СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Виды сварных соединений и швов

Существуют следующие основные виды сварных соединений: стыковые, в нахлестку, тавровые, угловые, прорезные, торцовые, с накладками, электрозаклепками.

Стыковые соединения (рис. 10) являются самыми распространенными почти при всех способах сварки, так как дают наименьшие собственные напряжения и деформации при сварке (подробно о сварочных деформациях и напряжениях см. главу VIII).

Стыковые соединения в основном применяются для конструк­ций из листового металла. Они требуют наименьшего расхода основ­ного и наплавленного металла и времени на сварку, могут быть вы­полнены равнопрочными основному металлу. Однако при выполне­нии стыковых соединений нужна тщательная и достаточно точная подготовка листов под сварку и пригонка их друг к другу.

При ручной дуговой сварке стальных листов толщиной 4—8 мм кромки можно обрезать под прямым углом к поверхности. В этом случае листы располагают с зазором 1—2 мм.

Без скоса кромок можно'сваривать в стык листы до 3 мм при односторонней и до 8 мм при двухсторонней сварке.

Листы толщиной от 4 до 26 мм при ручной дуговой сварке соеди­няют в стык с односторонним скосом кромок. Этот вид подготовки кромок называется V-образным. Листы толщиной 12—40 мм и более соединяют с двухсторонним скосом кромок, называемым Х-образ - ным.

Притупление кромок делается с целью предотвратить протека­ние металла при сварке (прожог). Зазор между свариваемыми кром­ками оставляется для облегчения провара корня шва (нижних час­тей кромок). Большое значение для качества сварки имеет сохра­нение равномерной ширины зазора по всей длине шва, т. е. соблю­дение параллельности кромок.

Двухсторбнний скос кромок (Х-образный) имеет преимущества перед односторонним (V-образным), так как при одной и той же тол­щине свариваемых листов объем наплавленного металла будет поч-

ти в два раза меньше, чем при одностороннем скосе кромок. Соот­ветственно уменьшится расход электродов и электроэнергии при сварке. Кроме того, двухсторонний скос кромок дает меньшие ко­робления и остаточные напряжения при сварке, чем односторон-

ний. Поэтому листы толщиной свыше 12 мм рекомендуется соеди­нять с Х-образным скосом кромок. Однако это не всегда осуществи­мо из-за конструкции и размеров изделия.

При ручной дуговой сварке стали толщиной свыше 20 мм мож­но угол скоса между кромками уменьшать с 60 до 45°. Зазор между притуплениями кромок должен быть равен 4 мм, что облегчает на­длежащий провар их. Уменьшение угла скоса кромок приводит - к сокращению объема наплавленного металла, а следовательно, к увеличению производительности сварки и экономии электродов.

Кромки листов неодинаковой толщины, соединяемых в стык, скашивают так, как это показано на рис. 10, б, причем более тол­стый лист скашивается в большей степени.

При соединении сталей больших толщин с целью уменьшения количества наплавленного металла прибегают в ряде случаев к ча­шеобразной форме подготовки кромок: для толщин от 20 до 50 мм— односторонней, а свыше — двухсторонней (рис. 10, в).

Соединения в нахлестку (рис. 11, а) находят преи­мущественное применение при дуговой сварке строительных кон­струкций из стали толщиной не более 10—12 лш. Они не требуют спе­циальной обработки кромок, кроме их обрезки. При таком соеди­нении рекомендуется листы сваривать с обеих сторон, так как при односторонней сварке возможно попадание влаги в щель между лис­тами и последующее ржавление металла в этом месте.

Сборка изделия и подготовка листов при сварке в нахлестку упрощаются, однако расход основного и наплавленного металла больше, чем при сварке в стык. При роликовой и точечной контакт­ной электросварке применяются соединения только в нахлестку.

Тавровые соединения (рис. 11, б) широко исполь­зуются при дуговой сварке; выполняются без скоса кромок и со ско­сом кромок с одной стороны или с двух сторон. Вертикальный лист должен иметь достаточно равно обрезанную кромку. При односто­роннем и двухстороннем скосе кромки вертикального листа между вертикальным и горизонтальным листами оставляется зазор в 2—

3 мм для лучшего провара вертикального листа на всю толщину. Односторонний скос применяется в том случае, если конструкция изделия не позволяет произвести сварку таврового соединения с обеих сторон.

Угловые соединения применяются при сварке раз­лично предварительно обработанных кромок листов и показаны на рис. 11, в. Свариваемые части располагаются под прямым или иным углом и свариваются по кромкам. Такие соединения применяются преимущественно при сварке резервуаров, работающих под незна­чительным внутренним давлением газа или жидкости. Иногда уг­ловые соединения провариваются также и с внутренней стороны, как это показано пунктиром на рис. 11, в (слева).

Прорезные соединения (рис. 11, г) применяются, когда длина нормального шва в нахлестку не обеспечивает доста-

j

в)

Рис 12 Сварные соединения: а — торцовые, или боковые, б—с накладками, в — электрозаклепкам//

точной прочности. Прорезные соединения бывают закрытого или от­крытого типа. Прорезь обычно выполняется кислородной резкой.

Торцовые, или боковые, соединения показа­ны на рис. 12, а. Листы соединяются своими поверхностями и сва­риваются по смежным торцам.

Соединения с накладками показаны на рис. 12,

б. Накладка 2, перекрывая стык листов 1 и 3, приваривается по бо­ковым кромкам к поверхности листов. Эти соединения требуют до­полнительного расхода металла на накладки и поэтому применяются только в тех случаях, когда они по каким-либо причинам не могут быть заменены стыковыми или нахлесточными соединениями.

Соединение электрозаклепками показано на рис. 12, е. С помощью электрозаклепок получают прочные, но не плотные соединения. Верхний лист просверливается и отверстие заваривается так, чтобы был захвачен нижний лист. При автома­тической сварке под флюсом верхний лист, если его толщина неве­лика, предварительно не просверливается и он проплавляется сва­рочной дугой.

Описанные соединения являются типовыми для ручной дуговой сварки стали. При газовой сварке, сварке под флюсом, сварке лег­коплавких цветных металлов и в других случаях формы кромок могут быть иными. Соответствующие сведения о них будут даны в последующих главах при описании этих способов сварки.

Сварные швы делятся на следующие группы:

1. По положению в пространстве — нижние, горизон­тальные, вертикальные и потолочные (рис. 33, ц). Наиболее простым для выполнения является нижний шов, а наиболее трудным — потолочный. Потоло/шые швы могут вы­полнять сварщики, специально освоившие этот вид сварки. Выпол­нять потолочные швы дуговой сваркой труднее, чем газовой. Свар­ка горизонтальных и вертикальных швов на вертикальной поверх­ности несколько сложнее, чем сварка нижних швов.

2. По отношению к действующим усилиям — фланговые, торцовые, или лобовые, комбинированные н косые (рис. 13, б).

3. По протяженности — непрерывные, или сплош­ные, и прерывистые (рис. 13, в). Прерывистые швы при­меняются в тех случаях, когда соединение не должно быть плот­ным, а по расчету на прочность не требуется сплошного шва.

Для прерывистого шва длина отдельных участков его (/) сос­тавляет от 50 до 150 мм; расстояние между участками шва обычно в 1,5—2,5 раза больше длины участка; величина t называется ш а - г о м шва. Прерывистые швы применяют довольно широко, так как они дают экономию наплавленного металла, стоимости и времени сварки.

4. По степени выпуклости — нормальные, выпуклые и вогнутые (рис. 13, г). Выпуклость шва а' зависит от типа

а— по положению в пространстве, б— по отношению к действующему усилию, в по протяженно стн, г— по степени выпуклости поверхности шва

применяемых электродов: тонкопокрытые электроды дают шов с большой выпуклостью; при толстопокрытых электродах вследствие большей жцдкотекучести расплавленного металла обычно полу­чаются нормальные швы.

Исследования показали, что швы с большой выпуклостью не увеличивают прочность шва, особенно если сварное соединение под­вергается переменным нагрузкам и вибрациям. Это объясняется тем, что при швах с большой выпук­лостью нельзя получить плавного перехода от валика шва к основно­му металлу и в этом месте обра­зуется нечто вроде «подреза» кром­ки шва, где происходит значитель­ная концентрация напряжений.

Поэтому при действии перемен­ных, ударных или вибрационных нагрузок с этого места может на­чаться разрушение сварного соеди­нения. Швы с большой выпукло­стью неэкономичны, так как на их выполнение расходуется больше электродов, времени и электро­энергии.

5. По типу соединения — сты­ковые и угловые (вали-

Рис. 14, Угловой (валиковыи) шов ковые). Угловые швы применяют - '

ся при соединениях в нахлест­ку, впритык, угловых соединениях и соединениях с накладками. Сторона к углового шва (рис. 14) является катетом. Заштрихован­ная площадь АВБГ характеризует степень выпуклости шва по сравнению с нормальным и не принимается в расчет при определении прочности сварного соединения. Угловые швы выполняются так, чтобы их катеты были равны, т. е. ОВ — ОГ = к. Угол между сто­ронами ОГ и ВГ равен 45°.