Файл: Сварным швом называется участок сварного соединения, обра зовавшийся в результате кристаллизации расплавленного метал ла или пластической деформации при сварке давлением или соче тания кристаллизации и деформации.pdf

1.2.

???? ??????? ????
Сварным швом называется участок сварного соединения, обра- зовавшийся в результате кристаллизации расплавленного метал- ла или пластической деформации при сварке давлением или соче- тания кристаллизации и деформации. Сварные швы классифици- руют по назначению, конструктивному признаку, протяженности,
положению относительно действующей силы и положению в про- странстве.
По назначению швы подразделяются на рабочие и связующие
(конструктивные). Рабочие швы воспринимают расчетные усилия
(их размеры определяются расчетом). Конструктивные (связу- ющие) швы служат для соединения элементов, прикрепления кон- структивных деталей, устранения зазоров и выполняются мини- мального сечения.
По конструктивному признаку швы подразделяются на сты- ковые, угловые, наплавочные и точечные.
Стыковой шов — это сварной шов стыкового соединения.
Стыковые швы выполняются при соединении элементов, располо- женных обычно в одной плоскости, путем заполнения присадоч- ным материалом пространства между деталями. При сварке эле- ментов небольшой толщины для полного провара достаточно ос- тавить между кромками зазор, равный 1/3 толщины металла, при этом стыковой шов может быть как на остающейся (рис. 1.17, а),
так и на съемной (рис. 1.17, б ) подкладке.
При большой толщине металла, чтобы достичь хорошего про- вара по всей глубине шва, необходимо специально обработать кромки свариваемых элементов — произвести разделку кромок.
При этом шов может состоять из одного или нескольких валиков,
наплавленных вразделку (рис. 1.18).
???. 1.17. ???????? ??? ?? ?????????? (
?) ? ??????? (? ) ?????????

Валиком называется металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход. Первый валик (рис. 1.18), на- плавленный вразделку, называется корневым проходом, или кор- невым швом. Последующие валики образуют заполняющие слои.
При сварке двухсторонним швом меньшая часть двухстороннего шва, выполняемая предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке или накладываемая в последнюю оче- редь в корень шва, называется подарочным швом.
Стыковые швы должны иметь с обеих сторон выпуклость в виде наплывов, имеющих плавное очертание, и по возможности небольшую высоту. Выпуклость компенсирует неровность наруж- ной поверхности шва и возможные ослабления (поры, шлаковые включения) внутренней части.
Стыковой шов является основным и наиболее экономичным сварным соединением. Он передает усилие равномерно по все- му сечению с наименьшими местными напряжениями, что обусловливает его целесообразность при вибрационной и дина- мической 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 — это сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения. Угловые швы накладываются в угол, обра- зованный соединяемыми элементами, расположенными в разных плоскостях, и могут состоять из одного или нескольких валиков
(рис. 1.19).
Нормальный угловой шов имеет вид равнобедренного тре- угольника с небольшой выпуклостью. В соединениях, восприни-
???. 1.18. ???????? ??? ? ????????? ??????:
1 — ???????? ??????; 2 — 4 — ??????????? ????; 5 —

??????????? ???

мающих динамические усилия, угловые швы должны иметь вогну- тую поверхность. Стандартом допускаются выпуклость и вогну- тость углового шва до 30 % от размера его катета; при этом вог- нутость не должна приводить к уменьшению значения катета К
п
(размер катета углового шва, установленный при проектирова- нии). Проектной величиной катета К
п является катет наибольше- го прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва (рис. 1.20). При симметричном шве за катет К
п при- нимается любой из равных катетов, при несимметричном шве —
меньший.
Точечный шов — это сварной шов, в котором связь между сва- ренными частями осуществляется сварными точками. Сварная точка — это элемент точечного шва, представляющий собой в плане круг или эллипс.
Точечные швы применяются для сварки нахлесточных соеди- нений с отверстием в верхнем элементе (рис. 1.21). Отверстие может быть с вертикальными стенками или иметь скос кромки.
Данный тип сварных швов не получил широкого распространения.
По протяженности сварные швы подразделяются на непре- рывные, прерывистые и прихватки.
Непрерывный шов — это сварной шов без промежутков по длине. Непрерывный шов проходит по всей длине соединения (от одного конца к другому). В конструкциях, предназначенных обес-

???. 1.19. ??????? ???, ????????????
??????????? ????????

???. 1.20. ????????? ???????? ?????? ?
?

??????? ????

печивать максимальную прочность и герметичность, все швы сле- дует выполнять непрерывными.
Прерывистый шов — это сварной шов с промежутками по дли- не (рис. 1.22). Прерывистые швы не применяют в тех случаях,
когда от конструкции требуется максимальная прочность или гер- метичность, однако в неответственных конструкциях (сварка ог- раждений, настила и т. п.) использование прерывистых швов мо- жет дать ощутимый экономический эффект, а стоимость свароч- ных работ может быть значительно снижена.
Прерывистый шов обычно применяется для сварки нахлес- точных и тавровых соединений. Иногда прерывистые швы ис- пользуются для стыковых соединений без разделки кромок и практически никогда не применяются для стыковых соедине- ний с разделкой кромок. Разновидностями прерывистых швов являются цепной прерывистый шов и шахматный прерывистый шов.
Цепной прерывистый шов — это двухсторонний прерывистый шов, у которого промежутки расположены по обеим сторонам стенки, один напротив другого (рис. 1.23, а).
Шахматный прерывистый шов — это двухсторонний прерыви- стый шов, у которого промежутки на одной стороне расположе- ны напротив сваренных участков шва с другой ее стороны (рис.
1.23, б ).

???. 1.21. ???????? ???
????????????? ??????????

???. 1.22. ??????????? ???

Прихватка — это короткий сварной шов для фиксации взаим- ного расположения подлежащих сварке деталей. В процессе сбор- ки 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 что- бы удержать элемент в нужном положении и не разрушиться под действием деформаций, возникающих при сварке. Количе- ство и сечение прихваток определяются толщиной свариваемо- го металла, протяженностью шва, нагрузкой от холодной обра- ботки, которую придется выдержать прихваткам, а также от применяемой технологии сварки. Прихватки должны иметь хо- рошее проплавление в корневой части шва, хорошее сплавле- ние с кромками, ровную и плоскую поверхность, не должны иметь выпуклостей и бугристостей на наружной поверхности.
Прихватки рекомендуется выполнять с повышенным тепловло- жением.
По положению относительно действующей силы сварные швы подразделяются на фланговые, лобовые и косые (рис. 1.24).
Лобовой стыковой шов передает приложенное усилие P равно- мерно по всему сечению с наименьшими местными напряжени- ями. 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 может не уступать по прочности основному.
???. 1.23. ?????? ??????????? (
?) ? ????????? ??????????? (? )
???

Лобовой двухсторонний угловой шов нахлесточного соедине- ния в большинстве случаев имеет неравномерное распределение нагрузки.
Наибольшее срезывающее напряжение как лобовых, так и фланговых швов приходится на минимальное сечение шва, прохо- дящее по биссектрисе угла шва; по этому сечению обычно и про- исходит разрушение угловых швов. При расчетах на срез по опас- ному сечению толщину углового шва принимают равной 0,7K, где
K — катет углового шва.
Статическая прочность фланговых швов несколько меньше,
чем лобовых. Пластические свойства фланговых швов незначи- тельны, и после появления у начала шва первой трещины разру- шение происходит достаточно быстро.
При соединении лобовыми швами необходимо стремиться к осуществлению двухсторонней заварки. Нахлесточное соедине- ние с односторонним швом имеет пониженную прочность вслед- ствие большого влияния эксцентриситета.
При выполнении нахлесточных соединений только фланговы- ми швами необходимо, чтобы длина шва была больше ширины детали. При невозможности выполнения этого условия произво- дят обварку по контуру как лобовыми, так и фланговыми швами.
Обварка по контуру повышает прочность соединения по сравне- нию с лобовыми или фланговыми швами, но пересечение лобо- вых и фланговых швов — понижает. В углах швов создается по-

???. 1.24. ???? ??????? ???? ?? ????????? ? ???????????
??????????? ?? ??? ??????

вышенная концентрация напряжений, поэтому при обварке по контуру их желательно не обваривать (рис. 1.25).
В конструкциях, работающих под регулярным воздействием подвижных или вибрационных нагрузок, лобовые швы должны быть пологими, а фланговые — вогнутыми.
По положению в пространстве различают следующие типы сварочных швов (рис. 1.26): нижнее стыковое и «в лодочку»; ниж- нее тавровое; горизонтальное; потолочное стыковое; потолочное тавровое; вертикальное снизу вверх; вертикальное сверху вниз;
наклонное под углом 45°.
Равновесие сварочной ванны в различных пространственных положениях определяется в основном действием трех сил: давле- ния дуги, поверхностного натяжения жидкого металла сварочной ванны и силы тяжести сварочной ванны.
Нижнее положение сварки — положение, когда плоскость, в которой расположен шов сварного соединения, находится под

???. 1.25. ??????? ??????
?? ???????

???. 1.26. ????????? ? ???????????? ????????? ????? ?????????
????

углом от 0 до 10° по отношению к горизонтальной плоскости (рис.
1.27, 1.28).
При сварке в нижнем положении поверхность сварочной ван- ны занимает горизонтальное положение, что создает наиболее благоприятные условия для формирования шва, так как жидкий металл удерживается на свариваемой поверхности под действием силы поверхностного натяжения.
Горизонтальное положение сварки — положение, при котором шов сварного соединения расположен на вертикальной поверхно- сти и находится под углом от 0 до 10° по отношению к горизон- тальной плоскости (рис. 1.29).
Вертикальное положение сварки — положение, при котором шов сварного соединения находится на вертикальной плоскости под углом (90
±
10)° по отношению к горизонтальной плоскости.
Сварка «на подъем» — это сварка плавлением в наклонном положении, при котором сварочная ванна перемещается снизу вверх.
???. 1.27. ????????? ??? ?????? ???????? ? ???????? ????:
? — ?????? ????????; ? — «? ???????»; ?, ? — ?????? ???

?????????????? ???????????? ???? ????, ??????????? ?
?????????
???. 1.28. ????????? ??? ?????? ???????? ????:
? — ?????? ????????; ? — ?????? ??? ????????????

???????????? ??? ?????, ????????????? ??? ???????? ??? ?
?????????

Сварка «на спуск» — это сварка плавлением в наклонном по- ложении, при котором сварочная ванна перемещается сверху вниз.
Сварка в вертикальном положении сверху вниз и «на спуск»
характеризуется тем, что направление силы тяжести жидкого ме- талла и направление сварки совпадают. Металл сварочной ванны подтекает под столб дуги, что уменьшает глубину проплавления.
При сварке в вертикальном положении снизу вверх и «на подъем» направление силы тяжести жидкого металла противопо- ложно направлению сварки; металл сварочной ванны вытекает из-под столба дуги, увеличивая при этом глубину проплавления.
Наклонное положение сварки — положение, при котором плос- кость, на которой располагается сварной шов, находится под уг- лом (45
±
10)° по отношению к горизонтальной плоскости.
Потолочное положение сварки — такое пространственное поло- жение при сварке, при котором сварка выполняется снизу соеди- нения. При потолочном положении сварки поверхность сварочной ванны занимает горизонтальное положение и металл ванны удер- живается силами поверхностного натяжения и давления дуги.
Сварка в нижнем положении наиболее удобна и обеспечивает повышение скорости сварки, возможность применения электро- дов большего диаметра, обеспечивает лучшее качество шва и вне- шний вид сварных швов, поэтому при проектировании необходи- мо предусматривать возможность сварки наибольшего количества нижних швов.
Потолочные швы расположены в горизонтальной плоскости,
но накладываются снизу. Такая сварка наиболее трудна и может
???. 1.29. ????????? ??? ?????? ???????? ????:
? — ??????????????; ? — ?????????????? ??? ????????????

???????????? ???? ????, ??????????? ??? ???????? ??? ?
?????????

осуществляться только высококвалифицированными сварщиками,
поэтому при проектировании ее по возможности следует избе- гать.
Сварка в вертикальном и потолочном пространственных поло- жениях используется главным образом на тех предприятиях, где продукция крупногабаритная и не подлежит повороту.
1.3.

????????? ??????? ????
Конструктивные элементы и размеры сварных соединений зависят от типа соединения, толщины свариваемого металла,
способа и режима сварки.
Стыковой сварной шов с разделкой кромок характеризуется формой разделки. На тех участках, где стыкуемые кромки имеют разную толщину, толщиной сварного шва будет меньшая из тол- щин. Наплавленный металл, выступающий над поверхностью сва- риваемых деталей, называется выпуклостью шва.
Выпуклость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварно- го шва с основным металлом, и поверхностью сварного шва, из- меренным в месте наибольшей выпуклости (рис. 1.30). Избыточ- ная выпуклость является фактором, уменьшающим эксплуатаци- онную прочность сварного шва.
???. 1.30. ?????????????? ???????? ????????? ???????? ???:
?, ?
1
— ?????? ???;
g, g
1
— ?????????? ???;
g
2
,
g
3

— ??????????
???

Вогнутость углового и стыкового сварного шва или корня шва стыкового соединения приведет к уменьшению высоты шва и по- лучению шва с уменьшенным сечением. Вогнутость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы шва с основным металлом, и поверхнос- тью шва, измеренным в месте наибольшей вогнутости (рис. 1.31).
Ширина стыкового сварного шва не должна превышать допу- стимые пределы, указанные в соответствующих ГОСТах. Ориен- тировочно принимают ширину шва на 6 мм шире разделки с ли- цевой стороны соединения.
Размеры угловых швов обычно задаются через катет углового шва. Катет углового шва — это кратчайшее расстояние от поверх- ности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части (см. рис. 1.31).
При сварке с глубоким проплавлением размер угловых швов определяют через расчетную величину углового шва. Расчетная высота углового шва — это длина перпендикуляра, опущенного из точки максимального проплавления в месте сопряжения сварива- емых частей на гипотенузу наибольшего вписанного во внешнюю часть углового шва прямоугольного треугольника (см. рис. 1.31).
В некоторых случаях за основу параметров углового шва при- нимают толщину углового шва. Толщина углового шва — это на- ибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки мак- симального проплавления основного металла (рис. 1.32).
???. 1.31. ?????????????? ???????? ????????? (
?) ? ????????? (? )

??????? ????