Способ сварки швов: обзор приемов и техник

От чего может зависеть? Существуют различные способы сварки швов. Многое зависит от типа оборудования, вида металла и особенностей конструкции, в том числе сферы ее применения. Тем не менее технологии позволяют создать прочное соединение практически при любых условиях.

Какой стоит выбрать? Для начала необходимо ознакомиться с типами и требованиями к сварным швам. Далее выбирается подходящий метод сваривания, а работа организуется таким образом, чтобы исключить возможные дефекты. 

Требования к сварным швам

В современных технологиях для соединения металлических конструкций чаще всего используют сварку. В результате детали скрепляются очень прочно, поэтому методика и получила широкое распространение. Особенно она актуальна при производстве металлоконструкций, на которые оказывается высокая нагрузка. Однако для обеспечения надлежащей долговечности и прочности необходимо выполнять сварные швы в строгом соответствии с ГОСТом, иначе качество не гарантируется.

Требования к способам сварки швов, критерии их качества и виды описаны в ГОСТ 23118-99. Помимо этого, существует и ряд других документов, регламентирующих сварочные работы:

• СП 105-34-96 – сводные правила, в которых установлены параметры для определения качества сварных швов, прописан порядок проведения сварочных работ;
• ВСН 006-89, ВБН А.3.1.-36-3-96 – инструкции по технологии соединения конструкций методом сварки;
• ВСН 012-88 – инструкция, регламентирующая порядок контроля качества выполненных работ.

Виды сварных швов

Способов сварки швов существует много. Но какими бы особенностями они ни обладали, для всех существует единое требование – обеспечение качества и прочности. Выделяют следующие виды сварочных швов:

1. Стыковой. Этот шов применяется чаще всего. Его преимущества: высокая скорость работ, экономия материала, отличная прочность, отсутствие конструктивных напряжений. К недостаткам можно отнести особые требования к подготовке кромки. Помимо этого, требуется точность при размещении заготовок во избежание перекосов. Сфера применения: соединение листового металла, труб и сортового металлопроката.
2. Угловой. Такие швы делают односторонними и двусторонними. Во втором случае повышается прочность соединения. Сначала кромки заготовки затачивают под нужным углом, таким образом добиваясь нужного наклона. Сфера применения: соединение листового металла, труб и фасонных заготовок.
3. Тавровый. Детали соединяются перпендикулярно друг другу. Предварительно на верхнем элементе выполняют обрезную кромку. Причем лучше, если она будет с двух сторон, тогда сварочное соединение станет прочнее. Сфера применения: сварка деталей из листового металла.
4. Нахлесточный. Отсутствуют требования по подготовке кромок, но лучше всего, чтобы они были обрезаны под углом 90°. Сварочный шов выполняется с двух сторон, это позволяет не допустить коррозии между листами. Сфера применения: точечная и контактная сварка.
5. Прорезной. Шов может быть закрытым или открытым. Сфера применения: в качестве дополнительного упрочнения нахлесточного соединения.
6. С накладками. Еще один вариант, используемый при необходимости повысить прочность стыковых или нахлесточных швов.
7. Торцевой. Металлические детали прижимают друг к другу, чтобы совпадал один край, по которому и прокладывается шов.
8. С электрозаклепками. В верхней детали делают отверстия, затем в них выполняют сварочный шов, захватывая нижнюю деталь. В результате получают надежное соединение.

Способы сварки швов различаются и по положению соединяемых элементов:

• горизонтальный шов;
• вертикальный шов;
• потолочный шов;
• нижний шов.

Последний является наиболее удобным, поскольку сварщик может полностью контролировать процесс, тогда как предыдущие варианты представляют определенную сложность. Чтобы их выполнить, мастер должен иметь определенный опыт.

Способы сварки швов

Помимо того что соединяемые детали в пространстве располагаются по-разному, что влечет необходимость специальных приемов при выполнении шва, существуют и свои технологии самой сварки. Рассмотрим, какими способами выполняют швы сварки.

Как должен располагаться электрод во время сварочного процесса

Сварочный шов выполняется при разном положении электрода по отношению к плоскости заготовок:

• Углом вперед. Электрод удерживается под наклоном 30-60° к сварщику, выполняющему шов от себя. Сварочная ванна образуется перед электродом, расплавленный металл защищается слоем шлака. Этот способ сварки швов подходит для металлических листов малой толщины, так как не создаются слишком высокие температуры.
• Углом назад. Электрод удерживается таким же образом – под наклоном 30-60° к сварщику, на шов уже выполняется к себе. Дуга оказывает давление на шлак и вытесняет его, мастер имеет возможность контролировать сварочную ванну. При этом способе сварки швов достигаются большие температуры, поэтому металл плавится глубже. Шов получается более аккуратным, поэтому метод применяется на лицевой стороне конструкций, а также для деталей большой толщины.
• Под прямым углом. Применяется только для условий с ограниченным доступом, где другие методы невозможны. Мастер не может видеть сварочную ванну, поэтому отсутствует контроль процесса.

Как должен двигаться электрод

От этого зависит, как будет выглядеть шов. Если требуется выполнить равномерный шов без зазора, электрод ведут ровно. Здесь не нужно делать колебательных движений. Тогда шов получится равномерным, с мелкой чешуей. С учетом толщины заготовок выбирается скорость движения электрода – кромки должны расплавиться в необходимой мере и при этом основной металл не прожигается.

Если нужно проварить широкий зазор, электрод ведется с отклонениями вправо-влево, колебательные движения при этом могут описывать разные траектории:

• спираль по кругу или квадратами;
• восьмерки;
• треугольники;
• зигзаги;
• полумесяцы.

Какой конфигурации должен быть шов

Форма шва диктуется самой линией стыковки деталей и бывает:

• прямолинейная;
• криволинейная;
• кольцевая.

Насколько выпуклым должен быть шов

Для определения высоты сварочного шва существует свой термин – «катет». Параметры шва через характеристики катета:

• Положительный катет — шов возвышается над плоскостью заготовок. Повышенный расход электродов, небольшая скорость работы. Применяется для требующих особой прочности конструкций, при необходимости получить герметичное соединение, например в трубах, резервуарах.
• Отрицательный катет — шов расположен ниже плоскости заготовок. Скорость работ высокая, соединение не очень прочное. Применяется для сварки конструкций, нетребовательных к прочности, труб и емкостей, не предназначенных для жидкости или пара.
• Нулевой катет — валик вровень с поверхностью деталей. Выполняется для соединения конструкций, работающих под давлением не более 10 атм.

Читайте также: «Электродуговая сварка»

От высоты валика прямо пропорционально зависит прочность шва. Кроме того, по мере увеличения толщины возрастает и его сопротивление нагрузкам на излом.

Какой должна быть длина шва

Сплошной сварочный шов необходим при повышенных требованиях к соединению по прочности или герметичности. Такой способ сварки швов вызывает увеличение расхода присадочного металла, да и времени требует больше. Если не предполагается большая нагрузка на конструкцию, швы делают отрезками по 2-3 см длиной. Таким образом решается главная задача – соединение конструкции, но при этом снижаются затраты труда и времени, экономятся расходники.

Сколько надо делать проходов

Необходимый способ сварки швов выбирают на основании толщины заготовок. Если надо соединить листовой металл 2-4 мм, хватит одного прохода. Если же детали толстые, то надо предварительно разделать кромки и пройтись электродом нескольких раз. Соответственно, шов будет двухпроходный, трехпроходный, многопроходный.

Какие существуют способы сварки швов по технологии

Для соединения металлических деталей применяют разные принципы и оборудование. Шов выполняется:

• электродом с обмазкой, подключенным к источнику тока;
• неплавящимся вольфрамовым электродом в среде аргона;
• плавящейся проволокой в среде углекислоты, аргона или их смеси;
• проволокой в среде защитного газа с применением дополнительного флюса, который насыпается в сварочную ванну;
• присадочной проволокой, расплавляемой газовой горелкой, работающей от смеси пропана/ацетилена и кислорода.

Виды дефектов сварных швов

Какой бы способ сварки швов ни применялся, невозможно получить идеальное соединение по всем параметрам, все равно будут какие-то дефекты. Многие можно ликвидировать без ущерба, но есть и такой брак, когда деталь использовать нельзя.

Классификация дефектов сварных швов указана в нормативных документах. На основании этих регламентов проверяют качество швов. Требования нормативов обязательно должны выполняться, так как наличие неразрешенных дефектов приведет к разрушению конструкции в ходе эксплуатации. Классификация изъянов при проведении сварочных работ приведена в ГОСТ 5264. При разработке чертежей на изделия там приводятся данные по возможным допускам.

Изъяны в ходе сварки появляются по разным причинам. Одни из них, объективные, связаны с некачественным металлом и расходниками, поломкой оборудования. Но есть и субъективные факторы, такие как недостаток квалификации сварщика, его ошибки, в том числе несоблюдение технологического регламента.

Мастер может использовать электрод не того типа или размера, выбрать неправильный режим или силу тока, выполнять шов не с той скоростью, с которой надо. Или сварщик забыл провести разделку кромок. При сварке под открытым небом может попасть вода. По всем этим причинам появляются дефекты шва.

Поэтому важно уделить внимание всем этапам выполнения работ. Прежде всего нужно удостовериться, что оборудование исправно. Поддерживать его работоспособность призваны периодические поверки, отметки о которых делают в паспорте прибора.

Читайте также: «Прямая и обратная полярность при сварке: как правильно выбирать»

В ходе сварки возникают дефекты трех типов:

• расположенные на наружной поверхности;
• расположенные внутри сварного соединения;
• распространяющиеся на всю толщину сварного соединения.

Изъяны первого типа обнаруживаются легко, достаточно осмотреть соединение – именно с этого и начинают проверять качество сварки. Внешними дефектами являются наплывы, трещины, выпуклости и углубления, подрезы, свищи, неравномерный шов по толщине и высоте.

Изъяны во внутренней части связаны с плохим качеством металла заготовок, технологическими отклонениями при проведении работ. Если внутри соединения появилась трещина, то она становится причиной все возрастающих напряжений. В результате сама конструкция разрушится со временем. Самой вероятной причиной возникновения такого дефекта считается слишком быстрое охлаждение.

Читайте также: «Электродуговая сварка»

Если заготовки предварительно не очистили от ржавчины или окалины, то возникает риск непровара – еще одного внутреннего дефекта. Также он может быть вызван заниженной силой тока. При значительных непроварах потребуется работу переделывать. Если в сварной шов попадают посторонние примеси и вода, то это приводит к образованию в толще металла пузырьков с газом. При нарушениях технологии могут появиться включения вольфрама и шлака. Сквозные дефекты также обнаруживаются при осмотре. Они представляют собой поры по всей толщине шва.

Советы для начинающих сварщиков

Даже начинающему сварщику доступно качественное выполнение швов. Правда, это не получится сделать с наскоку, без хотя бы минимальной подготовки. Сварка сама по себе занятие не такое уж легкое. Но все же при последовательном и аккуратном выполнении цепочки необходимых действий можно, начиная с самого простого и постепенно усложняя процесс, узнавая и подключая новые приемы и технологии, научиться всем способам сварки швов.

Начинать проще всего с электрической дуговой сварки. Лучше, если рядом будет опытный мастер, который подскажет и научит. Но даже самостоятельно можно освоить азы по многочисленным материалам из Интернета. Прежде всего надо подготовить все необходимое – оборудование, расходники и пр.

Для электрической дуговой сварки понадобятся:

1. инвертор или другой тип сварочного оборудования (если используется старое оборудование, нужен выпрямитель с трансформатором);
2. электроды соответствующего диаметра – очень важно их выбрать правильно;
3. молоток для отбивания окалины;
4. металлическая щетка для зачистки сварного шва;
5. маска со светозащитным фильтром.

Понадобится и специальная одежда – из плотной ткани, с длинными рукавами, перчатки, способные выдержать попадание брызг металла. Относительно способов сварки и типов швов существуют подробные и точные описания и условные обозначения. Несложно найти и рекомендации по технологии, нюансам выполнения работ.

Читайте также: «Длина сварного шва»

В целом самостоятельно освоить процесс сварки вполне возможно, начиная с самых простых приемов и совершенствуя навыки. В качестве начального опыта можно попробовать выполнять швы внахлест. А вершиной сварочного дела считается шов на потолке. Успехов вам в освоении нового полезного навыка!