, смещение электрода по отношению к оси шва, проблемное пространственное положение, затрудняющее сварку, или низкая квалификация исполнителя работ.
В результате подрезов рабочая толщина металла уменьшается, они становятся очагами концентрации внутренних напряжений, развивающихся при нагрузке, и в процессе эксплуатации изделия или конструкции могут привести к разрушению соединения. Наибольшую опасность представляют подрезы, направленные поперек усилий, которые воздействуют на них в угловых и стыковых швах.
Возникновение подреза зависит от соотношения между скоростью затвердевания (кристаллизации) сварного шва и скоростью заполнения углубления расплавленным металлом. Отсюда следует, что для недопущения или устранения данного дефекта необходимо либо снизить скорость кристаллизации, либо повысить скорость заполнения углубления. Как правило, прибегают к первому варианту, для чего проводят предварительный подогрев свариваемых частей (этот способ работает благодаря улучшению смачиваемости твердого металла жидким за счет имеющейся между ними разности температур) или осуществляют многоэлектродную сварку.