Класифікація зварних швів

При проектуванні металоконструкцій типи зварних швів призначаються з урахуванням методів зварювання, товщини зварювальних елементів, положення в просторі і технології зварювання. Зварні шви класифікуються за призначенням, конструктивною ознакою, протяжності і зовнішньої формі в залежності від умов виготовлення та експлуатації зварних конструкцій.

За призначенням зварні шви ділять на робочу. призначені для сприйняття і передачі розрахункових зусиль з одного елемента на інший, обручі. призначені для з'єднання частин елементів конструкцій в одне ціле і прийняті конструктивно з мінімальним катетом кутових швів (для зменшення впливу можливих непроварів), що приймається в залежності від товщини більш товстого з зварюваних елементів по табл. 10.10.

Мінімальні катети зварна швів

Межа плинності стали, МПа

Мінімальні катети швів kf, min (мм) при товщині більш товстого з зварюваних елементів t. мм

Таврове з двосторонніми кутовими швами; Нахлесточного і кутовий

Автоматична і механізована

Таврове з односторонніми кутовими швами

Автоматична і механізована

За конструктівномупрізнаку шви поділяють настиковие іугловие.

Стикові шви найбільш раціональні, так як мають найменшу концентрацію напружень, але вимагають додаткову оброблення крайок, що залежить від товщини елементів, що сполучаються і способу зварювання. Оброблення кромок застосовують в тому випадку, якщо одностороння зварювання не дозволяє забезпечити повний проварена шва в листах товщиною більше 8 ... 10 мм (табл. 10.11).

Види стикових швів в елементах сталевих конструкцій

Найменування шва за типом обробки крайок

Характер виконаного шва

Автоматична і механізована зварювання по ГОСТ 8713-79

Ручне зварювання по

Без скоса кромок

V-подібний зі скосом однієї кромки

V-подібний зі скосом двох кромок

U-подібний з криволінійним скосом однієї кромки

U-подібний з криволінійним скосом двох кромок

К-образний з двома симетричними скосами однієї кромки

Х-подібний з двома симетричними скосами двох кромок

Закінчення табл. 10.11

Х-подібний з двома симетричними криволінійними скосами двох кромок

Позначення: О - односторонній шов; Д - двосторонній шов; t - товщина з'єднувальних елементів; а - зазор; p- притуплення; R - радіус заокруглення; α - кут розкриття шва.

Оброблення кромок має технологічне призначення. Вона дозволяє глибше вводити електрод і залишати між сполучаються елементами зазор постійного розміру, забезпечуючи хороший проварена стику по всій товщині перетину, створює умови для свободи зварювальних деформацій (усадки), що розвиваються при охолодженні швів, і не впливає на статичну міцність з'єднання.

За формою обробки кромок зварювальних елементів шви поділяються: без розбирання; V-подібні; U-образні; X-подібні; K -образні (див. Табл. 10.11). ДляV- іU-подібних швів, що зварюються з одного боку, обов'язкове підварювання кореня шва з іншого боку для усунення можливих непроварів.

Для зварних з'єднань при товщині деталей більше 30 мм застосовують, головним чином, шви з криволінійним скосом двох кромок. Деяке підвищення трудомісткості обробки кромок в цьому випадку компенсується значним зменшенням обсягів зварювальних робіт і кількістю наплавленого металу.

Мал. 10.20. Висновок початку і кінця шва на технологічні планки

Притуплення кромок здійснюється для забезпечення сталого ведення процесу зварювання при виконанні кореневого шару шва. Відсутність притуплення сприяє утворенню прожогов при зварюванні. Правильно встановлений перед зварюванням зазор дозволяє забезпечити повний проварена по перетину з'єднання при накладенні першого (кореневого) шару шва.

Мал. 10.21. Типи зварних швів в напусткових з'єднаннях:

а - флангові; б - лобові; в - косі

При автоматичному зварюванні приймають менші розміри оброблення крайок внаслідок більшого проплавления з'єднуються.

Для усунення низької якості шва в зонах запалювання (непровар) і переривання (кратер) зварювальної дуги застосовують вивідні технологічні планки, що дозволяють вивести початок і кінець шва за межі робочого перетину шва (див. Рис. 10.20). Після зварювання технологічні планки зрізують, а торці шва зачищають наждачним кругом. Вивідні планки виконують з тієї ж обробкою кромок, що і для зварювальних елементів.

Кутові шви наварюють в кут, утворений елементами, розташованими в різних площинах (див. Рис. 10.21).

Залежно від орієнтації кутового шва щодо лінії дії зовнішнього зусилля шви поділяються нафланговие. розташовані паралельно зусиллю, лобові іліторцевие. розташовані перпендикулярно зусиллю, икосов. розташовані під кутом до зусиллю.

Відповідно до положення в просторі при виконанні зварювання шви поділяються на види:

- нижні. виконувані на горизонтальній поверхні або при невеликому ухилі;

- вертикальні. виконувані на вертикальній поверхні (або кілька похилій) від низу до верху або зверху вниз;

- горизонтальні на вертикальній площині;

- стельові. виконувані зварювальником під виробом, як би по стелі;

- «влодочку». виконувані по горизонталі в кут, утворений двома похилими площинами з'єднуються (рис. 10.22).

Сварка нижніх швів найбільш зручна (розплавлений метал під дією власної ваги переходить в шов, що не витікаючи з ванни, а шлак і гази легко спливають на поверхню), легко піддається механізації, дає кращу якість шва, тому конструктивне рішення повинно передбачати можливість виконання більшості швів в нижньому положенні. У заводських умовах завдяки можливості кантування елементів в процесі виготовлення всі шви бажано виконувати в нижньому положенні (стикові) і «у човник» (кутові).

За протяжністю зварні шви биваютнепреривнимі (суцільними) іпреривістимі (шпонковими) (рис. 10.23). Переривчасті шви можуть бути розташовані у вигляді ланцюжка або в шаховому порядку. Довжина ділянки переривчастого шваl = 50 ... 100 мм. Расстояніеt - крок переривчастого шва, зазвичай рівний 2l. Застосування переривчастих швів через концентрацію напружень по кінцях шва і зниженою корозійної стійкості небажано. Основна перевага переривчастих швів - прискорення ручного зварювання завдяки зменшенню обсягу наплавленого металу - не може компенсувати зазначених недоліків. Ці шви застосовуються в якості сполучних, а також для зварювання сходів, настилів площадок та інших слабонавантажених конструкцій і елементів з напругою менше 0,4R.

Мал. 10.22. Положення зварних швів в просторі:

а - розташування: нижнє (1), вертикальне (2), стельове (3);

б - горизонтальне на вертикальній площині; в - «у човник»

Мал. 10.23. Зварні шви по протяжності:

а - суцільні; б - переривчасті

За кількістю шарів. накладених при зварюванні, шви можуть битьоднослойнимі імногослойнимі. Перші виконуються одним проходом зварювальної дуги, другі декількома (рис. 10.24).

Мал. 10.24. Зварні шви за кількістю шарів:

а - одношарові; б-багатошарові

У разі ручного зварювання за один прохід може бути виконаний шов з катетом kf ≤ 8 мм. Більш товсті шви виходять при багатошаровому зварюванні, катет которихkf 20 мм застосовувати не рекомендується, так як вони мають великі внутрішні зварювальні напруги.

За зовнішньою формою зварні шви поділяються нанормальние (з плоскою поверхнею), опуклі (посилені) івогнутие (рис. 10.25).

Опуклі шви характерні для ручного зварювання. До увігнутим кутовим швам вдаються з метою підвищення опору зварних з'єднань втоми (увігнутість стикових з'єднань є браком). Увігнутість і пласка поверхня швів досягаються регулюванням режиму зварювання або спеціальної механічної обробкою.

Параметри режиму зварювання впливають на якість зварного з'єднання і зумовлюють геометричні розміри і форму шва (див. Рис. 10.25). За розрахунковий катет шва kf приймається менший катет вписаного в перетин трикутника. Опуклість (посилення) шва зварного соедіненіяq і вогнутостьm допускаються рівними 0,2k. але не більше 3 мм.

Форма шва характеризується:

- коефіцієнтом проварена, тобто відношенням ширини шва до його товщині (кращою формою провару вважається така, у якій ширина шва в 1,3 ... 2 рази більше товщини шва);

- коефіцієнтом форми шва, тобто ставленням товщини шва до його посилення (для нормально сформованих швів коефіцієнт форми шва повинен знаходитися в межах від 6 до 12);

- часткою основного металу в металі шва, тобто ставленням площі розплавленого основного металу до площі перетину всього шва.

Мал. 10.25. Форма і геометричні розміри зварного шва:

а - стикові; б - кутові;

t - товщина зварюваного металу; h - глибина провару; e - ширина шва;

q - опуклість шва (висота посилення); m - величина угнутості; k, k1 іk2 - катети кутових швів; kf - розрахунковий катет шва; p - розрахункова висота

кутового шва; s = (p + q) - товщина кутового шва; δ - зазор

Співвідношення розмірів катетів кутових швів приймається, як правило, 1: 1. Для зменшення концентрації напружень при переході силового потоку з одного елемента на інший рекомендуються пологі шви з відношенням катетів 1: 1,5. При цьому більший катет повинен бути розташований уздовж переданого швом зусилля, а за товщину шва приймається менший катет. Плавний перехід силового потоку досягається також улаштуванням швів ввігнутої форми. Така форма швів застосовується в конструкціях, що сприймають динамічні та вібраційні навантаження, а також зводяться в кліматичних районах Ι2. ΙΙ2. ΙΙ3 і Ι1 (розрахункова температура повітря

-40 ° С> t ≥ -65 ° С), при обгрунтуванні розрахунком на витривалість або на міцність з урахуванням крихкого руйнування.

Шви з нерівними катетами допускається застосовувати в зварюються елементах різної товщини, при цьому катет, що примикає до більш тонкому листу, повинен бути не більше 1,2 tmin. а що примикає до більш товстому листу - НЕ менееkf, min (див. табл. 10.10).

Максимальний катет кутових швів з метою зменшення можливості пережога зварювальних елементів, а також зниження усадочних напруг і деформацій приймається kf, max ≤ 1,2tmin (tmin товщина більш тонкого з елементів, що з'єднуються).