Сварочные швы

Меры безопасности при сварке

Сварочный процесс сопровождается рядом факторов, способных повлиять на безопасность здоровья человека. Основными поражающими факторами считается наличие излучения, поражающего зрение, пагубное действие выделяемого газа, а также воздействие расплавленного металла.

Поэтому на всех современных предприятиях особое внимание уделяется защитному обмундированию сварщика:

• брезентовый костюм;
• сапоги или ботинки с закрытыми шнурками;
• маска сварщика или защитные очки;
• респиратор, защищающий органы дыхания;
• брезентовые рукавицы.

Все вещи должны быть чистыми, без пятен маслянистой жидкости.

Начинающему сварщику для приобретения навыков проведения сварочных работ лучше начинать с простых изделий, так как от качественного соединения зависит надежность и прочность любой металлической конструкции. Правильное выполнение технологического процесса сварочных работ является основным залогом качественной работы.

Второй корневой валик

Второй корневой валик с обратной стороны при Х-образной разделке выполняется электродом диаметром 3 мм на среднем или максимально токе 100-110A. Повышенный сварочный ток необходим для хорошего проплавления обратной стороны корня шва. Предварительно нужно произвести зачистку от шлака, а при необходимости — механическую выборку.

В зависимости от полноты первого или второго корневого валика сварку третьего производить со следующей манипуляцией:

а) когда корневой валик легкий (малого сечения) — вариант 2 или 3 — манипулирование производить «лестницей», проплавляя корневой вали и кромки по краям, при этом обязательно центром дуги (электрода) при манипулировании доходить до края предыдущего валика и произвести задержку;

б) когда корневой валик полный (вариант 1), кроме манипулирования электродом для формирования «нормального» или «вогнутого» второго последующего третьего валиков, помогает в процессе сварки разворот электрода к проплавляемой стенке (плоскости). Это достигается разворотом кисти руки. На рис. 56 показано, в какой момент удобней производит изменение угла электрода. В положении 1 дуга горит на плоскости «а» предыдущем валике, центр дуги направлен на край валика. Электрод расположен приблизительно параллельно плоскости «б». Заполнив кратер электродным металлом и не меняя положения электрода, плавно перейти в положение 2 до касания электродом плоскости «б», а дугой до края валика. Почувствовав опору, произвести разворот кисти (не руки) так, чтобы электрод занял положение 3 (параллельное плоскости «а») и центром дуги проплавлял край предыдущего валика и стенку «б». Заполнив кратер элетродным металлом и не меняя угол электрода, перейти в положение 4, проплавляя дугой предыдущий валик. Коснувшись электродом плоскости «а», произвести разворот кисти и электрода в положение 1 и т.д. С каждым переходом производить подъем электрода в зависимости от формирования валика, ширины и полноты (набранной ванны). При минимальном подъеме и недостаточной скорости манипулирования могут быть подтеки (наплывы) жидкого металла шва на закристаллизовавшийся шов. При чрезмерном подъеме и большой скорости перехода от одной кромки к другой появляются западания, пропуски и подрезы на стенке в зоне шва, на краю и в середине валика. Не рекомендуется производить разворот кисти и электрода в момент перехода от одной кромки к другой. В этом случае трудно сформировать валик в центре шва без подрезов, наплывов и пропусков между чешуйками шва.

Стыковая сварка

Наиболее распространенным типом сварки является стыковое соединение. При такой сварке две соединяемые детали располагаются в одной плоскости, поэтому поверхность одного элемента является продолжением другого.

Элементы во время сварки стыковым соединением примыкают друг к другу торцевыми поверхностями. Торцы свариваемых кромок могут быть со скосом или без скоса. Причем без скоса наиболее качественным получается сварочный шов металлических листов толщиной до 4 мм. Двухстороннее стыковое сварное соединение без скоса торцов металла позволяет добиться хорошего результата при толщине деталей до 8 мм. Для улучшения качества соединения необходимо делать между пластинами зазор в пределах до двух миллиметров.

Одностороннюю сварку деталей, толщиной от 4 до 25 миллиметров, желательно выполнять с предварительным скосом кромок. Большей популярностью пользуется у сварщиков V-образный скос торцевой поверхности. Листы толщиной от 12 мм рекомендуется сваривать двухсторонним способом с X-образной разделкой.

Общая характеристика

Стыковую сварку можно и удобно применять для соеди­нения деталей по торцам, поэтому чаще она применяется при изготовлении инструмента, для соединения листовых де­талей, труб, звеньев цепей и т. п. Кроме малоуглеродистой стали, стыковой сваркой могут свариваться также и цвет­ные металлы, высокоуглеродистые стали и даже чугун.

Схема стыковой сварки приведена на рис. 1.

Виды стыковой сварки

В обоих случаях каждый из двух стержней, подлежащих сварке, зажимается в электродах машины, представляющих собой тиски с медными губками, присоединенными к зажимам сварочного трансформатора. Одна пара губок может передвигаться вдоль оси стержней.

Систематизация швов по виду сварки

Стыковые соединения можно классифицировать по типу воздействия сварочного оборудования. Именно применение соответствующих аппаратов и приспособлений позволяет получить следующие виды швов:

• Ручная дуговая электрическая сварка способствует созданию сварного шва с помощью специального электрода и позволяет получить надежное скрепление металлических деталей толщиной от 0,1 до 100 мм.
• Дуговая сварка с использованием инертного газа позволяет получить прочные и эстетичные швы, так как все сварочные процессы протекают под защитой газового облака.
• Автоматическая сварка осуществляет стыковое соединение металла в режиме самостоятельного действия инвертора, здесь сварщик контролирует процесс после настройки оборудования.
• При газовой сварке формирование сварного шва происходит за счет высокой температуры, горящей газовой смеси.
• С помощью паяльника существует возможность создавать паяные швы.

НАЛОЖЕНИЕ ШВОВ ПРИ ТОЛШИНЕ МЕТАЛЛА БОЛЕЕ 15 ММ

ПРИ КАСКАДНОМ МЕТОДЕ

шов разбивают на участки по 200 мм. После сварки первого слоя первого участка, не останавливаясь, продолжают укладывать первый слой на соседнем участке.Тогда каждый последующий слой накладывается на не успевший остыть металл предыдущего слоя

СВАРКА «ГОРКОЙ»

— разновидность каскадного метода. Ведется двумя сварщиками одновременно от середины к краям

Оба метода — это обратноступенчатая сварка не только по длине, но и по сечению шва, причем зона сварки всегда остается горячей

ПРИ СВАРКЕ БЛОКАМИ

шов заполняют отдельными ступенями по всей высоте сечения шва. Применяют при соединении деталей из сталей, закаливающихся при сварке

Виды швов по протяженности

Еще одним значительным фактором получения качественного соединения двух металлов является протяженность сварного шва. Расчет стыковых соединений происходит с учетом вида и длины сварного шва.

По протяженности швы соединения классифицируются как сплошные или прерывистые:

1. Сплошные сварочные швы не имеют свободных от сварки промежутков по всей длине соединения двух металлических поверхностей. Такой вид сварки позволяет получить наиболее качественное и прочное соединение любых конструкций. Недостатком непрерывного ведения электродом является большой расход материала и медленное выполнение работы.
2. Прерывистый способ применяется в случае, когда не требуется создания особо прочного соединения. Такие швы чаще всего делают определенной длины со строгим синхронным интервалом. Сварка прерывистым методом может вестись в шахматном порядке или цепной дорожкой.

Классификация по положению шва

Качественное выполнение сварного шва зависит от положения изделия в пространстве. Существует четыре основных способа выполнения стыкового соединения сварных швов:

1. Нижний метод соединения применяется, когда сварщик располагается сверху, по отношению к свариваемым поверхностям изделия. Этот способ самый удобный, так как расплавленный металл не стекает вниз или по сторонам, а попадает прямо в кратер. При этом шлак и газ без препятствия удаляются из сварочной ванны и свободно выходят на поверхность.
2. Горизонтальные швы выполняются на вертикально расположенных пластинах, при этом ведение электрода осуществляется слева направо или справа налево. Качественное выполнение горизонтального шва заключается в строгом контроле за расплавленным металлом, не допуская его стекания вниз, поэтому необходимо правильно подбирать скорость движения электрода и силу тока.
3. Вертикальный способ применяется на деталях расположенных вертикально, при этом шов стыкового соединения ведется сверху вниз или наоборот. Сложность такой сварки в том, что расплавленный металл стекает вниз, нарушая при этом внешний вид и качество соединения. Обычно сварщики стараются избегать выполнения работы в таком положении. Только опытные мастера прибегают к этому способу, опираясь на свои теоретические и практические знания.
4. При потолочном способе свариваемые детали находятся выше головы сварщика. Применяя этот метод, нужно строго соблюдать технологический процесс и правила безопасности, так как расплавленный металл капает вниз.

Стык

Самый распространенный вид сварного соединения – стык. Его применяют, когда сваривают торцы труб, листы стали или какие-либо геометрические фигуры.

Детали, которые присоединяют встык, отличаются по толщине изделия, по стороне накладывания шва. Можно выделить несколько подвидов соединений:

• одностороннее обычное;
• одностороннее, при котором края обрабатываются под углом в 45 градусов;
• одностороннее, при котором обрабатывается одна кромка под углом в 45 градусов;
• одностороннее, при котором фрезой снимается кромка на обеих деталях;
• двухстороннее, которое подразумевает обрез кромок под углом в 45 градусов с каждой стороны.

Важно отметить, что при этом виде сварного соединения большую роль играет толщина свариваемых поверхностей. Если она не более 4 миллиметров, то применяется односторонний шов, а вот если толщина превышает 8 миллиметров, шов необходимо накладывать с двух сторон

Если же толщина изделия превышает 5 мм, однако шов нужно накладывать только с одной стороны, получив при этом высокую прочность, следует разделить кромки. Осуществлять его нужно с помощью напильника или болгарки, хватит и 45-градусного скоса.

Сварка корневого валика (рис. 51)

В зависимости от толщины металла, притупления кромок, величины зазора, рекомендуется применять три способа сварки корневого валика:

1. Сварка «треугольником» (рис. 52) позволяет получить хорошее проплавление при малом зазоре (2 мм и меньше) и максимальном притуплении кромки (от 1 до 2 мм). В процессе сварки жидкая ванна должна находиться под углом, т.е. точка «а» (перемычка жидкого металла в зазоре между кромками) выше линии «б» (кристаллизующейся чешуйки), что позволяет жидкому шлаку стекать вниз, закрывая кристаллизующийся валик, и не мешать проплавлению кромок в зазоре. По окончании электрода кратер следует оставить также под углом. Это необходимо для качественного зажигания нового электрода. Сварочная ванна под углом достигается следующим образом: в начале сварки набирается полочка, затем, поднимаясь сварочной дугой по стенке к зазору, проплавляем притупление кромок в зазоре, затем спускаемся по правой стенке, после чего переходим к левой кромке, формируя сварочный шов. Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток в среднем диапазоне — 90-100 А при Х-образной разделке и минимальный — 80…90 А при V-образной разделке.

2. Сварка «елочкой» (рис. 53) при притуплении кромок и зазоре от 2 до 3 мм позволяет получить хорошее проплавление. Сечение валика средней полноты (меньше, чем при сварке «треугольником») дает возможность сформировать «нормальный» валик. Техника сварки следующая: от зазора по одной из кромок (как бы прижавшись электродом к кромке) спуститься по ней, подавая электрод на себя на небольшое расстояние 5-7 мм, затем с небольшим постоянным подъемом и.подачей электрода от себя вернуться в зазор; проплавить притупление (при необходимости сделать задержку) и спуститься по другой стороне, выполняя те же движения, не допуская подтеков, подрезов, наблюдая за формированием валика и поддерживая точку «а» выше линии «б». Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток для V-образной разделки — 60…90 А, для X-образной разделки — 90…100 А.

3. Сварка методом «лестница» (рис. 54) применяется при максимальном зазоре более 2 мм и минимальном притуплении кромок (или без притупления), что обеспечивает хорошее проплавление, формирование обратного валика. Переход от кромки к кромке производится по прямой с постоянным минимальным подъемом. Сварка ведется короткой дугой, но без опирания на «козырек» покрытия. Задержка на кромках — максимальная, переход — более быстрый, но плавный; сечение валика малое («легкий» валик). Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток минимальный 80 А ± 5 А — для V-образной разделки кромок и средний 90-100 А для Х-образной. Сварочный процесс вести непрерывно (исключение — замена электрода и сварка тонкого металла).

Большое значение для качества сварного шва имеет зажигание дуги. Начало зажигания дуги рекомендуется производить в нижней части застывшего кратера, сбоку или в центре шва, где есть доступ к выборке (рис. 55). Первый проход (из положения 1 в положение 2) следует производить быстро.

Это необходимо для выполнения более «плоского» валика, что позволяет стекать шлаку вниз и избежать зашлаковки при возвращении между первым и вторым проходом, поскольку дуга еще не стабилизировалась, а ванна не набрала определенную температуру. При возвращении через место зажигания (положение 3) следует сделать короткую задержку для проплавления начала сварки, и только после стабильного зажигания дуги и разогрева ванны, не допуская затекания шлака в зазор, необходимо перейти центром электрода в зазор (в положение 4). В точке 4 обязательно сделать задержку. Дуга короткая, горит в основном с обратной стороны разделки, оплавляя застывший шлак с обратной стороны и металлическую перемычку, что позволяет сформировать обратный валик без «ямочек» на месте стыковки электродов. Как только дуга начнет в основном гореть с лицевой стороны и жидкий металл выйдет на лицевую сторону разделки, необходим спуститься электродом по одной из кромок (или по центру шва, в зависимости от расположения шлака) и, сгоняя дугой жидкий шлак, пройти по предыдущему проходу.

При корневом валике малого сечения (сварка «лестницей») после первого прохода по краю кратера необходимо (не допуская зашлаковки в зазоре) сразу перемещать электрод в точку 4 (в зазор).

Определение сварного соединения

Сваркой металлов называют их соединение посредством расплавления кромок изделия и последующей их кристаллизацией в процессе охлаждения. Процесс сварки протекает в сопровождении сложных физических и химических процессов. Эти многочисленные факторы и обязан учитывать сварщик во время выполнения работы. При этом все эти физико-химические процессы сопряжены между собой по времени и пространству.

Во время сварки возникает несколько специфических зон, которые и характеризуют сварное соединение:

• место сплавления (сварочная ванна), где на границе основного металла и шва находятся расплавленные зерна металла и электрода;
• сварной шов, который образуется после охлаждения и кристаллизации сварочной ванны;
• зона термического воздействия определяется участком металла, который не расплавился, но изменил свой состав и структуру в результате нагрева;
• основной металл, который подвержен сварке, но не меняющий при этом своих свойств.

Сварные швы: классификация

Опытные сварщики говорят: в основу классификации типов швов могут быть приняты самые разные факторы, например конструктивные и прочностные, геометрические и технологические. Если рассматривать швы с точки зрения месторасположения, их можно разделить на нижние, наклонные, горизонтальные и вертикальные.

Нижний шов можно назвать не только самым простым, но и самым прочным. Дело в том, что сила тяжести металла позволяет лучше заполнить зазоры между соединяемыми поверхностями. К тому же этот тип является самым экономичным. Существуют определенные условия, так, к примеру, горелка или электрод обязательно должны быть направлены сверху вниз.

Горизонтальный шов обычно формируется тогда, когда поверхности расположены перпендикулярно плоскости электрода. Расход флюсов и электродов при этом типе существенно увеличивается. При медленном ведении шва возможны потеки, а при быстром — непроваренные места.

Значительно сложнее сделать качественный вертикальный шов. Здесь возрастают потери металла, увеличивается неравномерность (на финальном этапе сварки шов получается более толстым). Этот способ требует определенной классификации сварщика. Применяется он обычно для сварки труб или при скреплении больших конструкций.

Самой сложной сварщики считают потолочную сварку. Как ее производят? Наносят шов прерывистой дугой. Сила тока при этом небольшая. Такой тип обычно используется при сварке труб, которые нельзя провернуть.