Разновидности сварных соединений. Тип сварного соединения

40. Сварные соединения. Типы сварных швов.

Сварное соединение- неразъемное соединение, выполненное сваркой. Сварное соединение включает три образующиеся в результате сварки характерные зоны металла в изделии: зону сварного шва , зону сплавления , зону термического влияния , а также часть основного металла , прилегающую к зоне термического влияния.

Сварной шов- участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла. Тип сварного соединения определяет взаимное расположение свариваемых элементов. Различают: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные и торцовые сварные соединения.

Стыковое соединение- сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями и расположенных в одной плоскости или на одной поверхности. Поверхности элементов могут быть несколько смещены при соединении листов разной толщины.

Угловое соединение- сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев (рис. 1.3).

Тавровое соединение- сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента (рис. 1.4).

Нахлесточное соединение- сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга (рис. 1.5, а, б). Отсутствие опасности прожогов при сварке облегчает применение высокопроизводительных режимов сварки. Применение нахлесточных соединений облегчает сборку и сварку швов, выполняемых при монтаже конструкций (монтажных швов).

Торцовое соединение- сварное соединение, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

По типу сварные швы делят на стыковые, угловые и прорезные:

Стыковой шов- сварной шов стыкового соединения.Угловой шов- сварной шов углового, нахлестанного или таврового соединений.Прорезной шовполучается в результате полного проплавления верхнего, а иногда и последующих листов, и частичного проплавления нижнего листа (детали). Частным случаем прорезного шва является точечный или пробочный шов (электрозаклепка - при дуговой сварке). Прорезные швы при приварке толстого листа могут выполняться по заранее выполненным отверстиям в верхнем листе (при точечном шве) или прорези (при непрерывном шве). Различают следующие характеристики сварного шва: ширину, выпуклость, вогнутость и корень шва.

41. Сварные соединения. Сущность процесса сварки.

Сварка— процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. Обычно применяется для соединения металлов, их сплавов или термопластов. Для производства сварки используются различные источники энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Развитие технологий позволяет в настоящее время осуществлять сварку не только на промышленных предприятиях, но и на открытом воздухе, под водой и даже в космосе. Производство сварочных работ сопряжено с опасностью возгораний, поражений электрическим током, отравлений вредными газами, облучением ультрафиолетовыми лучами и поражением глаз.

studfiles.net

Тип сварного соединения

Основными преимуществами сварных соединений являются: экономия металла; снижение трудоемкости изготовления корпусных деталей; возможность изготовления конструкций сложной формы из отдельных деталей, полученных ковкой, прокаткой, штамповкой.

Сварным конструкциям присущи и некоторые недостатки: появление остаточных напряжений; коробление в процессе сварки; плохое восприятие знакопеременных напряжений, особенно вибраций; сложность и трудоемкость контроля.

Тип сварного соединения определяют взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки (разделки) их кромок под сварку.

В зависимости расположения соединяемых деталей различают четыре основных типа сварных соединений: стыковые, нахлесточные, угловые и тавровые (рис. 14).

Рис.14. Основные типы сварных соединений

а – стыковое; б – нахлесточное; в – тавровое; г – угловое

Кромки разделывают в целях полного провара заготовок по сечению, что является одним из условий равнопрочности сварного соединения с основным металлом.

Формы подготовки кромок под сварку показаны на рис. 15. различают V, K, X – образные

По характеру выполнения сварные швы могут быть односторонние и двухсторонние.

Рис. 15. Формы подготовки кромок под сварку:

а – V-образная; б – U -образная; в – X-образная; г – двусторонняя Х-образная

Практическая часть.

8 Вариант. Разработка технологического процесса сварки обечайки под слоем флюса.

Задание: разработать процесс автоматической сварки обечайки под слоем флюса. Разработать процесс сварки обечайки по исходным данным. Привести в соответствии с рекомендованным типом соединения сечение шва с указанием размеров, используя ГОСТ 8713-79. Подобрать марку и диаметр проволоки и флюс. По размерам шва посчитать массу наплавленного металла. Определить расход проволоки с учетом потерь, расход электроэнергии и время сварки изделия. Указать метод контроля качества сварного шва.

Исходные данные:;;,.

Материал слоя: 12ХМ.

Тип сварного соединения и номер шва:№1 - ГОСТ 8713-79 – С4-,

№2- ГОСТ 8713-79 – С4-.

Для случая №1 и №2 (S=S1=12мм) ширина сварного шва ;

; ;.

Рис.1. Сечение шва №1 и №2 с указанием его размеров.

Сталь 12ХМ.

Подберем марку проволоки. Сначала выберем тип флюса АН-22 по марке свариваемой стали. Используя выбранный тип флюса и марку стали подбираем марку проволоки. Выбираем марку Св-08ХМ. Основные технологические характеристики сварочного аппарата:

–скорость сварки;

–напряжение при сварке.

Выберем по справочникам диаметр стальной проволоки

Принимаем силу сварочного тока .

По размеру шва №1 и №2 рассчитаем массу наплавленного металла. Для этого используем сечение шва, взятое из ГОСТа. Сечение шва сформировано за счет расплавления основного металла и присадочного. Необходимо выделить долю присадочного металла. Каждая клетка имеет площадь 1мм. Подсчитав число клеток, принимаем суммарную площадь наплавленного металла в сечении

Рис.2. Сечение шва №1 и №2.

Объем наплавленного металла:

где — суммарные длины сварных швов №1 и №2.

Масса наплавленного металла:

где γ — плотность присадочного материала. Для стали 12ХМ .

Необходимая для сварки масса электродов с учетом потерь:

Где — коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается =0,02…0,03.

Расчет времени сварки обечайки швом №1:

Расчет времени сварки обечайки швом №2:

Применим для проведения сварки стали 12ХМ автомат сварочный АДФ-1250. Трактор производит сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок. Пределы регулирования по току для данного аппарата 250-1250 А, по напряжению 26-60 В. Диаметр электродной проволоки 3-6 мм. Скорость подачи электродной проволоки 20-135 м/ч.

Определение расхода энергии, необходимой для сварки изделия швом №1:

Определение расхода энергии, необходимой для сварки изделия швом №2:

После сварки обечайки проводим визуальный контроль сварных швов и в качестве инструментального неразрушающего метода контроля используем радиографический метод или дублирующий ультразвуковой контроль.

studfiles.net

Сварные соединения: все разновидности, подробное описание

Чтобы произвести грамотное и хорошее соединение металлов, необходимо применять сварочные работы. Это может делать только обученный профессионал, который знает обо всех нюансах варки. Благодаря сварочному шву можно соединить не только металлы, но и другие материалы. Все элементы, которые были состыкованы в неразъемный узел, представляют собой соединение, которое можно разграничивать на несколько зон.

Зоны сварного соединения

Это такие соединения, которые получаются в процессе сварочной работы. Их разделяют на несколько зон:

Сплавочное место. Так называют границу между основным материалом и металлом полученного шва. Именно в этом месте будут находиться зёрна, которые будут отличаться своей структурой от состояния основного вида материала. Это происходит из-за того, что имеется частичное расплавление материала во время сварной работы.

Область термического влияния. Так называется зона основного материала, которая не подвергается оплавлению, хотя процесс нагрева произошёл, и структура изменилась.
Сварочный шов. Это такой участок, который будет образовываться во время процесса кристаллизации. Всё это происходит, когда металл начинает остывать.

Разновидности сварных швов и соединений

Различия сварных соединений объясняются тем, что рабочий применяет неидентичные расположения стыкуемых частей относительно друг друга.

По расположению

Встык. Стыковка элементов будет осуществляться на одной плоскости торцами друг к другу. Материалы могут иметь разную толщину, а потому соединяемые торцы относительно друг друга могут вертикально сместиться.
Соединение угловое. В таком варианте торцы будут смещаться под определённым углом. Процесс сварки осуществляется на всех краях деталей, которые будут примыкать друг к другу.
Соединение внахлёст. Детали под сварку располагаются параллельно и частично перекрывают друг друга.

Соединение торцевое. Несколько частей элементов, которые необходимо сварить, будут совмещаться параллельно друг другу, а после их состыкуют по торцам.
Тавровое соединение. При таком варианте торец детали примыкает к боку другого элемента под определённым углом. Виды сварочного соединения будут зависеть ещё и от вида сварочных швов, которые квалифицируются по некоторым основным признакам.

По способу выполнения

Односторонний шов. Его можно выполнять, полностью проплавляя металл по всей длине конструкции.
Двусторонний. Для начала нужно выполнить одностороннюю сварку, удалить корень, а уже после переходить к выполнению сварочных работ с другой стороны обрабатываемого материала.
Однослойный. Такой вид обычно выполняют с помощью сварки в один проход, получается один наплавленный валик.
Многослойный. Применение такого вида обычно обуславливается большой толщиной металла, когда выполнять сварку одним проходом невозможно по различным причинам. Слой шва состоит из нескольких валиков или проходов. Таким образом, есть возможность ограничить распространение термического воздействия. В результате получится очень качественное и прочное сварное соединение.

По пространственному положению

Различается несколько положений сварки:

Нижнее положение. Шов будет находиться в нижней горизонтальной плоскости, это угол в 0 градусов относительно земной поверхности. Горизонтальное положение. Валик будет вестись горизонтально, а деталь может располагаться под углом от 0 до 60 градусов.
Вертикальное. В такой ситуации поверхность, которая подвергается сварке, будет располагаться в плоскости от 60 до 120 градусов, а сама сварка будет проводиться по вертикальному направлению.
Потолочное положение. Вся работа будет проходить под углом в 120 или 180 градусов. Это означает, что сварной шов расположен над сварщиком.
Положение «в лодочку». Такое положение объясняется тем, что сваривать необходимо угловую или тавровую поверхность. Детали будут выставляться под определённым наклоном, а сварка проходить в угол.

По протяжённости

Можно производить непрерывный шов. Обычно такие применяются на производстве, когда нужно качественное и крепкое соединение. Но бывают и исключения.

Вторым вариантом считается прерывистый шов, который обычно применяется в угловом соединении. Такой вид шва может применяться в том случае, если необходимо шахматно закрепить некоторые детали друг с другом. Ещё такой вид соединения делается, если требуется цепной порядок сварки

Показатель сварного шва

Имеется несколько основных параметров, которыми характеризуются все полученные швы:

Ширина. Это размер, который устанавливается между границами шва, которые прорисовывают видимыми линиями сплавления.
Корень. Это будет вторая сторона, находящаяся в отдалении от лицевой части конструкции.
Выпуклость. Заметить можно в самой выпуклой части шва. Этим параметром обозначается расстояние от границы самого большого выступа до плоскости основного металла.
Катет. Такой параметр наблюдается только в тавровом или угловом соединении. Этот показатель можно измерить самым маленьким расстоянием от поверхности сбоку одной из деталей до ограничительных линий, которые находятся на поверхности второй детали.

Разделка кромок

Эту конструктивную особенность будут применять в таких ситуациях, когда толщина металла составляет более 7 мм. Разделка кромок означает снятие частей металла с кромки в определённой форме. Такой процесс необходимо выполнять при однопроходной сварке стыковых швов. Это нужно для того, чтобы получилось правильное соединение. Если имеется толстый материал, то разделку нужно проводить для того, чтобы расплавить корневой проход, а после направляющими валиками равномерно заполнить полость. Таким образом будет провариваться металл по всей толщине.

Разделку кромок также выполняют, если толщина металла составляет больше 3 мм. Если значение более низкое, то можно прожечь металл.

Разделка характеризуется несколькими конструктивными параметрами:

зазор;
угол разделки кромок;
притупление.

Чтобы посмотреть все эти параметры, необходимо изучить чертёж. Если производить разделку кромок, то увеличится количество расходного материала. Именно поэтому такую величину стараются как можно эффективнее минимизировать.

Она будет подразделяться по нескольким видам конструктивного исполнения:

V-образная.
Х-образная.
Y-образная.
U-образная.
Щелевая.

Особенности

Если имеется малая толщина материала, которая составляет от 3 до 25 мм, то необходимо применять одностороннюю V-образную разделку. Скос можно выполнить на 2 торцах или только на одном.
Если металл имеет толщину в 12−60 мм, то лучше всего сваривать с двухсторонней X-образной разделкой.
Для толщины в 20−60 мм желательно использовать расход металла при U -образной разделке. Так будет намного экономнее. Скос можно выполнить по двум или одному торцам. Тогда притупление составит 1 или 2 мм, а значение зазора равняется двум миллиметры.
Если имеется большая толщина металла, то наиболее эффективным способом является щелевая разделка.

Чтобы произвести качественное сварное соединение необходимо правильно выбрать процедуру, поскольку всё это будет влиять на несколько факторов шва:

Работоспособность.
Прочность и качество соединения.
Экономичность.

Стандарты

Дуговая сварка. Швы сварные и соединения по ГОСТу 5264−80 будут включать типы, конструктивные размеры для сварки, которые покрыты электродами в любых пространственных положениях. Сюда не будут входить трубопроводы, выполненные из стали.
Соединение стальных трубопроводов. Используется ГОСТ 16037–80 , который будет определять основной тип, разделку кромок, конструктивный размер при механизированном способе соединения.
Соединение трубопровода из меди и медно-никелевого сплава. Предусмотрен ГОСТ 16038–80 .
Дуговая сварка алюминия. Применяется ГОСТ 14806–80 . Формы, размеры, подготовка кромок для варки алюминия и сплавов, процесс происходит исключительно в защитной среде.
Флюс. ГОСТ 8713–19 . Все швы будут выполняться при помощи автоматической или механизированной сварки на весу при помощи флюсовой подушки. Применяется для металлов от 1,5 до 160 мм.
Алюминий в инертных газах. ГОСТ 27580–88 . Это стандарт на полуавтоматическую, ручную или автоматическую сварку. Выполнять необходимо неплавящимся электродом в инертных газах, где имеется присадочный материал и распространяется всё это, если алюминий имеет толщину от 0,8 до 60 мм.

Обозначение сварочных швов

Имеются специальные нормативные документы, которые обозначают название сварочных швов на чертежах или в общем виде.

Если швы видимые, то их обозначают сплошной линией. А если их не видно, то штрихованной линией. От линии будет отводиться специальные выноски со стрелками.

Обозначение сварного шва будет производиться на специальной полке для выноски. Надпись нужно сделать точно над полкой, если соединение будет находиться с лицевой стороны детали. Если имеется обратный вариант, то обозначение располагается под полочкой. Сюда нужно будет включить информацию о шве в определённой последовательности:

Вспомогательные символы.
Обозначение шва, конструктивного элемента и ГОСТ соединения.
Название шва по определённому стандарту.
Способ соединения деталей.
Если имеется угловое соединение, то в этом месте указывается катет.
Прерывистость шва, если имеется. Здесь необходимо указать расположение отрезка в сварке, а также шаг.
Дополнительные знаки, которые имеют вспомогательное значение.

Вспомогательные знаки

Такие знаки необходимо наносить сверху полочки, в том случае, если шов на чертеже будет видимым, и под ней, если он невидимый:

Снятие усиления шва.
Обработка деталей, которые обеспечивают плавный переход к основному виду материала, необходимо исключить наплывы и неровности.
Шов надо выполнять по незамкнутой линии, такой знак будет применяться, если он виден на чертеже.
Чистота обработки поверхности соединения.

Если каждое соединение будет выполнено только по одному ГОСТу, иметь идентичные разделки, а также конструктивные размеры, обозначения, то стандарты на сварку будут оказываться в техническом требовании. В конструкции необязательно указывать все одинаковые швы, но их необходимо разбить по группам и присвоить порядковый номер. На одном шве нужно указать полное обозначение. На остальные же можно поставить только порядковый номер. В нормативном документе необязательно указывать нужно точное количество групп, а также число швов.

Как видно, имеется очень много нюансов в сварной работе. Настоящий профессионал должен чётко разбираться во всех особенностях сварных соединений, а также знать все нюансы сварки, чтобы грамотно произвести свою работу. Вся необходимая информация будет указываться на чертеже, который также нужно уметь читать сварщику.

tokar.guru

ВЫБОР ТИПА СВАРНОГО' СОЕДИНЕНИЯ — Мегаобучалка

Практическая работа № 2

Цель работы:изучить методику конструктивно-технологического анализа изготовления сварных конструкций.

Краткие теоретические сведения.

1 ПОНЯТИЕ «ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ»

При проектировании сварных заготовок следует учитывать требования к технологичности их изготовления.

Оптимальными являются конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надежную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени — эти признаки определяют понятие технологичности конструкции. Кроме того, необходимо, чтобы конструкция отвечала требованиям технической эстетики, которые должны соблюдаться на всех стадиях проектирования и изготовления конструкций.

Технологичность конструкции — выбор такого ее конструктивного оформления, которое обеспечивает удобство и простоту изготовления сварного изделия любыми видами сварки и при различных режимах; автоматизацию и механизацию максимального числа операций технологического процесса; низкую себестоимость процесса сварки, достигаемую путем экономии сварочных материалов, повышения производительности и высокого уровня механизации, сведения к минимуму искажений формы, вызываемых тепловым и механическим воздействиями при сварке.

Технологичность конкретной конструкции оценивают качественно и количественно. Качественная оценка характеризует технологичность обобщенно на основании опыта исполнителя. Она предшествует количественной оценке и выражается численным показателем, характеризующим степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции. Необходимость количественной оценки, номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются отраслевыми стандартами и стандартами предприятий.

Технологичность конструкции обеспечивается выбором металла, формы свариваемых элементов и типов соединений, видов (способов) сварки и мероприятий по уменьшению сварочных деформаций и напряжений.

ВЫБОР МЕТАЛЛА

При выборе металла для сварных заготовок необходимо учитывать не только его эксплуатационные свойства, но и его свариваемость или возможность применения технологических мер, обеспечивающих хорошую свариваемость.

Для получения сварных соединений, равноценных по работоспособности основному металлу, при конструировании сварных заготовок следует по возможности выбирать хорошо свариваемые металлы. К таким металлам относятся спокойные низкоуглеродистые и многие низколегированные стали, ряд сплавов цветных металлов, применение которых не ограничивается какими-либо требованиями к виду и режимам сварки.

При применении в связи с эксплуатационной необходимостью металлов с пониженной свариваемостью проектировать конструкции следует с учетом этого свойства. Для сведения к минимуму неблагоприятных изменений свойств металла сварного соединения и исключения в нем дефектов необходимо применять виды и режимы сварки, оказывающие минимальное термическое и другие воздействия на металл, и проводить технологические мероприятия (подогрев, искусственное охлаждение и др.), снижающие влияние на него сварочных воздействий.

Термическая обработка после сварки (нормализация, закалка с отпуском и др.) может в значительной степени устранять неоднородность свойств в сварных заготовках. Прочность зоны сварного соединения может быть повышена механической обработкой после сварки: прокаткой, проковкой и др.

Проведение этих мероприятий во многом зависит от габаритных размеров и конструктивного оформления сварных заготовок. Для сложных заготовок с элементами больших толщин и размеров при наличии криволинейных швов в различных пространственных положениях можно применять только хорошо свариваемые металлы.

Для простых малогабаритных узлов возможно применение металлов с пониженной свариваемостью, поскольку при их изготовлении используют самые оптимальные по свариваемости виды сварки,например электроннолучевую или диффузионную в вакууме. При этом легко осуществить все необходимые технологические мероприятия и требуемую термическую или механическую обработку после сварки.

ВЫБОР ТИПА СВАРНОГО' СОЕДИНЕНИЯ

Тип сварного соединения определяют взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки (разделки) их кромок под сварку (рис.1). По первому признаку различают четыре основных типа сварных соединений: стыковые, тавровые, нахлесточные и угловые. Кромки разделывают в целях полного провара заготовок по сечению, что является одним из условий равнопрочности сварного соединения с основным металлом. Форму и размеры элементов разделки (угол, притупление и зазоры) назначают, исходя из условий проплавления, обеспечения формирования корня шва (без непроваров и прожогов) и минимального объема наплавленного металла (см. рис. 1).

Тип сварного соединения наряду с общими конструктивными соображениями выбирают с учетом обеспечения равнопрочности соединения с основным металлом и технологичности. Выбор разделки кромок зависит от толщины металла, его теплофизических свойств и вида сварки.

Стыковые соединения элементов плоских и пространственных заготовок наиболее распространены. Соединения отличаются высокой прочностью при статических и динамических нагрузках. Их выполняют практически всеми видами сварки плавлением и многими видами сварки давлением. Некоторая сложность применения сварки с повышенной тепловой мощностью (автоматической под флюсом, плазменной) связана с формированием корня шва. В этом случае для устранения сквозного прожога при конструировании соединений необходимо предусматривать съемные или остающиеся подкладки.

Другой путь - применение двусторонней сварки, однако при этом необходимы кантовка заготовки и свободный подход к корню щва.

Рис. 1. Типы сварных соединений, применяемых при основных способах сварки плавлением и давлением

При сварке элементов различных толщин кромку более толстого элемента выполняют со скосом для уравновешивания толщин, что обеспечивает одинаковый нагрев кромок и исключает прожоги в более тонком элементе. Кроме того, такая форма соединения работоспособнее вследствие равномерного распределения деформаций и напряжений.

Тавровые соединения широко применяют при изготовлении пространственных заготовок. Соединения с одно- и двусторонней разделками кромок, выполненные с полным проваром, отличаются высокой прочностью при любых нагрузках. Тавровые соединения выполняют всеми видами сварки плавлением. Сварку давлением для тавровых соединений применяют редко (приварка стержня к пластине стыковой контактной сваркой оплавлением и сваркой трением и т.п.).

Нахлесточные соединения часто применяют для сварки листовых заготовок при необходимости простой подготовки и сборки под сварку. Эти соединения, выполненные сваркой плавлением, менее прочны по сравнению со стыковыми соединениями. Они неэкономичны вследствие перерасхода основного металла, обусловленного наличием перекрытия свариваемых элементов и наплавленного металла в связи с выполнением двух угловых швов. В то же время нахлесточное соединение - основное соединение тонколистовых элементов при сварке давлением, особенно при контактной точечной и шовной сварке. В данном случае оно наиболее технологично, так как удобно для дву- и одностороннего подводов электродов перпендикулярно к поверхности металла.

Точечные соединения часто играют роль связующих соединений и рабочих сил не передают (точечные соединения сварных профилей при нагружении продольной силой, соединения обшивок с каркасами и т.д.). Шовные соединения, как правило, несут рабочие нагрузки, но их прочность меньше, чем стыковых, выполненных сваркой плавлением. Это обусловлено дополнительным изгибом при осевом нагружении и концентрацией напряжений вследствие зазора между элементами.

Угловые соединения, как правило, выполняют в качестве связующих. Они не предназначены для передачи рабочих сил. Их выполняют всеми видами сварки плавлением.

megaobuchalka.ru