ВИДЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Сварка как технологический процесс получения неразъемных соединений находит широкое применение в машиностроении. Наибольшее распространение получила электродуговая сварка: ручная — металлическими электродами с обмазкой; автоматическая под слоем флюса; автоматическая, полу автоматическая ручная в среде защитных газов.

Перед сваркой соединяемые детали взаимно ориентируют в соответствии с чертежом сварного изделия, фиксируют при необходимости в приспособлениях и зону стыка деталей заполняют расплавленным металлом (электрода с частичным расплавлением кромок деталей). Для получения сквозного сварного шва соединяемые детали должны быть подготовлены, например, кромки их должны иметь скос под определенным углом.

На виды сварки, конструктивные элементы сварных швов и подготовки кромок для них действуют государственные стандарты:

• ГОСТ 5264—80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные.
• ГОСТ 8713—79. Сварка под флюсом. Соединения сварные.
• ГОСТ 14771—76. Дуговая сварка в защитном газе. Сварные соединения.
• ГОСТ 16037—80. Соединения сварных стальных трубопроводов.
• ГОСТ 14806—80. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные.

Кроме стандартов на соединения стыковые и под прямыми углами, имеются стандарты на сварные соединения под острыми и тупыми углами (ГОСТ 11534—75, ГОСТ 11533—75, ГОСТ 23518—79).

По взаимному расположению деталей соединения бывают стыковые (С1...С26), угловые, (У1...У10), тавровые (Т1...Т5) и внахлестку (Н1, Н2). По форме подготовленных кромок соединения могут быть без скоса кромок (C2, C7, У4, Т1, Н1, Н2 и др.), с отбортовкой кромок (С1, У1), с прямолинейным скосом одной кромки (С8...С12, У6, Т6, Т7), с прямолинейными скосами двух кромок (C17, У9 и Яр.), с криволинейными скосами (C13, C16, С23, С26, Т2, Т5 и др.), а также с двумя скосами кромки (С15, C16, С25, С26, У8, Т8, Т5 и др.). Характер выполнения шва может быть односторонним (С1, С2, С8, С11, С17, У1, У4 и др.) и двухсторонним (C7, С12, С13, С15 и др.).

Для обеспечения сквозного проплавления и получения сварного шва по всей толщине соединяемых деталей, их кромки должны быть подготовлены под сварку. Основные виды подготовки кромок и обозначение их конструктивных элементов изображены на рис. 1.

Отбортовку кромок (рис. 1,а) применяют для деталей малой толщины s и обычно для сварки неплавящимся электродом без присадочного материала. Формирование шва происходит за счет оплавления кромок.

При толщине деталей более 3 мм применяют прямолинейные односторонние скосы одной в или двух г кромок, двухсторонние — одной или двух д кромок, а также криволинейные скосы е. Скосы выполняют механической обработкой (точением, фрезерованием, строганием), скалыванием под углом на специальных ножницах, кислородной, плазменной резкой и другими способами.

При малой толщине деталей (до 4...12 мм в зависимости от типа соединения и вида сварки) ее можно осуществить без скоса кромок б.

Чертежи деталей проектируют так, чтобы обеспечить требуемые зазоры b между деталями, величину притупления и угол скоса a. Зазор b составляет 0 + 0,5, 0 ± 1 и мм при толщине деталей s соответственно до 2; 4 и более мм.

Притупление t кромок назначают от 1 ± 1 до мм (большее притупление соответствует большей толщине s ).

Угол α скоса кромок зависит от способа сварки, вида скоса кромок и типа сварного соединения:

• для ручной электродуговой сварки при прямолинейном скосе одной кромки,α = = 45° ± 2°, двух — 25° ± 2°, а при криволинейном скосе — 20° ± 2° и 12° ± 2°;
• для автоматической сварки под флюсом, α = 30° ± 5° и 10° ± 2° при прямолинейном и криволинейном скосах кромок в случае стыковых и угловых соединений, тавровые соединения требуют большего угла, который равен соответственно 50° ± 5° и 20° ± 2°;
• для сварки в среде защитных газов α == 40° ± 2° и 20° ± 2° при прямолинейном скосе одной и двух" кромок" — в случае криволинейного скоса α = 12° ± 2°.

Детали при стыковом соединении должны иметь одинаковую толщину. Допустимая разность толщины при сварке

Рис. 1. Виды подготовки кромок под сварку: а — с отбортовкой кромок; б, и, к — без скоса кромок; в—со скосом одной кромки; г — со скосом двух кромок; д — с двухсторонним скосом двух кромок; е — с криволинейным скосом кромок; ж —с использованием остающейся или съемной подкладки; з — с замковым расположением деталей; л — дополнительным скосом для устранения влияния разной толщины

составляет не более 1, 2, 3 и 4 мм при толщине деталей соответственно до 4, 20, 30 и более мм. Если разность толщины больше, то на детали с большей толщиной делают скос под углом 15° с одной или двух сторон (рис. 1, л).

При угловом соединении допускается не делать скос кромок, а формирование шва производить за счет смещения деталей на величину h (рис. 1, и, к). Смещение может быть менее 0,5 s или более 0,5 s при толщине деталей до 6 и 30 мм соответственно.

Выбор типа соединения и способа подготовки кромок за­висит от условий его работы, толщины соединяемых дета­лей, конфигурации изделия и условий сварки. Так, наиболее дешевые соединения без подготовки кромок, но их сквозное проплавление ограничено толщиной детали. Скосы двух кро­мок, особенно криволинейные, наиболее трудоемки, но позво­ляют сократить массу наплавляемого металла и время сварки.

Зазоры между соединяемыми деталями обычно невелики, в противном случае возможны вытекание расплавленного металла и прожог кромок. Это обстоятельство особенно мо­жет проявиться при автоматической сварке.

Для защиты обратной стороны шва от вытекания металла могут быть использованы ниже перечисленные приемы.

Замок, т. е. перекрытие одной детали другой (рис. 1, з). Перекрытие деталей b2 составляет 8 ... 20 мм, а зазор в замке z = 0 ^+0,5 мм. Способ эффективен, но дорогой.

Остающаяся стальная подкладка (рис. 1, ж), толщина которой t1> достигает 0,5 толщины детали, но не менее 3 мм, ширина b1 = 10... 30 мм, а зазор между подкладкой и деталями z не должен быть более 0,5... 1 мм. Этот способ применяют, в частности, при сварке шаровых резервуаров, сосудов малого диаметра. Такие подкладки соответствуют соединениям С10, С19 (см. табл. 1).

Съемная технологическая подкладка из меди для стали, из графита для меди и т. п., которая не приваривается и ее удаляют после сварки (С9, С18).

Предварительная ручная подварка корня шва (С12, С13, С21, С23, У5, У10, Т2) является трудоемкой, ее применяют, когда свариваемое изделие невозможно кантовать или точно собрать перед сваркой.

Заделка зазора асбестовой набивкой или флюсовой подушкой.

Сварные соединения можно выполнять автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой. Способ сварки выбирают в зависимости от геометрических размеров изделий, свойств материалов, формы сварного шва и серийности производства.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка обладает большой производительностью, обеспечивает высокое качество и надежность соединения, не требует высокой квалификации сварщика, дает наибольший эффект в серийном и массовом производстве, а также при соединении толстостенных деталей. Недостатком этих способов является ограничение по конфигурации и положению шва. Наиболее распространенные автоматы способны сваривать прямолинейные горизонтальные швы или соединять цилиндрические детали типа тел вращения. Способы сварки более подробно рассмотрены в 5.1.

Форма сварных швов после сварки видна в табл. 1. Так, ширина зоны расплавленного металла несколько больше, чем исходный зазор между кромками. По высоте сварной шов больше толщины детали, т. е. имеет место так называе­мое усиление шва. Конструктивные элементы швов также регламентированы перечисленными ранее стандартами.

Усиление шва при необходимости снимают строганием, точением или шлифовальными кругами до требуемой шероховатости поверхности.

Конструктор при проектировании сварных изделий на чертеже указывает способ сварки, тип сварного соединения, конструктивные элементы швов и разделки кромок, марку электрода или проволоки, способ контроля, допустимые дефекты.

Чертежи сварных изделий оформляют как чертежи сборочных единиц, т. е. выполняют сборочный чертеж и спецификацию в соответствии с ЕСКД. Условные обозначения швов сварных соединений выполняют по ГОСТ 2.312—72. Так, шов сварного соединения изображают: видимый — сплошной основной линией, невидимый — штриховой линией. От изображения сварного шва проводят линию-выноску, заканчивающуюся односторонней стрелкой (рис. 2). Линию-выноску предпочтительно проводить от изображения видимого шва, с его лицевой стороны, с которой производят сварку основного шва.

Условное обозначение шва производят на полке линии-выноски или под полкой, если линия-выноска проведена от оборотной стороны основного шва. Вспомогательные знаки, входящие в обозначение шва, выполняют сплошными тонкими линиями, а высота знаков равна высоте цифр и букв, входящих в обозначение. Элементы условного обозначения и вспомогательные знаки располагают в следующей последовательности (см. рис. 2).

1. Сварной шов, выполняемый при монтаже, обозначают знаком в точке пересечения линии-выноски и полки (рис. 2,6), здесь же может быть обозначен окружностью диаметром 3 ... 5 мм сварной шов по замкнутой линии (см. рис. 2, а).

2. Номер ГОСТа на способ сварки и вид сварного соединения.

3. Условное буквенно-цифровое обозначение сварного соединения по стандарту.

4. Условное буквенное обозначение способа сварки по соответствующему стандарту (на чертежах допускается не указывать). Приняты следующие обозначения способов сварки: Р — ручная, АФ — автоматическая под флюсом на весу, АФф — автоматическая под флюсом на флюсовой по­душке, АФо —автоматическая под флюсом на остающейся подкладке. АФм — автоматическая под флюсам на медной подкладке,

Рис. 2. Пример обозначения сварных швов: a — сварной шов по замкнутому контуру. Соединение стыковое С8 с односторонней разделкой кромки по ГОСТ 14771 — 76, сварка дуговая в углекислом газе плавящимся электродом с последующим снятием усиления шва до шероховатости Ra не более 12,5 мкм. Обозначение указано от лицевой стороны; б — сварной шов, выполняемый при монтаже.

Соединение тавровое Т1 без скоса кромок по ГОСТ 5264 — 80. Сварка ручная дуговая. Высота катета шва 5 мм. Шов прерывистый с шагом 100 мм, при длине проваренного участка 50 мм. Обозначение указано от оборотной стороны шва; в — сварное соединение С9 по ГОСТ 5264—80, выполняемое ручной электродуговой сваркой с последующей зачисткой наплывов и неровностей до плавного перехода к основному металлу.

АФк — автоматическая под флюсом с (предварительной подваркой корня шва, АФш — автоматическая под флюсом с предварительной подваркой шва; ПФ, ПФо, ПФш — то же, что и выше, но полуавтоматическая сварка; ИН — электродуговая сварка в инертных газах без присадочного металла, ИНп— в инертных газах с присадочным металлом, ИП — в инертных газах и их смесях с углекислым газом плавящимся электродом, УП — в углекислом газе плавящимся электродом; ШЭ — электрошлаковая проволочным электродом и т. д.

5. Знак в виде прямоугольного треугольника и размер катета шва для угловых, тавровых и соединений внахлестку (см. рис. 2,6).

6. Для прерывистого шва указывают в мм длину прова­риваемого участка и шаг. Их значения разделяют наклонной линией под углом 60° в случае цепного расположения швов или специальным знаком для шахматного расположе­ния (см. рис. 2, б).

7. Вспомогательные знаки, которые могут означать: усиление шва снять (см. рис. 2, а), наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу (см. рис. 2, в). Здесь же указывают требуемую шероховатость. (Более подробно см. ГОСТ 2.312—72).

При наличии одинаковых швов им присваивают один порядковый номер, условное обозначение выполняют только для одного шва, с указанием порядкового номера на линии-вынооке. Для остальных швов на полке вместо обозначения указывают только порядковый номер данной группы одинаковых швов.

Если на чертеже все швы одинаковы, допускается их обозначать только линиями-выносками, а в технические требования чертежа записывать все сведения о способе сварки и элементах сварных соединений.

Марку электрода или присадочного материала с указанием стандарта указывают в технических требованиях чертежа.