Сварка тавровых соединений

Что собой представляет стыковая сварка методом сопротивления

В отличие от предыдущего метода в данном случае прижатие изделий к электродам осуществляется с помощью губок. Они отвечают за получение хорошего контакта, отлично удерживая изделия, помогая избежать их скольжения.

Когда элементы прижимаются друг к другу с помощью усилия, выполняется подача тока. Он постепенно разогревает структуру металла, до наступления стадии его пластичности. Оказываемое при этом сильное воздействие заставляет расплавленные изделия соединиться между собой.

Главной особенностью сварки сопротивлением является оказание постоянного давления в процессе, до того момента, пока металлическая поверхность полностью не застынет. Только в таком случае удастся получить ровный шов без дефектов и изъянов.

Стыковая сварка сопротивлением может пройти успешно лишь в случае предварительной подготовки свариваемых поверхностей. При этом важно учитывать, что швы, полученные в ходе применения данного способа менее устойчивы перед окислением. Применяют сварку сопротивлением только для соединения элементов с небольшим сечением (толщина поперечного сечения не должна превышать 40 мм).

Что такое сварочное соединение

Новички ошибочно полагают, что понятия сварной шов и соединение равноценны. На самом деле шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры. К ним относят:

1. Один или несколько швов, которые образуются при плавлении только основного или с добавлением присадочного металла.
2. Зону сплавления, расположенную между сварным швом и основным металлом деталей. Она не нагревается до температуры плавления, но может насыщаться элементами, которые вводят в сварочную ванну электродами или флюсом. Поэтому по составу отличается от основного металла.
3. Зону термического воздействия. Это полоса, примыкающая к зоне сплавления, где под действием температуры изменились свойства металла.

Важно не путать два абсолютно разных понятия — сварочный шов и сварное соединение!

Сварочный шов ― это место стыковки двух заготовок расплавленным металлом с последующим охлаждением. Сварное соединение ― это три участка, которые подверглись действию высокой температуры.

Что влияет на качество сварного соединения

Качество соединения сваркой зависит не только от соблюдения технологии, но и от подготовки деталей. Даже форма кромок влияет на качество соединения. Независимо от вида соединения подготовку проводят в следующем порядке:

• зону шириной не меньше 20 мм от линии стыка очищают от грязи и коррозии;
• на кромках, если толщина металла больше 3 мм, снимают фаски, оставляя притупление;
• устанавливают зазор между деталями.

Зависимость угла разделки, величины притупления и зазора от толщины металла показана в таблице:

Знание основных видов соединений и принципов их применения поможет правильно выбирать сварочный шов нужного типа для каждого конкретного случая. Для повышения квалификации полезно следить за технологическими новостями, чтобы не пропустить появление новых сплавов и методов сварки.

Основные виды сварочных швов

В первую очередь все швы делят по способу соединения деталей. По данному признаку выделяют следующие виды швов:

• стыковые – получаемые между заготовками, примыкающими торцевыми поверхностями друг к другу,
• нахлесточные – получаемые за счет наложения деталей друг на друга с частичным перекрытием,
• тавровые – получаемые за счет приваривания торцевой поверхности одной заготовки к плоскости другой заготовки,
• угловые – получаемые между заготовками, расположенными под углом друг к другу, шов получается в месте примыкания деталей,
• торцевые – получаемые за счет сваривания торцов заготовок.

Основные типы сварных соединений — wikiweld — библиотека сварщика

В вертикальном положении

Позиция неудобна тем, что металлы с низкой вязкостью нужно проваривать быстро, чтобы расплав не вытекал. Число проходок определяется толщиной заготовок, глубиной разделки кромок. Для глубоких швов делают криволинейные или прямые скосы. Разжигают дугу перпендикулярно свариваемой поверхности, поддерживают короткой.

В вертикальном положении валик формируется из верхней точки. Устанавливают сварочный ток обратной полярности большой силы, чтобы хорошо проплавлялась корневая часть таврового соединения.

Когда при сварке возникает риск перегрева металла (возникают пятна побежалости или металл меняет цвет), держатель отводят. В идеале ванна расплава должна формировать необходимый профиль валика без подрезов. Нужно следить, чтобы давления дуги хватало для прогрева металла, расплав поддерживался в установленных границах валика.

В нижнем положении

Для сварки тавровых соединений в нижнем положении применяют:

• ток прямой полярности большого ампеража для образования глубокой ванны расплава;
• ток обратной полярности, формируется короткая дуга, направляемая в корень шва, повышен риск образования подрезов.

Равномерное перемещение электрода – важное условие качественного таврового сварного соединения при однопроходной или многопроходной сварке (накладываются узкие валики без поперечных движений электродом). С каждого слоя до следующей проходки шлак сбивается.

Вверх наплавку двигают быстро, растягивая дугу. Капли металла накладывают только во время обратного движения электрода. Его в процессе работы располагают по биссектрисе прямого угла с наклоном в сторону движения. Если параметры рабочего тока выбраны правильно, при равномерном движении держателя образуется катет нужной ширины.

В потолочном положении

Варить стык нужно на невысоком токе обратной полярности, короткой дуге, направленной в корень таврового шва. При возвратно-поступательных движениях дуга не должна прерываться. Одновременно плавят обе боковых кромки. Перегрев ванны недопустим, формируется выпуклый шов.

Многопроходная сварка делается без поперечных пасов рукой. Поверхность каждого валика должна быть максимально выровненной. Для этого поддерживают стабильно невысокую тепловую мощность дуги. Контролировать ванну расплава мешают искры, при выборе электродов предпочтение отдают обмазке, снижающей разбрызгивание горячего металла.

Виды сварных соединений

В зависимости от того как расположены заготовки между собой к основным видам сварочных соединений относят:

• стыковые;
• угловые;
• нахлесточные;
• тавровые;
• торцевые.

Влияние скорости перемещения сварочной горелки на эффективность сварки

Одним из самых важных факторов работы является правильный выбор скорости перемещения горелки. Скорость влияет на глубину проплавления металла, форму и толщину получаемого шва, скорость и величину подвода тепла. Фактическая толщина шва – кратчайшее расстояние от основания сварного соединения до поверхности шва. Неправильный выбор скорости негативно сказывается на качестве получаемого соединения.

Если перемещать горелку слишком медленно, расплавленный участок шва начинает разворачиваться перед дугой, а не позади нее. Это затрудняет управление сварочной ванной. Если горелка перемещается слишком быстро, невозможно соблюдать необходимую глубину проплавления и толщину шва.

Обычно в инструкциях по сварке указывается рекомендуемая скорость перемещения горелки. Но важно также оценивать скорость сварки в процессе. Зачастую это вызывает проблемы, особенно у неопытных сварщиков. Одним из эффективных способов определения скорости является оценка времени на практике.

Возможные дефекты при стыковой сварке

Дефекты сварного шва могут появляться по многим причинам:

• использование некачественных расходных материалов;
• несоблюдение технологии выполнения сварочных работ;
• изделия, предназначенные для сварки, изготовлены из металла низкого качества;
• оборудование неисправно;
• режим сварки подобран неправильно;
• допущение технологических ошибок низко квалифицированным специалистом.

Чаще всего возможно появление:

• Трещин (продольных, поперечных, радиальных) — самый опасный дефект сварки, из-за которого возможно быстрое разрушение всей конструкции. Могут появляться из-за неправильного расположения стыков, резкого охлаждения места сварки или кристаллизации металла при воздействии слишком высокой температуры.
• Подрезов — дефект в виде продольного углубления снаружи шва. Подрезы вызывают сечение стыка, вызывая внутренне напряжение внутри него. Чаще всего возникают на горизонтальных соединениях.
• Наплывов — представляют собой ложный валик, который появляется из-за натекания избыточного расплава на поверхность заготовки.
• Прожогов — сквозных отверстий, образующихся вследствие вытекания металла во время сварки. Может возникнуть в результате слишком медленного перемещения электрода по линии стыка, применения тока большой силы, наличия большого шва между деталями.
• Непроваров — дефект распознается по несплавленным участкам между стыковым соединением и основным металлом. Также он образуется, когда металл не успевает как следует разогреться. Из-за такого дефекта сварки прочностные характеристики всей конструкции значительно снижаются. Чтобы избежать появления непроваров, следует перемещать электрод с достаточной скоростью, не забывать избавлять кромки от окалины, ржавчины и прочих загрязнений.
• Рыхлостей— дефект, обычно возникающий в глубоких кратерах и на участках, покрытых металлом. При кристаллизации металлической массы во время сварки появляются усадочные дефекты.

Во избежание рисков разрушения конструкции важно во время контактной сварки проверять работу оборудования, осматривать и измерять швы. При обнаружении отклонений от стандартов нужно сразу устранять дефекты. После окончания сварки стык также визуально осматриваются, при необходимости проверяется на герметичность. На высокопроизводительных линях для этих целей могут пользоваться специальным оборудованием.

Выбор других параметров сварки

Скорость подачи проволоки напрямую связана со сварочным током. При изменении скорости подачи соответственно изменяется и сварочный ток. Напряжение должно соответствовать сварочному току и скорости подачи проволоки. Только в этом случае возможно обеспечение стабильности сварки.

Существует ряд признаков, по которым можно оценить несоответствие параметров. Например, напряжение дуги слишком низкое, если:

• дуга издает слишком громкий шум,
• металл слишком сильно разбрызгивается,
• шов получается очень узким, а головка – высокой.

Напротив, слишком высокое напряжение дуги можно узнается по другим параметрам:

• шум, производимый дугой, приглушен или почти не слышен,
• образуется слишком длинная дуга,
• шов получается излишне широким и низким,
• при использовании присадочного материала образуются крупные капли,
• появляется большой подрез.

Для получения хороших результатов разработан ряд таблиц и руководств, помогающих в работе. Помощь сварщикам обеспечивают сварочные машины с встроенной функцией определения необходимого напряжения для заданной скорости и сварочного тока. Но даже с такой функцией иногда требуется дополнительная регулировка напряжения. Это связано с различиями характеристик присадочного материала у разных производителей.

В некоторых случаях невозможно точно отрегулировать напряжение дуги по отношению к скорости подачи проволоки. Точная регулировка выполняется изменением скорости подачи проволоки, а не изменением напряжения.

Где используют стыковую сварку

Если возникает необходимость, данную технологию автоматизируют и встраивают в конвейерный процесс. В связи с этим стыковая сварка пользуется популярностью на серийном производстве по свариванию труб и других аналогичных изделий. За счет длительной службы сварочных швов данная технология востребована в автомобиле-, авиастроении, производстве нефтепроводов. Другие сферы применения сварки данного типа:

• производство монолитных конструкций в строительстве;
• получение сплошной высококачественной поверхности при сваривании листового и проволочного проката в металлургии;
• создание бесшовных рельсов в железнодорожной сфере (обеспечивается возможность развития ж/д транспортом высокой скорости);
• получение режущего края из легированной стали (такая сварка предотвращает зацепление режущей кромки за обрабатываемую поверхность);
• с помощью специального инструмента удается соединять стальные и пластиковые трубы (шов получается равномерным и прочным).

Контактной стыковой сваркой часто заменяют технологию, предусматривающую подачу тока высокого напряжения на обрабатываемое изделие. При этом удается защитить металл от расплавления и обеспечить сохранность его основных эксплуатационных свойств.

Горячий пуск и мягкий пуск

Многие металлы тяжело варить из-за их высокой теплопроводности. К таким относят, например, алюминий. При работе с такими металлами в начале сварки легко могут появиться дефекты шва. Для компенсации этого разработана функция горячего пуска. С использованием этой функции мощность в начале сварки сразу же возрастает, превышая предварительной заданный показатель. Продолжительность горячего пуска и мощность регулируются на сварочном аппарате.

В то же время для некоторых процессов необходим так называемый мягкий пуск. По своей сути мягкий пуск противоположен горячему. Мощность в начале сварки на мягком пуске снижается по сравнению с заданным показателем и постепенно возрастает до нужного значения.

Другие критерии классификации сварных соединений

Кроме способа соединения деталей швы различаются по другим параметрам:

• по форме шва различают выпуклые и плоские швы,
• по протяженности бывают сплошные и прерывистые швы,
• по положению свариваемых поверхностей в пространстве бывают горизонтальные, вертикальные, потолочные и нижние швы и другие классификации.

Перед началом работ важно определить вид сварочного шва по всем параметрам. Это поможет подобрать оптимальную технику выполнения сварки в каждом конкретном случае. Например, сварка углового соединения в вертикальном положении потребует более тщательной подготовки, чем сварка стыкового шва в нижнем положении.

Какое используется оборудование

Поскольку сварка встык является подвидом контактной электросварки, используемое оборудование для этих двух процессов имеет много общего. При автоматизации данной сварочной технологии самым важным становится лишь правильное размещение заготовок, инструментов и нажатие одной клавиши.

Основным сварочным элементом является аппарат стыковой сварки, состоящий из стыковой машины и сварочного трансформатора. Стыковая машина позволяет создать необходимое осевое давление в зоне сварки и состоит из:

• станины (корпус с опорной поверхностью);
• плит и направляющих, с помощью которых обеспечивается соосность заготовок;
• фиксаторов (удерживают заготовки);
• механического или электромеханического привода, который позволяет создать необходимое давление и передать его фиксаторам.

Сварочный трансформатор оснащается блоком электродвигателя, редуктором, насосом, пневмо-, гидроблоком. Всем рабочим процессом управляет специальная система.

Основными элементами ручного инструмента для сварки выступает нагревательный элемент и центрирующее устройство. Для сжатия разогретых деталей оператор задействует свою силу через систему рычагов и толкателей. В случае применения ручного оборудования за мастером сохраняется функция визуального контроля процесса (иногда, отсутствие достаточного опыта становится причиной ухудшения качества сварочных швов).

Классификация сварных швов

Даже в одном типе соединения сварочные швы могут отличаться по конфигурации, протяженности, технологии и т. д. Поэтому в нормативных документах они сгруппированы по параметрам.

Нахлесточные швы

швов внахлест поверхности свариваемых деталей параллельны друг другу и частично друг друга перекрывают. Такие швы считаются самыми простыми и удобными для практики неопытных сварщиков.

Сварка швами внахлест всегда выполняется с двух сторон. Кромка каждой заготовки должна быть приварена к поверхности другой. Кромки подготавливаются без скоса. Угол наклона электрода при выполнении сварки должен быть в пределах 15o-45o. Если угол наклона будет выходить за эти пределы, то шов «заползет» на одну и сторон стыка.

О плюсах и минусах стыковой сварки

Описываемая технология обладает множеством преимуществ:

• не приходится предварительно подготавливать обрабатываемые кромки (речь идет об очистке, термообработке);
• ровные, качественные соединения могут прослужить несколько десятилетий (не в последнюю очередь за счет сохранения высокой химической однородности металла);
• простота выполнения (обеспечивается возможностью полного автоматизирования процесса);
• экономия электроэнергии;
• быстрое создание швов (не больше 2-40 секунд);
• возможность соединять разнородные материалы, например, металл с пластиком.

Стыковая сварка подходит для работы с пластиковыми трубами. При этом используют специальное оборудование с контактным нагревателем, поскольку пластик не пропускает ток. Для равномерного разогрева поверхности используют насадку, повторяющую форму трубы.

Очередным важным преимуществом стыковой сварки можно назвать отсутствие разрушенной оксидной пленки на швах в случае сваривания металлов, склонных к коррозии.

Недостатки сварки встык не многочисленны и сводятся к следующему:

• сложность, дороговизна оборудования;
• большая потеря металла на вытеснение и/или разбрызгивание (данный фактор отображается на суммарной длине свариваемого изделия);
• параметры изделий, которые необходимо соединить, должны точно отвечать существующим требованиям.

Обозначение на чертеже

По стандартам для всех видов сварки на чертежах тавровое соединение обозначается буквой Т, далее идет классификационный номер шва, предполагающий тип его создания. Для наглядности все условные обозначения сведены в таблице.

Криволинейные скосы с неровной поверхностью обеспечивают формирование сложного шовного валика таврового стыка. При шахматной укладке величина второго зазора больше, чем первого. При двухсторонней разделке кромок образуется прочное тавровое соединение, работающее на излом.

Виды тавровых швов, указанные в таблице, применяются при монтаже различных сварных конструкций. Существует система дополнительных знаков, обозначающих дополнительную обработку швов, размер катета, длину провариваемого участка. Эта информация указывается на выносных стрелках.

Общие рекомендации по выполнению сварки

Перед началом любых сварочных работ необходимо тщательно проверить рабочее оборудовании. В первую очередь проверяется целостность силового и заземляющего кабеля, системы подачи газа, сварочной горелки, а также их соединение со сварочным аппаратом. Это – одно из первых требований техники безопасности.

Газ должен соответствовать типу сварки. Также стоит убедиться, что смесь подобрана правильно для каждого конкретного вида работ. Газовыпускное устройство должно работать корректно, что тоже следует проверить.

Проверяется также тип и прочность используемого присадочного материала. При полуавтоматической и автоматической сварке бухта проволоки в устройстве подачи должна быть правильно закреплена, а его колеса и направляющие должны соответствовать диаметру проволоки.

При проверке сварочного пистолета отдельно проверяется и чиститься газовое сопло от брызг металла и газораспылитель. Специально для этого предусмотрена возможность отсоединения сопла от пистолета. Проверяется тип контактного наконечника и его состояние. Держатель наконечника тоже нужно очистить перед началом работ.

Перед началом работы нужно проверить расход газа с помощью специального ротаметра. Проверку проводят до заправления проволоки в пистолет. Если проволока уже заправлена, нужно отключить возможность продвижения проволоки. Для этого удаляется винт регулирования давления прижима роликов из механизма подачи.

Проверку расхода газа можно провести простым нажатием на пусковую кнопку пистолета и измерение расхода. В некоторых устройствах предусмотрена специальная функция «Проверка подачи газа». С ее помощью проверку можно провести проще без лишних манипуляций. Функция включает только подачу газа без подачи проволоки.

Определение, схема и разновидности стыковой контактной сварки

Стыковая сварка — это способ контактной сварки, при котором сваривание деталей происходит по всех площади их соприкосновения. Схема контактной сварки показана на рисунке слева. Детали поз.1 закрепляют в токоподводящих зажимах поз.2,3, один из которых подвижен и связан с приводом усилия и перемещения машины. По характеру нагрева различают стыковую сварку оплавлением и сопротивлением.

Особенности ручной стыковой сварки

Сваривание стальных труб небольшого диаметра или любых других металлических изделий ручным способом требует от мастера достаточного опыта в проведении подобных работ. Качество швов будет зависеть от скорости его реакции и четкости выполнения технологических действий. Этапы ручной стыковой сварки:

• подготовка рабочего пространства (все необходимое располагается таким образом, чтобы в процессе сваривания не возникало помех);
• фиксация заготовок для сварки специальными зажимами;
• очистка поверхности деталей, которые предстоит сваривать;
• подведение заготовок друг к другу с помощью привода;
• нагревание кромки с параллельно оказываемым давлением в место стыка;
• охлаждение сварочного шва.

Контактную стыковую сварку осуществляют с применением сварочной проволоки, которая бывает нескольких видов:

• медная, подходит для низкоуглеродистой стали;
• алюминиевая — для сулиминов, дюралюминов;
• нержавеющая стальная — используется при сваривании стальных элементов, легированных никелем и хромом.

Важно, чтобы проволока не отличалась от основных свойств скрепляемого материала.

Чтобы контактная стыковая сварка позволила создать максимально прочный шов, следует ее выполнять в нижнем положении. Детали при этом должны постоянно поворачиваться. Если необходимо соединить между собой трубы, в качестве фиксирующего элемента можно использовать муфты — в таком случае нельзя забывать об уменьшении площади сечения внутренней части изделий.

По виду сварки

Классификацию по этому критерию проводят по типу сварочного аппарата, который создает условия для выполнения сварки. Из длинного списка технологий можно выделить основные виды;

• ручная электродуговая;
• автоматическая;
• в среде инертных газов;
• плазменная;
• лазерная;
• газопламенная.

По количеству проходов

Независимо от типа сварочные швы выполняют одним или несколькими проходами. Выбор варианта определяется толщиной металла и необходимой прочностью. При каждом проходе наплавляется один валик. Если их расположить на одном уровне образуется слой сварного шва.

Детали толщиной до 5 мм соединяют однопроходными швами. Угловые соединения из заготовок со стенками 6 — 8 мм сваривают одним слоем, а стыковые двумя. Многослойные швы используют при работе с толстостенными элементами и для предотвращения термических деформаций.

По конфигурации

В эту группу занесены три вида сварочных швов, которые зависят от формы стыков. Они бывают прямолинейными, криволинейными, кольцевыми (спиральными). Конфигурация швов не зависит от пространственного положения заготовок.

По направлению действующего усилия и вектору действия внешних сил

По этим критериям соединения и швы подразделяются на 4 вида:

• продольный (фланговый) ― усилие параллельно стыку;
• поперечный (лобовой) ― вектор направлен под углом 90⁰;
• комбинированный ― сочетает признаки предыдущих;
• косой ― направление усилия меньше 90⁰.

По протяженности

В эту классификацию входят сплошные и прерывистые сварные швы, которые выполняют отрезками по 10 — 30 см, но учитывается суммарная протяженность соединения. По расположению отрезков сварки прерывистые типы называют:

• цепными одно или двухсторонними, если разрывы равномерно расположены по обе стороны заготовки;
• шахматными двухсторонними, когда отрезки сварки на одной стороне сдвинуты относительно участков на другой;
• точечными при контактной сварке.

В зависимости от длины сварные швы относят к трем категориям:

• короткие ― до 25 см;
• средние ― 25 — 100 см;
• длинные ― больше 1 м.

По степени выпуклости

По форме поперечного сечения сварные швы квалифицируют как:

1. Выпуклые (усиленные). Используют для сборки узлов эксплуатируемых с большой статической нагрузкой.
2. Вогнутые (ослабленные). Используют при сварке тонкого металла.
3. Нормальные (плоские). Хорошо противостоят динамическим и разнонаправленным воздействиям.
4. Специальные в виде неравнобедренных треугольников применяют в угловых и тавровых соединениях, на которые действуют переменные нагрузки.

Полезные советы

Свариваемые поверхности необходимо хорошо просушить, чтобы качество таврового сварного соединения было приемлемым. Важно правильно перемещать электрод, чтобы не допускать пережога и непровара.

Работа начинается с прихваток. После этого лучше убедиться, что детали расположены под прямым углом, нет «завала» заготовки в одну из сторон. Во время точечной прихватки можно подрегулировать ток, откорректировать до рабочих значений, тогда будет проще делать проходку.

Сваривая тонкую и толстую пластину, электрод наклоняют к толстой заготовке под углом до 60°. Расплавленный металл будет «сползать» на тонкую деталь, не создавая внутренних напряжений в металле. Когда прямой угол, электрод необходимо вести по стыку снизу вверх, «поднимать» расплав из ванны, смешивая с наплавочным металлом.

При укладке деталей встык с помощью фиксаторов нужно предусмотреть зазор для образования ванны расплава, глубокого проплавления соединяемых заготовок. Если шов будет формироваться только за счет наплавочного металла, соединение будет непрочным.

Важно!

При глубокой разделке толстостенных деталей тавровые соединения делают в несколько проходок.

Для удобства сборки сварные детали располагают на стапеле или сварочном столе. Для работы применяют различные приспособления: зажимы, магнитные фиксаторы, шаблоны, кондукторы. При сборке важно оценить сложность сварной конструкции, ее возможную подвижность.

Способ сварки «в лодочку» вертикальным электродом при выполнении угловых швов предпочтительнее. Создаются условия для провара корня таврового соединения по всей длине. Зазор между деталями не должен превышать 10% толщины заготовки.

Многое зависит от правильности розжига дуги – в 3-4 мм от вершины угла. Поднимают ее на высоту катета, задерживают для проплавки углов.

Преимущества и недостатки

В отличие от других способов сварки, тавровые соединения обладают следующими достоинствами:

• они формируют надежное соединение в труднодоступных местах;
• для них не нужно использовать укрепляющие накладки;
• применяются для сварки заготовок различной толщины;
• выдерживают большую нагрузку.

Недостатки:

• для соблюдения перпендикулярности детали нужно скреплять перед сваркой;
• односторонние швы ненадежны;
• при сварке тонкостенных деталей велика вероятность термодеформации;
• высок риск внутренних дефектов (непроваров, несплошностей, кратеров).

Сварка горизонтальных стыков

При сборке горизонтальных стыков труб на кромке нижней трубы фаска не снимается или снимается угол 10-15°, что улучшает процесс сварки без изменения ее качества.Лучшим методом сварки горизонтальных стыков является сварка отдельными валиками небольшого сечения.

Первый валик накладывают в вершине шва электродами диаметром 3-4 мм при возвратно-поступательном движении электрода с обязательным образованием на внутренней стороне стыка узкого ниточного валика высотой 1-1,5 мм. После первого валика (слоя) зачищают его поверхность, второй валик накладывают так, чтобы он перекрывал первый при возвратно-поступательном движении электрода и его небольшом колебании от края нижней кромки до края верхней кромки.

Сварку выполняют в том же направлении, что и сварку первого слоя (валика), затем ток увеличивают и сваривают третий валик электродами диаметром 4-5 мм. Третий валик накладывают в направлении, противоположном первому, он должен перекрывать 70% ширины второго валика. Четвертый валик укладывают в том же направлении, но располагают в углублении между третьим валиком и верхней кромкой.

При сварке стыка трубы более чем в три слоя, начиная с третьего слоя, каждый последующий выполняется в противоположном направлении, чем предыдущий. Трубы диаметром до 200 мм сваривают сплошными швами, а диаметром более 200 мм — обратно-ступенчатым методом.

После сварки сварщик обязан очистить стык от шлака и брызг, осмотреть и исправить все наружные дефекты и поставить клеймо.

Сварка неповоротных стыков труб требует опыта выполнения данного вида работ, поэтому её стоит доверить профессионалам. Особенно, если речь идет о трубопроводах с повышенными требованиями к герметичности сварных соединений.

Стыковая сварка оплавлением

При стыковой сварке оплавление на детали сначала подаётся напряжение в пределах 6-8 В от сварочного трансформатора. Затем детали сближаются до соприкосновения с небольшим усилием порядка нескольких деканьютонов. На отдельных участках контакта плотность тока получается очень высокая (до 3-5 кА/мм2), в результате чего металл в этих точках быстро нагревается и расплавляется с образованием перемычек жидкого металла между торцами соединяемых кромок.

Торцы продолжают нагреваться за счёт постоянного образования новых жидких перемычек и их разрушения, т.е. по сути, происходит оплавление торцов. К концу процесса на всей поверхности торцов образуется слой жидкого металла. В этот момент скорость сближения резко увеличивается и возрастает усилие.

Также существуют счучаи сваривания одновременно двух стыков, нагрев токами высокой частоты, постоянным током и другие разновидности контактной стыковой сварки.

Тавровые

Это сварное соединение торца одной детали с боковой поверхностью другой под прямым или небольшим углом. Если толщина заготовки больше 4 мм сварка проводится с обеих сторон с тщательной подготовкой кромок вертикальной пластины. Тавровые соединения применяют преимущественно при сборке несущих конструкций. Поэтому, если есть возможность изменения положения, сварку ответственных узлов лучше выполнять «в лодочку».

Техника и особенности сварки таврового соединения

Выполняя угловые соединения, контролируют размер шовного катета, внешний вид валика – его делают максимально плоским. Чтобы проварить тавровое соединение равномерно, не делают резких движений держателем. Дуга при сварке не должна обрываться в процессе формирования валика. Подготовительный этап предусматривает:

• зачистку металла в рабочей зоне;
• укладку заготовок под нужным углом с сохранением необходимого размера зазора;
• фиксацию элементов зажимами или прихватками.

Технология стыковой сварки оплавлением

Данный способ стал наиболее популярным ввиду гарантированного получения высококачественного стыка. Чтобы применить технологию оплавления, не нужно тщательно подготавливать поверхности. При этом можно использовать практически не ограниченный ассортимент материалов заготовок и площади сечения.

Сварка оплавлением действует по следующему принципу: в область обмотки трансформатора подается необходимый объем напряжения. Как только происходит соприкосновение двух свариваемых изделий, подача тока прекращается (как раз на пике напряжения). Этого оказывается вполне достаточно для получения тепловой энергии, которая сможет расплавить металлическую основу.

Поверхность стыков двух элементов содержит небольшие неровности, которые отвечают за хорошее сцепление. Однако для получения наилучшего результата рекомендуется торцевые части полностью сдавить и выровнять (приложить усилие или оказать давление нужно в момент незначительного расплавления свариваемых поверхностей). Благодаря этому металл сможет быстро разогреться и расплавиться.

Во время сварки оплавлением возможно возникновение дополнительных неровностей, заполненных паровыми смесями от расплавленного металла. Однако беспокоиться не стоит, поскольку сварочный процесс от этого только выигрывает: пары обеспечивают защиту сварочной зоны от негативного влияния кислорода.

Важные нюансы:

• соединение поверхностей происходит при выходе излишков жидкого металла в ходе сжатия деталей;
• вместе с выходящей металлической массой вымываются продукты распада и оксидная пленка;
• возможны допуски в пределах 8-15%, что зависит от типа используемых заготовок;
• чаще сварке оплавлением отдают предпочтение при монтаже отвесных конструкций, ж/д рельсов и магистральных трубопроводов.

Торцевые

При выполнении таких соединений сваривают торцы заготовок, которые плотно примыкают одна к другой или расходятся от места стыка под углом не больше 30⁰. Способ применяют при производстве кожухов, вентиляционных коробов, контейнеров, металлических шкафов и пр.

К достоинствам торцевого типа сварочных соединений относят низкую вероятность образования прожогов и внутренних напряжений, вызывающих деформацию. Недостатками считают завышенный расход материала и появление коррозии при проникновении воды между листами через дефекты шва.

Выбор сварного соединения зависит от расположения заготовок относительно друга друга.

Торцевые швы

Торцевые швы используются для сваривания деталей разной формы, прилегающими друг к другу боковыми поверхностями. Угол прилегания может находиться в пределах от 0^o до 30^o. Такая сварка подходит для работы как с тонкими, так и с толстыми металлами, а также для сварки деталей разной толщины. Перед сваркой выполняется разделка кромок под односторонние скосы.

Торцевые швы отличаются высокой выносливостью к нагрузкам. Но при этом возможно попадание влаги или загрязнений между поверхностями деталей, что в будущем приведет к коррозии. Особенно это вероятно при наличии непроваров.

Требования к сварным швам

Требования к швам зависят от условий эксплуатации, видов нагрузки, свойств металла, технологии сварки и пр. Для их классификации по конкретным условиям были разработаны ГОСТы. Например, требования к соединениям ручной сварки приведены в ГОСТ 5264-80.

К общим для всех швов независимо от условий относят:

• прочность;
• надежность;
• долговечность;
• стойкость к коррозии и агрессивным веществам.

Чтобы шов был качественным, необходимо соблюдать технологию подготовки металла и выполнения сварки. 

О длине и толщине швов в зависимости от особенностей конструкции и марки металла, методах проверки качества и т. д. можно узнать из тематических СНиПов, которые нетрудно найти в свободном доступе. Полученные сведения можно использовать как шпаргалку при выполнении сложной работы.

Угловые швы

Угловые швы часто относят к подвиду тавровых швов. Но при этом угловые швы больше распространены, чем тавровые. По форме угловые швы напоминают букву Г. Угол между деталями может быть любой, но чаще всего – прямой. В работе необходимо выполнять правила геометрии шва: ширину, изогнутость, выпуклость шва и корень стыка.

При работе с угловыми швами главной проблемой является стекание металла по углу или с вертикальной поверхности на горизонтальную. Поэтому важно контролировать ровное ведение электрода, соблюдая углы наклона. Так для сварки листов разной толщины нужно держать электрод под углом 60o по отношению к более толстой заготовке. В результате основное тепло придется на более толстую деталь, а более тонкая не перегреется и не прогорит.

Угловые швы бывают односторонние и двухсторонние. Для двухстороннего шва сварка выполняется и на внутреннем, и на внешнем угле. Возможна сварка без обработки кромок или скосами. Скос может выполняться с одной или с двух сторон одной кромки. Вторая кромка при этом не обрабатывается.

Прочность угловых швов ниже прочности основного металла. Этот момент нужно учитывать при проектировании и проведении работ.