Задать вопрос online:

Стыковое сварное соединение: виды, методика, преимущества

24.03.2022

СОДЕРЖАНИЕ

Как уже понятно из названия, стыковое сварное соединение представляет собой примыкание двух деталей торцевыми поверхностями друг к другу с последующей обработкой при помощи сварки. Оно несложно в выполнении, при этом отличается повышенной надежностью, поэтому является одним из наиболее распространенных.

Разумеется, в производстве металлоконструкций любого типа стыковая сварка весьма востребована: от трубопроводов и машиностроения до изготовления ограждений (в том числе художественных). Однако новичок с этим способом сходу может не справиться.

Как и у любого иного сварного соединения, у стыкового есть ряд особенностей и нюансов, которые нельзя игнорировать. 

Отличие сварного стыкового соединения от нахлесточного

Применение стыкового соединения необходимо в случаях, когда утолщение металла в конкретном месте недопустимо или для данного изделия оно не подходит. Внешний вид при этом получается эстетичным, кромки в месте соединения не видны.

Метод используется в автомобильной, авиакосмической промышленности, подходит для сваривания металлических деталей, примыкающих друг другу кромками и расположенных в одной плоскости.

Отличие сварного стыкового соединения от нахлесточного

Стыковое сварное соединение применяется в трубопроводах, для соединения разнообразных фасонных профилей, обечаек емкостей, цистерн, баллонов, в листовых изделиях, швеллерах, уголках и т.п.

Нахлесточные сварные соединения, в отличие от стыковых, представляют собой сплавление деталей, лежащих в параллельной плоскости, но при этом край одной слегка заступает на другую. И потому такая сварка не подходит для соединения труб.

Сплавление внахлест делается в случаях, когда сварить шов встык невозможно. Конструкции с толщиной стали больше 10-12 мм и вибрирующие в процессе эксплуатации сваривать внахлест не рекомендуется.

Когда делается сварка встык, сборка должна быть очень точной. Для нахлесточных соединений требования не такие жесткие, и притом нет необходимости разделывать кромку.

Читайте также: «Уровень качества сварного шва: методы контроля»

Минус нахлесточных соединений в том, что на них расходуется основной металл, ведь детали перекрывают друг друга. Плюс между ними попадает влага, что приводит к образованию коррозии. К тому же, и обнаружение дефектов затруднено.

При стыковом соединении детали не ложатся внахлест и можно задействовать разные техники сварки. Для нахлесточных соединений подходит только угловой шов, но зато не требуется разделка кромки.

Вот в чем преимущества швов, получаемых в результате применения стыковых сварочных технологий:

  • Эстетичный вид. Даже если вал получается широким, после соответствующей обработки это место гладкое и ровное.
  • Прочность. Шов выдерживает сильные нагрузки, переменные в том числе.
  • Металлическая основа в месте шва сохраняет свои свойства. Это достигается за счет того, что в процессе сварочных работ металл прогревается локально.

Особенности стыковой сварки

Что по определению считается сварным стыковым соединением? Когда у обеих деталей, которые предстоит соединить, есть поверхности, расположенные в одной плоскости.

Пусть даже элементы отличаются по толщине, но хотя бы одна общая поверхность в месте стыка должна получиться ровной, без ступенчатого перехода по шву. Иначе соединение будет уже называться тавровым.

Прочие особенности зависят от характеристик самого шва и того, как именно подготавливаются торцевые кромки. К примеру, стыковое сварное соединение С21 – это когда применяется двусторонний сварочный шов, и обе кромки скошены.

Особенности стыковой сварки

Чтобы соединение получилось более крепким, применяют специальные прокладки, которые по всей длине шва привариваются к обеим сплавляемым деталям. Делать шов крепче позволяет замковое соединение, которое применяется, если соединяемые детали имеют разную толщину.

В специальном ГОСТе и иной нормативной документации прописаны правила выполнения стыковых сварных соединений. Они бывают разными.

В зависимости от кромок свариваемых элементов различают:

  • Прямые соединения. Кромки ровные, без скосов.
  • V-образные. Со скосами в форме буквы V.
  • Х-образные. Со скосами в форме буквы Х.
  • Криволинейные соединения. Соединение получается в виде буквы U.

Выделяют и ещё два вида стыковых соединений (из-за того, что существуют разные варианты скосов), отличающиеся расположением шва. Это:

  • Односторонние соединения, когда шов между деталями делается лишь по одной стороне стыка.
  • Двусторонние. Когда шов делается и по верхней, и по нижней стороне стыка.

Преимущества стыкового сварного соединения

Плюсы такого вида сварного соедиения:

  • растрачивается меньше металла электрода;
  • процесс прост в контроле, соединение получается качественное, крепкое;
  • сама техника выполнения проще в сравнении с угловым швом;
  • поверхность конструкции в результате получается плоской, ровной;
  • можно соединять детали, отличающиеся по толщине;
  • для сваривания деталей из толстого металла допустимо применение одностороннего шва.

Особенности стыковой сварки

Минусы у данного вида сварного соединения тоже есть:

  • готовая конструкция не обеспечивается дополнительной жесткостью (как в случае с нахлестным методом);
  • поверхность по окончании сварки может деформироваться (для тонких металлов эта вероятность особенно велика).

2 способа сварки встык

Есть два способа выполнения стыкового сварного соединения, а именно, оплавление и сопротивление. У каждого метода свои особенности. При выполнении сварочных работ их обязательно следует знать и учитывать.

Стыковая сварка оплавлением

Технология весьма популярная, её задействуют в самых разных промышленных сферах. Выполняется так: на обмотки трансформатора подается определенное рабочее напряжение, но как только свариваемые детали соприкасаются, подача останавливается.

То есть прекращение подачи напряжения происходит в момент его наивысшего значения. Объем тепловой энергии при этом достигается как раз такой, какой нужен для оплавления металлических деталей.

2 способа сварки встык

Сами стыки по всей своей поверхности не идеально ровные, за счет этого контакт между сплавляемыми изделиями получается хороший.

Для лучшего результата следует сильнее сдавить свариваемые торцы, чтобы они выровнялись. Тогда по всей площади стыка соприкосновение улучшится. В результате металл быстрее разогреется и расплавится, по сути, на секунды даже закипит.

Какие нюансы следует знать про сварку оплавлением? В местах стыков в процессе работы могут образовываться неровности, а в них собираются пары расплавившихся металлов.

Но сварочному процессу это не приносит никакого вреда, скорее даже наоборот, пары выполняют защитную функцию. Они не пропускают к месту сварки кислород (а он как раз оказывает негативное воздействие).

Важно: в процессе выполнения контактной стыковой сварки необходимо прикладывать усилие, давление. Не постоянное, а в момент, когда стыки соединяемых деталей начали расплавляться.

Под нажимом изделия плотно соединяются, а за пределы шва вытекает лишний жидкий металл. И тогда детали сплавляются друг с другом.

Шов при этом выходит крепкий и надежный. Никаких скрытых или явных дефектов при осмотре не выявляется. А всё благодаря тому, что вместе с лишним вытекающим жидким металлом выходят и продукты разложения, оксидная пленка.

Читайте также: «Сварка нержавейки электродом»

Металлические поверхности, а также и торцы соединяемых деталей не нужно как-то специально подготавливать или обрабатывать для сварки оплавлением. Если изделия отличаются в сечении, то на краях делаются скосы с противоположным уклоном, чтобы площадь примыкания стала больше и заготовки точнее прилегали друг к другу.

Стыковая сварка сопротивлением

Суть стыкового сварного соединения сопротивлением совершенно иная. Технология подразумевает прижимание соединяемых элементов губками к поверхности электродов. За счет этого достигается наилучший контакт между сплавляемыми изделиями. Губки надежно их фиксируют, не позволяют скользить.

Стыковая сварка сопротивлением

Далее детали нужно крепко прижать одну к другой, а затем пустить подачу тока. Он начинает нагревать металлические части. Их необходимо разогреть до мягкости, и тогда под нажимом они сплавятся в одно целое. Лишний расплавленный металл вытекает, образующаяся оксидная пленка тоже сходит.

Важный момент: при сварке сопротивлением давление должно быть постоянным, оно удерживается до полного остывания металлической конструкции. Тогда соединение получается надежным и крепким. При соблюдении всех правил в результате получится аккуратный, износостойкий шов без каких-либо дефектов.

Читайте также: «Контроль сварных швов: разбираемся в методах оценки»

Вне зависимости от того, где выполняется стыковая сварка сопротивлением (для соединения деталей машин, труб, арматуры, швеллера), сплавляемые поверхности всегда сначала нужно подготовить, а именно – произвести тщательную зачистку.

Вообще, данный метод используется редко, потому что изделия, сваренные способом сопротивления, потом хуже противостоят окислению. И еще этот способ лучше применять лишь для деталей с малой поверхностью сечения.

Технология стыковой сварки и техника безопасности 

Прежде чем начинать сварные работы, необходимо в обязательном порядке выполнить технологическую подготовку. Что включает в себя данный процесс? Это разметка, нарезка деталей, очистка их от возможных загрязнений, элементов ржавчины. Если поверхности мокрые, их следует просушить.

Предназначенные для сварки детали нужно расположить на ровной плоскости, с зазором между ними в 2-3 мм. Розжиг электрода осуществляется ударом, либо его можно чиркнуть как обычную спичку. Затем делается две прихватки, чтобы готовый шов не деформировался.

Двигать электрод можно по-разному: на себя, от себя, слева направо, справа налево. Как именно – нужно выбирать по тому, какое пространственное положение рекомендовано для данного электрода и какую толщину имеют свариваемые детали.

Это обязательно следует учитывать, чтобы соединение получилось качественным. Угол наклона электрода в процессе работы – 45°. 

Читайте также: «Контактная сварка»

Когда шов готов, шлак следует убрать, поверхность – зачистить. Чтобы не получалось прожогов, лучше варить с прокладками. Тогда можно действовать увереннее, добавлять больший ток и не делать проходку с обратной стороны шва.

Выполнение стыкового сварного соединения в нижнем положении

Сначала необходимо выполнить зачистку деталей. Если металл тонкий, то разделывать кромки не нужно. Детали располагаются на расстоянии 1-3 мм друг от друга. Затем делаются прихватки (когда готовы, их нужно зачистить). Далее сварной шов прокладывается на обратной от прихваток стороне.

Технология стыковой сварки и техника безопасности

Максимально допустимая толщина валика – 9 мм, высота – 1,5 мм. При выполнении данного стыкового сварного соединения шов ведется слева направо, кольцевыми колебательными движениями против часовой стрелки. Таким же способом нужно пройтись и по обратной стороне, причем там можно подать больший ток. Когда сварка завершена, поверхности нужно зачистить.

Получается, что при работе вы делаете электродом 2-3 движения.

Электрод двигается вниз, постепенно плавится и дает стабильную сварочную дугу. Далее он аккуратно, с одинаковой скоростью перемещается. При этом наклон от вертикали должен составлять примерно 15-30 градусов. В другой плоскости электрод должен быть в перпендикулярной позиции по отношению к свариваемой поверхности.

Если нужен более широкий сварной шов, это достигается за счет дополнительных колебательных движений.

Выполнение стыкового сварного соединения в вертикальном положении

Рабочий ток подается на 10-15 % ниже, чем это было для сварки в нижнем положении, потому что тут требуется тепловая дуга меньшей мощности. Шов обычно ведется снизу вверх, дугу при этом нужно отрывать, чтобы из сварочной ванны не лился расплавленный металл.

В одной плоскости электрод ставится перпендикулярно к соединяемым поверхностям, а в другой – с наклоном немного ниже горизонтали.

Можно работать без обрыва дуги и вести сварку сверху вниз или снизу вверх. Для этого необходимы электроды конкретной марки и с определенным материалом покрытия.

Если выполняется стыковое сварное соединение, к примеру, швеллера в вертикальном положении с разделкой кромок, то понадобится сделать несколько проходов, и каждый обязательно нужно очищать от шлака.

У начинающих специалистов, еще не наработавших достаточно опыта, бывает такая проблема: электрод залипает на металле в момент розжига дуги. Особенно часто это случается, когда сварочный ток невысок. Тут можно посоветовать положить рядом металлическую пластину и разжечь электрод на ней, а потом перенести дугу на стык и начать делать шов.

Если касаться разогретым электродом о металл плавно, то дуга не залипнет и разожжется легко. Притом в начале соединения не получится непроварки.

По завершении сварки нужно обязательно проконтролировать качество полученного результата. Для этого следует очистить шов от шлака, копоти, металлических брызг и внимательно его осмотреть, проверить, нет ли дефектов.

Процесс сварки может оказаться небезопасным для здоровья. Работа сопровождается вредным для глаз излучением, выделением токсичных газов, плюс приходится иметь дело с расплавленным металлом.

На современных предприятиях для мастеров, занимающихся сварными работами, предусмотрено следующее обмундирование:

  • костюм из брезента;
  • обувь с закрытыми шнурками (ботинки, сапоги);
  • специальная маска или очки;
  • респиратор;
  • рукавицы из брезента.

Всё это должно быть чистым, не испачканным в масле. Начинающим сварщикам лучше нарабатывать опыт на простых конструкциях, потому что на сложных вряд ли сразу получится добиться хорошего качества швов (а оно имеет большое значение).

Чтобы все получалось правильно, важно как можно точнее придерживаться установленного технологического процесса.

Стыковое сварное соединение

Оцените, пожалуйста, статью

Всего оценок: 1, Средняя: 5
5
5
1
1