Соединение деталей в сварке осуществляется посредством плавления металла под действием высоких температур. На месте стыка заготовок формируется шов, по внешнему виду которого можно определить технологию. Понятия сварного соединения и сварного шва следует разделять.
![Виды сварных соединений и швов](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/00.webp)
Сварное соединение ― термин с более широким значением. Он включает несколько зон, которые так или иначе подверглись воздействию сварочного процесса. Сюда входят зоны наплавления, сплавления и термического воздействия.
![Сварное соединение](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/01.webp)
Зона наплавления, то есть собственно сварной шов ― место стыка деталей, заполненное расплавленным металлом заготовок, присадочного материала и электродов.
Зона сплавления ― область, которая находится между швом и металлом соединенных деталей. Не подвергаясь плавлению, металл этой зоны нагревается и насыщается элементами, входящими в состав электродного покрытия или флюса.
Зона термического воздействия распространяется чуть шире. Ее отмечают в полосе, идущей вдоль шва с обеих сторон. Здесь под влиянием температуры меняется структура металла и его химические свойства, что проявляется даже визуально.
Особенности зон сварного соединения нужно знать, чтобы выбрать подходящий метод сварки, верно провести постобработку и избежать деформации или скорого разрушения конструкции.
Типы сварных соединений
Вид соединения выбирают, исходя из особенностей свариваемой конструкции. Существует несколько вариантов.
![Виды сварных соединений](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/02.webp)
Стыковое
Это самый распространенный вид соединения, когда детали стыкуют друг с другом в одной плоскости с небольшим зазором. Соединяемые края зачищают и выравнивают. В зависимости от толщины металла выполняют разделку кромок: их стачивают в виде V-, Х-, К-образного или криволинейного скоса. В этих случаях сварку производят с обеих сторон.
- Небольшой расход материала.
- Высокая скорость работы.
- Простота выполнения.
- Надежность.
- Долговечность соединения.
- Необходимость предварительной обработки соединяемых кромок.
Нахлесточное
Внахлест сваривают детали конструкции, в которой предусмотрено наложение одного элемента на другой, или для усиления соединений. Как правило, таким способом варят заготовки толщиной 8–12 мм. Чтобы минимизировать риск коррозии и разрушения конструкции, сварку выполняют со всех доступных сторон.
- Простота выполнения.
- Большая скорость.
- Не нужна подготовка кромок.
- Нет риска прожога изделий.
- Высокая прочность соединения.
- Влагонепроницаемость.
- Большой расход металла изделий и присадочного материала.
Угловое
Это соединение необходимо для сварки деталей под углом (не обязательно прямым). Выполнить его непросто. Для лучшего результата потребуется предварительное стачивание кромок с соблюдением геометрии угла. Во время работы надо сохранять выбранное положение, электрод держать под нужным углом наклона, движения должны быть равномерными. По возможности угловой стык заваривают и с внешней, и с внутренней стороны. При соединении заготовок разной толщины более толстую деталь помещают сверху. Это позволит избежать прожога. Сварку внутренней стороны угла следует производить на малом токе, чтобы не деформировать внешний угол.
- Возможность сваривать многосоставные угловые конструкции.
- Сложность процесса.
- Необходимость выполнения скосов.
- Важность соблюдения геометрии внутреннего и внешнего угла.
Тавровое
Это сварка деталей, одна из которых присоединяется торцом к плоскости другой (получается два внутренних угла). Применяется преимущественно при сборке опорных конструкций. Соединение требует предварительного торцевания присоединяемой кромки. Оно может быть максимально прямым или с двусторонним скосом. Шов выполняется с глубоким корневым проплавлением.
- Обеспечивает жесткость конструкции для всех видов опорных конструкций.
- Необходимость тщательной подготовки заготовок.
- Важность правильной установки и удержания свариваемых деталей.
Торцевое
Это сварка торцов деталей, которые плотно прижаты друг к другу или расходятся под углом не более 30º. При таком соединении практически невозможен прожог деталей, исключены деформации и внутренние напряжения металла после остывания.
- Простота выполнения.
- Невысокий риск прожога.
- Надежность соединения.
- Большой расход металла и электродов.
- Опасность развития коррозии при некачественной сварке.
Виды сварных швов
Перед началом работы важно определить виды шва по разным критериям, чтобы подобрать оптимальную технику выполнения работ. Например, плоское угловое соединение в вертикальном положении требует более тщательной подготовки, чем выпуклое стыковое соединение в нижнем положении.
![Виды сварных швов](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/03.webp)
По положению в пространстве
В зависимости от расположения свариваемых поверхностей выделяют несколько видов швов
Нижний шов
Это самый распространенный и простой в исполнении. Заготовки располагаются на ровной поверхности внизу. Контролировать расплавленный металл несложно, так как он не растекается за пределы сварочной ванны. Технология выполнения может быть любой и зависит от типа и толщины металлов и вида сварки.
Горизонтальный шов
Сложен по исполнению, применяется при соединении деталей, которые находятся в вертикальной плоскости, но стыкуются по горизонтали. Главная проблема ― стекание расплавленного металла вниз. Работать будет легче и эффективней, если предварительно сточить обе кромки до получения V-образной выемки и сделать несколько проходов.
Важно правильно настроить сварочный ток: при слишком высоком значении возможны прожоги, а при низком ― непровары.
Вертикальный шов
Выполняется при соединении вертикально расположенных заготовок. Сварку лучше производить снизу вверх. Проблему стекания расплавленного металла можно решить, используя метод сварки короткой дугой.
Потолочный шов
Самый сложный и опасный в исполнении. Сварщику приходится сваривать детали в положении «над собой». Падение капель расплавленного металла и окалины можно предотвратить, уменьшив значение тока на 20% от обычного. Варить следует короткой дугой, а электрод держать под прямым углом, ведя его с равномерной амплитудой движений и быстро.
По траектории движения электрода
В зависимости от типа сварки, вида и толщины металла, этапа работ и характера изделий выбирают определенную схему перемещения дуги.
![По траектории движения электрода](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/04.webp)
Поступательное движение производится по оси электрода (сверху вниз). При использовании сварочного инвертора, по мере плавления и укорачивания электрода его приближают к сварочной ванне. Такие действия позволяют удерживать длину дуги, усиливают провар корня шва и дают небольшой по ширине шовный валик.
Продольное движение дуги осуществляется по оси шва. Такая сварка в результате дает узкий валик, толщина которого зависит от диаметра электрода. Для надежного соединения этого бывает недостаточно. Поэтому к прямолинейному движению добавляют колебательные.
Колебательные движения совершаются поперек оси шва. Они улучшают сплавление кромок, расширяют шов, усиливая соединение. В работе с тонким металлом поперечные колебания обычно исключают. При многослойной сварке их используют на последнем проходе.
Существует несколько схем колебательных движений электрода: зигзагом, полумесяцем, треугольником и т. п. Выбор зависит от конкретной задачи.
![Швы](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/05.webp)
По степени выпуклости
Эта характеристика определяет физико-технические качества соединения. По этому признаку выделяют три вида швов.
![Степени выпуклостей](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/06.webp)
Выпуклые
Это усиленные швы, применяемые для изготовления конструкций, которые должны выдерживать серьезную нагрузку. Выпуклый шов получается при использовании присадочного материала, обильном наплавлении электрода или в результате многопроходной сварки.
- Высокая прочность соединения.
- Устойчивость к нагрузкам.
- Большой расход материалов.
- Не очень эстетичны.
- Требуют тщательной постобработки.
Плоские швы
Часто их называют нормальными. Они сохраняют область соединения почти ровной, могут лишь слегка выступать над поверхностью изделия. Применяются для любых видов металлов и деталей.
- Эстетичный внешний вид.
- Требуют меньше обработки.
- Экономичны.
- Менее прочные, чем выпуклые.
Вогнутые
Это намеренно ослабленные швы, которые используют только для сварки деталей из тонкого металла. Их поверхность ниже плоскости заготовок.
- Экономичные.
- Поддерживают легкость и пластичность изделий из тонких металлов.
- Плохо переносят нагрузку.
По отношению к действующей нагрузке
Различные методы расположения сварочного шва позволяют соединять между собой металлические детали, находящиеся в любом положении относительно друг друга. По расположению относительно действующей нагрузки сварные швы разделяют на:
- фланговые, продольная ось которых совпадает с вектором действующих усилий;
- лобовые, направление которых перпендикулярно вектору действующих сил;
- косые, ось которых по отношению к вектору действующей нагрузки направлена под углом меньше 90º;
- комбинированные швы на разных участках могут иметь различное направление по отношению к внешним усилиям.
![Расположение сварочного шва](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/07.webp)
По количеству проходов
Сварные швы любого вида могут выполняться за один, два и более проходов. Все зависит от толщины металла и требуемой прочности конструкции. С каждым проходом наплавляется один валик. При сварке толстых металлов с разделкой кромок на одном уровне могут уместиться 2–3 валика, образующие один слой. Так выделяются два вида швов: однопроходные и многопроходные (многослойные).
По длине и характеру протяженности
По длине сварные швы могут быть короткие (до 250 мм), средние (250–1000 мм) и длинные (более 1 м). При этом любые из них могут быть выполнены по-разному.
Сплошные ― непрерывные, полностью заполняют стыковое пространство. Могут быть односторонними и двусторонними.
Прерывистые выполняются с небольшими интервалами. Могут быть односторонними и двусторонними. Во втором случае возможны варианты:
- точечные ― выполняются для прихватывания краев деталей перед основной сваркой, а также при работе контактным способом;
- шахматные ― сварка с обеих сторон производится равными по длине отрезками, которые смещены по отношению друг к другу в шахматном порядке;
- цепные ― одинаковые по длине отрезки располагаются с обеих сторон аналогично.
![Длина швов](/upload/images/content-upload/articles/vidy-svarnyh-soedinenij-i-shvov/08.webp)
Сварочные прихватки – что это и для чего нужны
Сварочная прихватка ― это сварка точечным швом с целью зафиксировать состыкованные детали в нужном положении и предотвратить их смещение во время дальнейшей работы. Такая сварка может быть временной и постоянной. Временные прихватки наносятся с изнаночной стороны заготовок и в конце работы удаляются. Постоянные полностью провариваются, включаясь в сварной шов.
Заключение
В рамках небольшой статьи невозможно описать и разъяснить все нюансы сварочного процесса. Но даже краткие сведения о главном результате ― сварном шве (шире ― сварном соединении) дают представление о том, что это дело не только полезное, но и занимательное.