Виды сварных соединений и швов

Сварка углового шва — как сделать правильный сварочный шов

Техника выполнения сварочных швов (их еще называют валиковые) предполагает выбор режима и приема манипуляции электродом. Как правильно сделать сварочный шов, видео на нашем сайте все подробно и доступно покажет.

Существуют два вида сварки угловых швов: тавровые (при Т-образных соединениях) и нахлесточные, оба вида очень распространены в сварочном деле. Рассмотрим каждый по отдельности.

Техника сварки Т-образных соединений

Чтобы получился правильный сварочный шов, нужно одну плоскость поставить горизонтально, а другую — вертикально. Сварка углового шва должна производиться строго под прямым углом. Если вертикальное свариваемое изделие не толще 12 мм, то дополнительной обработки оно не требует. Единственно, нужно смотреть, чтобы нижняя кромка вертикального изделия была обрезана максимально ровно, и зазор стыка не имел больше 2 мм.

В сварочной конструкции тавровых соединениях все детали имеют важное значение, точнее их толщина. Так, например, если вертикальное изделие имеет толщину от 12 до 25 мм, то нужно сделать подготовку в V-образной форме

Если вертикальный лист от 25 до 40 мм толщиной, то скосы кромок нужно обрезать U- образной формы только с одной стороны. А если толщина — больше 40 мм, то делается обрез по обе стороны V- образной формы.

Опасно, когда шов имеет не проваренную одну из сторон или не проваренный угол. Поэтому в процессе сварки углового шва электрод нужно расположить так, чтобы он оказался в плоскости, которая делит угол пополам. А концом электрода выполняются колебательные движения, чтобы расплавились кромки металла. Нужно обязательно заранее определить, чтобы длина сварочного шва была соразмерной углу между изделиями.

Как правильно наложить угловой шов

Сварка углового шва зависит, прежде всего, от правильного зажигания электрической дуги. Зажигание электрической дуги является очень важным и основным моментом в сварочной работе. Зажечь дугу нужно непосредственно перед тем, как начать процесс сварки, и повторно зажигать только при ее обрыве в процессе.

Дуга возбуждается на нижнем горизонтальном листе на расстоянии 3-4 мм от вершины угла, затем дугу нужно подвести к вершине угла и задержать ее там для того, чтобы лучше приплавились углы. Дальше дугу нужно поднять на высоту катета шва по вертикальному изделию и плавно передвигать назад. Затем немного быстрее дугу нужно опустить вниз на горизонтальное изделие и довести на нем толщину шва на размер катета.

Грубейшая ошибка — начинать сварку шва с вертикального свариваемого изделия, так как расплавленный металл с электрода наплывет на нижний нерасплавленный и перекроет вершину угла. В этом случае провар не получится, а обнаружить его можно, только поломав металл.

Когда идет процесс сварки толстопокрытыми электродами или с повышенным током, формируется большая площадь топленого металла, из-за чего наложение угловых швов невозможно, потому что расплавленный металл стекает на горизонтальное изделие, и шов просто получится неправильный.

Чтобы этого избежать, свариваемые изделия нужно расположить наклоном к горизонту под 45 градусным углом, а сварку произвести лодочкой. Посмотрите наглядно, как сделать сварочный шов — видео на нашем сайте, где показана вся техника, а также практически, как правильно делается зачистка швов после сварки.

Техника сварки нахлесточных соединений

Такой вид сварки применяется, в основном, в листовых конструкциях. Концы листов, которые будут свариваться, накладываются друг на друга на определенную величину, равную примерно 3-5 толщин листов. Проваривать их нужно по периметру или по кромке углового шва, который образовался накрытием листов. Положительным моментом в этом виде сварки является то, что нет необходимости обрабатывать кромки. Отрицательный момент заключается в том, что затрачивается лишний материал, и конструкция становится тяжелее. Тем не менее, нахлесточное соединение применяется часто.

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

Различные технологии

Техника сварки вертикальных швов имеет три варианта. Их выбор зависит от величины зазора, толщины свариваемых металлов, размера притупления кромок.

Треугольник

Технология основана на наиболее популярном способе ведения процесса снизу наверх. Расплавленный металл находится поверх слоя, который еще только начал застывать. Стекая вниз, он закрывает валик шва. Это не позволяет новым каплям стекать по дорожке.

Способ применяется, когда предстоит соединить детали, имеющие толщину не более 2 мм. Сварка этим методом может обеспечить хороший результат при маленьком зазоре. Также необходимо обеспечить максимальное притупление кромок. Оно должно находиться в диапазоне от 1-2 мм. При сварке расположение ванны должно быть под углом.

Это положение дало название способу — «треугольник». Угол обеспечивается следующим образом:

• в начале процесса сварки создают полочку;
• при поднятии по стенке сварочной дуги по направлению к зазору происходит притупление кромок с помощью их плавления;
• спуск по правой стенке;
• переход на левую стенку;
• формирование там сварочного шва.

Необходимо выполнять рекомендации по выбору характеристик, как правильно сваривать вертикальный шов способом «треугольника». Диаметр электрода по этому методу должен быть равен 3 мм. Среднее значение электрического тока 90-100 А. До окончания заполнения стыка электрод следует перемещать по указанной траектории. Хорошо подходит для углового вертикального шва.

Елочка

Конец электрода совершает сложные движения. Суть метода состоит в том, что электрод двигается из глубины, по ходу проплавляя поверхность кромки. При возвращении внутрь он начинает проплавление второй кромки. Затем операции повторяют на небольшой высоте.

Такой вид сварочного шва подойдет, когда зазоры между свариваемыми изделиями составляют 2-3 мм. Необходимо притупление кромок. Сечение валика меньше, чем при предыдущем способе. Процесс начинают по выбранной кромке. Электрод подают из глубины зазора «на себя».

Технология проведения сварочного процесса состоит в следующем:

• от зазора по одной из кромок, прижимая к ней электрод, подавать его «на себя», пройдя всю толщину заготовки;
• совершив небольшой подъем, способом «от себя» вернуть электрод на место зазора;
• после поплавки перейти на другую кромку и совершить те же действия;
• указанные операции повторять до самого верха сварного шва.

Сварку ведут короткой дугой. Метод обеспечивает равномерность нанесения сварочного материала на всем пространстве зазора. Необходимо следить за тем, чтобы не было образования на кромке шва подрезов, а также подтеков металла. Желательна непрерывность процесса, исключая моменты, когда необходимо заменить электрод. Не должно быть чрезмерного наплавления кромок. Полученный шов по форме напоминает конфигурацию елки.

Лестница

Находит применение, когда между свариваемыми деталями существует большой зазор. Его значение может превышать 2 мм. Также метод возможен при отсутствии или небольшом притуплении кромок.

Методика получения в этом случае неплохого вертикального сварочного шва и как его варить является несложной. Движения электрода имеют зигзагообразный характер. Перемещение электрода осуществляются от одной кромки к другой. Величина подъема должна быть небольшой и постоянной. Дугу при сварке следует сохранять короткой. Диаметр электрода — 3 мм. Ток имеет небольшое значение — 80-100 А. Процесс следует вести не прерываясь.

Особенность метода в том, что на кромках электрод останавливается на продолжительное время, а переход с одной кромки на другую происходит быстро. Сечение валика при способе «лесенкой» является небольшим — получается так называемый «легкий» валик. Этот способ особого труда не представляет и подходит начинающим сварщикам.

Виды швов

Угловые швы при сварке в зависимости от их особенностей бывают различных видов:

• внахлест;
• стыковые;
• тавровые;
• торцевые;
• угловые.

Соединения могут быть: без скоса кромок, со скосом одной кромки, двумя скосами.

Сходство имеется у таврового и углового видов. Тавровый шов получается при прикладывании торца одной детали к поверхности другой таким образом, чтобы конфигурация представляла собой перевернутую букву «Т». Отличие углового соединения от таврового состоит в том, что стыковка у углового вида осуществляется так, чтобы получилась буква «Г».

По сути, угловой шов является разновидностью таврового. Требования к их сварке различий не имеют. Тонкость состоит в том, что если соединяются детали неодинаковой толщины, то следует сделать наклон к более толстой. Тогда больший нагрев придется на нее и снизится вероятность прожига тонкой детали.

Угловое нахлесточное соединение образует угол, одной из сторон которого является торец одной из деталей. Классификация угловых швов зависит также от длины, способа укладки, количества сторон и слоев. В зависимости от направления они бывают вертикальными и горизонтальными. Кроме сплошного шва применяется прерывистый, когда он выполняется отдельными отрезками и даже точечно.

Наиболее оптимальная технология

Лучшим для сварки угловых соединений считается метод «в лодочку». Такая технология позволяет дуге доставать до корня. При этом нужно правильно закреплять заготовки. Угол между свариваемыми краями должен быть прямым.

Сварку начинают снизу, постепенно сдвигая сварочную ванну вверх. Перед тем как варить, нужно изучить схему движения стержня. При толщине деталей менее 1,4 см скашивать кромки необязательно. Края более толстых заготовок срезают.

При большей величине шов должен быть многопроходным. На первом этапе проваривают корень, используя тонкий электрод. После этого выполняют следующие проходы.

Дефекты сварных швов

У начинающих сварщиков часто при выполнении швов встречаются ошибки, которые приводят к появлению дефектов. Некоторые из них критичны, некоторые — нет

В любом случае, важно уметь определить ошибку, чтобы затем исправить ее. Самые распространенные среди новичков дефекты — неодинаковая ширина шва и его неравномерное заполнение

Происходит это из-за неравномерных движений кончика электрода, изменении скорости и амплитуды движений. По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через некоторое время вообще исчезают.

Другие ошибки — при выборе силы тока и величины дуги — можно определить по форме шва. На словах описать их сложно, проще изобразить. На фото ниже показаны основные дефекты формы — подрезы и неравномерное заполнение, прописаны причины, их вызвавшие.

Ошибки, которые могут возникнуть при сварке

Непровар

Одна из ошибок, которые допускают начинающие сварщики: непровар

Этот дефект состоит в неполном заполнении стыка деталей. Этот недостаток необходимо корректировать, так как он влияет на прочность соединения. Основные причины:

• недостаточный сварочный ток;
• высокая скорость движения;
• недостаточная подготовка кромок (при сварке толстых металлов).

Устраняется корректированием тока и уменьшением длины дуги. Подобрав правильно все параметры, от такого явления избавляются.

Подрез

Этот дефект — канавка вдоль шва на металле. Обычно возникают при слишком длинной дуге. Шов становится широким, температуры дуги для прогрева не хватает. Металл по краям быстро застывает, образуя эти канавки. «Лечится» боле короткой дугой или корректировкой силы тока в большую сторону.

Подрез в угловом соединении

При угловом или тавровом соединении подрез образуется из-за того, что электрод больше направлен на вертикальную плоскость. Тогда металл стекает вниз, снова образуется канавка, но уже по другой причине: слишком сильном нагреве вертикальной части шва. Устраняется снижением силы тока и/или укорочением дуги.

Прожог

Это сквозное отверстие в сварном шве. Основные причины:

• чересчур большой ток сварки;
• недостаточная скорость движения;
• слишком большой зазор между кромками.

Так выглядит прожог шва при сварке

Способы исправления понятны — пробуем подобрать оптимальный сварной режим и скорость движения электрода.

Поры и наплывы

Поры выглядят как небольшие отверстия, которые могут группироваться в цепочку или быть раскиданы по всей поверхности шва. Являются недопустимым дефектом, так как значительно снижают прочность соединения.

• при недостаточной защите сварной ванны чрезмерном количестве защитных газов (электроды низкого качества);
• сквозняке в зоне сварки, который отклоняет защитные газы и кислород попадает к расплавленному металлу;
• при наличии загрязнений и ржавчины на металле;
• недостаточной разделке кромок.

Наплывы появляются при сварке с присадочными проволоками при неправильно подобранных режимах и параметрах сварки. Представляют собой затекший металл, который не соединился с основной деталью.

Основные дефекты сварных швов

Холодные и горячие трещины

Горячие трещины появляются в процессе остывания металла. Могут быть направлены вдоль или поперек шва. Холодные появляются уже на холодном шве в тех случаях, когда нагрузки для этого типа шва чересчур велики. Холодные трещины ведут к разрушению сварного соединения. Эти недостатки лечатся только повторной сваркой. Если недостатков слишком много, шов срезают и накладывают повторно.

Холодные трещины ведут к разрушению изделия

Как вести сваривание

На производство угловой сварки влияет расположение плоскости. Охарактеризуем основные приемы ведения процесса.

Нижний. Здесь рациональней использовать прием, известный как «лодочка». Она придаст нужное качество шву, заметим, что с ним справляются даже дебютанты на ниве сварки.

Конфигурации придается V-образная форма. Она становится похожей на лодку. Потому способ так и нарекли.

«Лодочка » почти исключает появление изъянов в виде непроваров или подрезов кромок. Надо сильно постараться, чтобы они вдруг образовались. На практике сварка углового шва порой проходит в условиях, не столь комфортных, как описано выше.

Тут качество может оказаться уже под угрозой. Даже в горизонтальной плоскости верх самого  угла  рискует остаться плохо проваренным. Вертикальная плоскость уязвима в отношении подрезов.

Этому поспособствует расплавленное железо, которое, не исключено, будет пытаться «сбежать» вниз. Предотвратит нежелательные последствия нехитрая уловка в управлении, на которую  электрод чутко реагирует.

Линию сварки нужно осуществлять, производя несильные колебательные движения.

Технология проведения работ

Вначале необходимо подготовить рабочее место и средства защиты. Чтобы разобраться, как правильно варить трубы отопления, нужно попрактиковаться на отдельном куске металла. Для этого понадобится толстая труба и универсальный электрод диаметром от 3 мм и выше, т. к. с ним легче учиться делать швы. Процесс работы:

1. На одном сварочном кабеле есть держатель. В него вставляют электрод, затем подключают кабели.
2. Аппарат имеет 2 кабеля и 2 выхода тока с положительной и отрицательной полярностью. Конец одного кабеля оснащен зажимом, который подключается к детали, конец второго — это держатель для электрода. Полярность выбирают в зависимости от вида работ. Наилучший прогрев металла происходит с прямой полярностью.
3. Зажечь дугу можно 2 способами. Для этого кончиком электрода постукивают несколько раз по детали или проводят вдоль шва (чириканьем).
4. Какого типа получится сварной шов на трубе, зависит от наклона электрода. Основной наклон составляет 30-60°. Чтобы сделать глубокий прогрев металла, наклон электрода делают «углом назад». При этом ванна и расплавленный металл поступают за электродом. Если требуется поверхностный прогрев, тогда угол наклона меняют в противоположную сторону.

Для каждого материала и типа шва применяется свое движение электрода. Для домашних работ достаточно освоить некоторые из них

Во время работы важно следить за величиной и состоянием сварной ванны. Для этого движения ускоряют или замедляют

Как сварить пластиковые трубы

Сварка пластиковых труб проходит по особой технологии, т. к. из-за высокой температуры внутри них часто образовываются наплывы. Поэтому выполнять сварочные работы нужно аккуратно. Но если температура будет слишком низкой, то детали не зафиксируются. Порядок работ:

1. Сварочный аппарат устанавливают на подставку и разогревают до 260° C.
2. В насадку для сварки вставляют конец пластиковой трубы и подходящего диаметра фитинг таким образом, чтобы они располагались в одной плоскости.
3. Если труба толстая, то уровень температуры увеличивают. Когда детали прогреются, их достают из устройства и соединяют.

Когда шов застынет, трубу проверяют на наличие протечек. Спайку изделий с большим диаметром (свыше 63 мм) проводят стык в стык. Срез торцовых труб расплавляют и соединяют, при этом сильно надавливая друг на друга. При муфтовой и раструбной спайке используют ручные приборы. Они оснащены центрирующим элементом и насадками, которые удерживают заготовки. Все детали трубопровода загоняют в разогретый сварочный аппарат и делают спайку. Чтобы детали соединились, всю работу проводят быстро.

Возможные ошибки в процессе

Качество готового изделия может стать низким из-за дефекта сварного шва. Дефект может находиться внутри или снаружи изделия, а также быть сквозным. Причины, из-за которых он возникает во время сварки металлических труб отопления и других изделий:

• из-за дешевого материала низкого качества;
• из-за некачественного оборудования;
• когда нарушается технологический процесс работы;
• из-за неопытности сварщика.

Иногда сварщики делают усиление шва до 4 мм. Из-за такой ошибки он становится хрупким. Высота усиления не должна превышать 2 мм, тогда шов будет иметь максимальную прочность.

Самостоятельный расчет катета и ГОСТы

Различают 2 случая:

1. Простой. Конструкция малоответственная, высоким нагрузкам не подвергается.
2. Сложный. Степень ответственности высокая, на конструкцию воздействуют большие усилия.

В первом случае катет принимают равным толщине заготовки, если она не превышает 4 мм. В противном случае ее умножают на 0,4 и добавляют 2 мм. Используют электроды с диаметром, равным катету.

Для ответственных конструкций осуществляют расчет катета.

Исходная формула: N = 0,7 K * L * Rc, где:

N — рабочая нагрузка на соединение, кгс;

K — катет, см;

L — длина шва, см;

Rc — расчетное сопротивление срезу, кгс/кв. см.

Отсюда K = N / (0.7 * L * Rc).

Если шов двойной, например нахлесточный фланговый, полученный результат делят на 2.

В приложении 1.12 ГОСТ 5264-80 приведена таблица минимальных значений катетов. Определить их параметры для заготовок с большей толщиной можно по данным СНиП II-23-81*.

Что нужно для сварки в домашних условиях?

Для проведения работ потребуется, прежде всего, сварочный аппарат. Существует несколько его разновидностей.

Определимся, какому из них отдать предпочтение.

• Сварочный генератор. Отличительная особенность заключается в возможности вырабатывать электрическую энергию и использовать ее на создание дуги. Будет полезен там, где нет источника тока. Имеет внушительные габариты, поэтому не очень удобен в работе.
• Сварочный трансформатор. Прибор преобразует переменное напряжение, подающееся от сети, в переменное напряжение другой частоты, что необходимо для сварки. Аппараты просты в эксплуатации, но имеют значительные габариты и негативно реагируют на возможные скачки сетевого напряжения.
• Сварочный выпрямитель. Устройство, которое преобразовывает подающееся от сети напряжение в постоянный ток, необходимый для образования электрической дуги. Отличаются компактностью и высокой эффективностью работы.

Для работы в домашних условиях предпочтителен выпрямитель инверторного типа. Их обычно называют просто инверторами. Оборудование имеет весьма компактные размеры. При работе его вешают на плечо. Принцип работы устройства достаточно прост.

Оно преобразует высокочастотный ток в постоянный. Работа с током такого типа обеспечивает максимально качественный сварной шов.

Сварочный генератор может работать при отсутствии сети. Он сам вырабатывает ток. Система очень громоздкая, работать с нею достаточно сложно

Инверторы экономичны, работают от бытовой сети. Помимо этого, именно с ними лучше работать новичку. Они предельно просты в эксплуатации и обеспечивают стабильную дугу.

К недостаткам инверторов можно отнести более высокую, чем у других приборов, стоимость, чувствительность к попаданию пыли, влаги и к скачкам напряжения

При выборе инвертора для домашней сварки обращают внимание на диапазон значений сварочного тока. Минимальное значение –  160-200 А

Дополнительные функции оборудования могут облегчить работу для новичка.

Из таких приятных «бонусов» стоит отметить:

1. Hot Start – что означает повышение начального тока, подающегося в момент поджига сварочной дуги. Благодаря этому дугу активировать намного легче.
2. Anti-Stick – автоматически уменьшает сварочный ток если электродный стержень залип. Это облегчает его отрыв.
3. Arc Force – увеличивает сварочный ток, если электрод подносят к изделию слишком быстро. Залипания в таком случае не происходит.

Кроме сварочного аппарата любого типа понадобятся электроды. Их марку лучше всего подобрать по специальной таблице, в которой указывается тип свариваемого материала.

Потребуется также сварочная маска. Лучше всего та, что надевается на голову. Модели, которые требуется держать в руке, крайне неудобны.

Работать со сваркой нужно только в защитном костюме. Специальная маска защитит глаза от ультрафиолета и брызг, плотный костюм и брезентовые перчатки предотвратят ожоги

В маске может быть простое затемненное стекло или так называемый «хамелеон». Последний вариант предпочтительнее, поскольку при появлении дуги стекло автоматически затемняется.

Работать необходимо только в специальной одежде, защищающей от брызг и ультрафиолета. Это может быть плотная х/б спецовка, сапоги или высокие ботинки, брезентовые или прорезиненные перчатки.

Какие параметры используются в расчете

В расчете на прочность сварных соединений необходим целый ряд показателей.

Их знание позволяет провести подсчеты с наименьшей погрешностью.

При этом учитывают следующие основные параметры:

• Ry — сопротивление материала изделия с учетом предела текучести; это постоянная величина для каждого металла;
• Ru — сопротивление материала в соответствии с временным сопротивлением; стандартный табличный показатель;
• Rwy — сопротивление с учетом предела текучести;
• N — предельно допустимая нагрузка, которую может выдержать сцепление;
• t — минимальная толщина соединяемых деталей;
• lw — максимальная длина сварного стыка, при вычислении ее уменьшают на 2t;
• gс — коэффициент условий, которые преобладают на рабочем месте; стандартизированный параметр, присутствует в общепринятых таблицах, в частности, в методичках для сварщиков.

Процесс растяжения и сжатия металла вычисляют по формуле:

Если при изготовлении изделия свариваются детали из разных металлов, то в формулах используются Ry и Ru для материала с наименьшей прочностью. Аналогично поступают при включении параметров в расчете шва на срез.

При расчете на прочность необходим ряд показателей.

Кроме названных числовых показателей на надежность соединения влияют:

• качество материала изделия;
• правильно подобранные расходные материалы (присадки, электроды);
• режим сварки, в т. ч. полярность и сила тока;
• тщательность обработки заготовок — на кромке стыков не должно быть никаких деформаций и посторонних вкраплений;
• соответствие сварного аппарата требуемой технологии сварки и мощности.

Как происходит сваривание металла

Для возникновения электрической дуги понадобится два элемента, по которым будет протекать ток. Одним элементом, по которому протекает отрицательный заряд — это металлическая заготовка. В качестве положительного заряда служит электрод. Электродом именуется расходный материал, состоящий из стального основания и поверхностного покрытия в виде специального защитного состава.

Когда подключенный электрод к оборудованию касается металлической поверхности, то имеющие разнородную полярность элементы провоцируют формирование электрической дуги. После создания дуги происходит плавление металла и электрода. Расплавляемая часть электрода поступает в зону шва, заполняя тем самым сварочную ванну. В итоге формируется сварочный шов, посредством чего соединяются металлические детали. Знать принцип сваривания металла нужно, чтобы научиться пользоваться сваркой. Если не понимать принципа работы, то будет освоить манипуляции.

Когда образуется электрическая дуга, осуществляется плавление металла, что провоцирует возникновение паров или газов. Эти газы играют очень важную роль, так как они защищают металл от отрицательного влияния на него кислорода. Состав газов зависит от типа защитного покрытия. Получаемый шов в процессе работы заполняет сварную ванну, тем самым дает надежное и защищенное соединение
Сварочный шов образовывается при перемещении ванны

Ванна появляется при движении зажженного электрода, поэтому очень важно контролировать не только скорость перемещения, но еще и угол расположения электрода
После остывания металлического шва, на поверхности образуется корка — шлак. Это результаты горения газов, защищающих металл от воздействия на него кислорода

Как только металл остывает, шлак оббивается специальным молотком сварщика. При обивании происходит разлетание осколков, поэтому обязательно при работе нужно пользоваться защитными очками для сварщика

Разобравшись с технологией соединения металла посредством сварочного аппарата, следует переходить к процедуре обучения. Перед тем, как научиться работать сваркой, следует первым делом приобрести специальную амуницию. Это защитные очки или маска сварщика, перчатки, а также комбинезон и ботинки. Из инструментов кроме сварочного аппарата и электродов понадобится молоток. Если вы не занимаетесь сварочными работами профессионально, то подойдет обычный молоток.