Виды сварных соединений и швов

Сварка является одним из основных способов соединения, которое применяется в промышленности и в частной сфере. Это относительно дешевый и надежный метод, который обеспечивает получение неразъемного соединения. С учетом того, что существует множество разновидностей металла, каждый из которых имеет свои особенности сваривания, а также различные условия проведения работы и сами требования к соединению, выделяются разнообразные виды сварных соединений и швов.

Виды сварных соединений

Зоны сварного соединения

Зона сплавления – занимает от 0,1 до 0,4 мм основного металла. В ней присутствуют частично оплавленные зерна. Когда металл прогревается в данной зоне, то он приобретает игольчатую структуру. Она обладает низкой прочностью и высокой хрупкостью.

Зона термического влияния – она разделяется на четыре участка. Первый участок относится к основному металлу, который нагрелся до температуры выше 1100 градусов Цельсия. Он обладает крупнозернистой структурой. Зерна в данной области, примерно, в 12 раз больше стандартных. Из-за перегрева снижается вязкость, пластичность и прочие механические свойства металла. Это самый слабый участок сварки, в котором зачастую происходит разрыв.

Второй участок – это зона нормализации, где основной металл прогревается на 900 градусов Цельсия. Структура зерна здесь намного более мелкая, чем в предыдущем случае. Данный участок занимает от 1 до 4 мм.

Третий участок – зона неполной кристаллизации. Здесь основной металл прогревается от 750 до 900 градусов Цельсия. На нем встречаются как мелкие, так и крупные зерна. За счет неравномерного распределения кристаллов механические свойства снижаются.

Четвертый участок – зона рекристаллизации. Область прогревается от 450 до 750 градусов Цельсия. Здесь восстанавливается форма зерен, которые были деформированы прошлыми механическими воздействиями. Примерная ширина данного участка составляет от 5 до 7 мм.

Зона основного металла – начинается от участка, который прогревается менее чем 450 градусов Цельсия. Здесь структура схожа с основным металлом, но за счет прогревания сталь теряет свои свойства крепости. По границе выделяются нитриды и оксиды, которые ослабляют связь зерен. Металл приобретает более высокую прочность в данном месте, но получает меньшую ударную вязкость и пластичность.

Схема зон сварного шва

Полная классификация сварочных швов и соединений

Виды сварных швов разделяются на несколько категорий по различным признакам. Одним из них является различие по внешнему виду. Здесь выделяют:

• Вогнутые (они же ослабленные);
• Выпуклые (они же усиленные);
• Нормальные (они же плоские).

По типу исполнения встречаются:

• Односторонние;
• Двусторонние.

По количеству проходов:

• Многопроходные;
• Однопроходные.

По количеству слоев:

• Многослойные (при сварке толстых металлов);
• Односторонние.

Классификация сварных швов выделяет еще разновидности по протяженности:

• Точечные швы (их создают при помощи контактной сварки);
• Двусторонние шахматные;
• Двусторонние цепные;
• Односторонние прерывистые;
• Односторонние непрерывные.

Типы сварных швов по направлению усилия воздействия:

• Лобовой (поперечный) – усилие осуществляется перпендикулярно;
• Фланговый (продольный) – усилие проводится параллельно шву;
• Косой – усилие осуществляется под углом;
• Комбинированный –  сочетает в себе фланговую и лобовую разновидность.

Виды сварочных швов и соединений по пространственному положению:

• Нижний;
• Горизонтальный;
• Вертикальный;
• Потолочный;
• Полугоризонтальный;
• Полувертикальный;
• Полупотолочный;
• В лодочку.

По своим функциям и назначению категории сварочных швов бывают:

• Герметичные;
• Прочные;
• Прочно-плотные.

По ширине:

• Уширенные – делаются при помощи поперечных колебательных движений электрода;
• Ниточные – ширина шва которых практически не превышает величину диаметра сварочного электрода.

Особенности швов

• Стыковые

Это наиболее распространенный вариант, который представляет собой обыкновенное соединение листов или торцевых поверхностей. На него требуется минимальное количество металла и времени. Его могут проводить без скоса кромок, если листы тонкие. Для толстых изделий требуется подготовка металла под сварку, где потребуется скашивать кромки для увеличения глубины проварки. Это актуально при толщине от 8 мм и выше. Если деталь толще 12 мм, то здесь необходимо двустороннее стыковое соединение со скашиванием кромок. Такие соединения чаще всего проводятся в горизонтальном положении.

Внешний вид стыкового сварочного шва

• Тавровое

Тавровые разновидности соединений и швов представляются в виде буквы «Т». Оно могут быть одно- или двусторонними, а также могут соединять изделия различной толщины. Если перпендикулярно устанавливается меньшая деталь, то электрод во время сварки нужно наклонять до 60 градусов. Здесь же можно воспользоваться прихватками, чтобы наклонить деталь и осуществить более простой вариант сварки «в лодочку». Это уменьшает вероятность образования подрезов. Шов, как правило, накладывается за один проход. Сейчас существует много аппаратов для осуществления автоматической тавровой сварки.

Внешний вид таврового соединения

• Угловое

Угловым считается соединение, которое располагается под углом 90 градусов, или другой величины. У таких соединений часто подкашиваются кромки, чтобы шов смог залечь на нужную глубину для обеспечения надежности. Двусторонняя проварка делает соединение более крепким.

Угловое соединение

• Внахлест

Этот метод применяется для сваривания листов толщиною менее 1 сантиметра. Они кладутся внахлест друг на друга и провариваются с двух сторон. Следует следить, чтобы между ними не попадала влага. Иногда, для лучшего скрепления, такое соединение варится с торца.

Сварочное соединение внахлест

Геометрия сварного шва

Рассмотрев виды сварных швов и способы их нанесения, стоит обратить внимание на основные геометрические параметры.

Геометрические параметры шва встык

• E – ширина образованного шва;
• S – толщина заготовки;
• B – зазор между свариваемыми заготовками;
• T – толщина полученного шва;
• H – глубина залегания проваренной части;
• Q – размер выпуклой части.

Геометрические параметры углового шва

• A – толщина углового шва, в которую. Входит величина выпуклости и расчетной высоты;
• P – расчетная высота, которая соответствует перпендикулярной линии, проведенной из места самого глубокого про плавления к гипотенузе самого большого прямого треугольника, вписанного во внешнюю часть шва;
• Q – выпуклость наплавленной области;
• K – катет углового шва представляет собой расстояние от поверхности одной заготовки до границы угла другой.

Особенности выбора

Все виды сварных соединений и швов заметно отличаются по своим свойствам. Поэтому, для каждого конкретного случая приходится подбирать свой набор параметров для удачного сочетания. В первую очередь следует обращать внимание на пространственное положение. Чем более легко проходит работа, тем лучше качество шва. Наиболее легкими в исполнении считаются горизонтальные швы, поэтому, мастера стараются поставить заготовки в такую позицию. Иногда даже приходится несколько раз переворачивать одно и то же изделие, чтобы обеспечить высокое качество шва. «Важно! Не следует забывать, что сваривание за один проход помогает достичь лучшей крепости, чем многократные проходы. Поэтому, нужно находить баланс между удобством и количеством проходов.»

При толстых заготовках всегда нужно разделывать кромки и после этого еще обрабатывать поверхность, чтобы добавить ей чистоту. Стыковые варианты являются самыми простыми и предпочтительными к работе, так как их проще фиксировать, чтобы избежать искажений геометрии полученных деталей. Помимо правильного выбора типа шва, нужно обращать внимание еще и на температурный режим, так как тогда могут сместиться зоны проварки и изделие просто переплавится или недоварится.