Сварные швы. Сварным швом называется участок сварного соединения, обра зовавшийся в результате кристаллизации расплавленного метал ла или пластической деформации при сварке давлением или соче тания кристаллизации и деформации
 Скачать 1.12 Mb.
|
|
1.2. ???? ??????? ???? Сварным швом называется участок сварного соединения, обра- зовавшийся в результате кристаллизации расплавленного метал- ла или пластической деформации при сварке давлением или соче- тания кристаллизации и деформации. Сварные швы классифици- руют по назначению, конструктивному признаку, протяженности, положению относительно действующей силы и положению в про- странстве. По назначению швы подразделяются на рабочие и связующие (конструктивные). Рабочие швы воспринимают расчетные усилия (их размеры определяются расчетом). Конструктивные (связу- ющие) швы служат для соединения элементов, прикрепления кон- структивных деталей, устранения зазоров и выполняются мини- мального сечения. По конструктивному признаку швы подразделяются на сты- ковые, угловые, наплавочные и точечные. Стыковой шов — это сварной шов стыкового соединения. Стыковые швы выполняются при соединении элементов, располо- женных обычно в одной плоскости, путем заполнения присадоч- ным материалом пространства между деталями. При сварке эле- ментов небольшой толщины для полного провара достаточно ос- тавить между кромками зазор, равный 1/3 толщины металла, при этом стыковой шов может быть как на остающейся (рис. 1.17, а), так и на съемной (рис. 1.17, б ) подкладке. При большой толщине металла, чтобы достичь хорошего про- вара по всей глубине шва, необходимо специально обработать кромки свариваемых элементов — произвести разделку кромок. При этом шов может состоять из одного или нескольких валиков, наплавленных вразделку (рис. 1.18). ???. 1.17. ???????? ??? ?? ?????????? ( ?) ? ??????? (? ) ????????? Валиком называется металл сварного шва, наплавленный или переплавленный за один проход. Первый валик (рис. 1.18), на- плавленный вразделку, называется корневым проходом, или кор- невым швом. Последующие валики образуют заполняющие слои. При сварке двухсторонним швом меньшая часть двухстороннего шва, выполняемая предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке или накладываемая в последнюю оче- редь в корень шва, называется подарочным швом. Стыковые швы должны иметь с обеих сторон выпуклость в виде наплывов, имеющих плавное очертание, и по возможности небольшую высоту. Выпуклость компенсирует неровность наруж- ной поверхности шва и возможные ослабления (поры, шлаковые включения) внутренней части. Стыковой шов является основным и наиболее экономичным сварным соединением. Он передает усилие равномерно по все- му сечению с наименьшими местными напряжениями, что обусловливает его целесообразность при вибрационной и дина- мической нагрузках. Недостатками стыкового шва являются: производственные трудности в осуществлении равномерного зазора по всей длине соединяемых элементов; дополнительные расходы на обработку кромок; необходимость точной резки элементов. Угловой шов — это сварной шов углового, нахлесточного или таврового соединения. Угловые швы накладываются в угол, обра- зованный соединяемыми элементами, расположенными в разных плоскостях, и могут состоять из одного или нескольких валиков (рис. 1.19). Нормальный угловой шов имеет вид равнобедренного тре- угольника с небольшой выпуклостью. В соединениях, восприни- ???. 1.18. ???????? ??? ? ????????? ??????: 1 — ???????? ??????; 2 — 4 — ??????????? ????; 5 — ??????????? ??? мающих динамические усилия, угловые швы должны иметь вогну- тую поверхность. Стандартом допускаются выпуклость и вогну- тость углового шва до 30 % от размера его катета; при этом вог- нутость не должна приводить к уменьшению значения катета К п (размер катета углового шва, установленный при проектирова- нии). Проектной величиной катета К п является катет наибольше- го прямоугольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва (рис. 1.20). При симметричном шве за катет К п при- нимается любой из равных катетов, при несимметричном шве — меньший. Точечный шов — это сварной шов, в котором связь между сва- ренными частями осуществляется сварными точками. Сварная точка — это элемент точечного шва, представляющий собой в плане круг или эллипс. Точечные швы применяются для сварки нахлесточных соеди- нений с отверстием в верхнем элементе (рис. 1.21). Отверстие может быть с вертикальными стенками или иметь скос кромки. Данный тип сварных швов не получил широкого распространения. По протяженности сварные швы подразделяются на непре- рывные, прерывистые и прихватки. Непрерывный шов — это сварной шов без промежутков по длине. Непрерывный шов проходит по всей длине соединения (от одного конца к другому). В конструкциях, предназначенных обес- ???. 1.19. ??????? ???, ???????????? ??????????? ???????? ???. 1.20. ????????? ???????? ?????? ? ? ??????? ???? печивать максимальную прочность и герметичность, все швы сле- дует выполнять непрерывными. Прерывистый шов — это сварной шов с промежутками по дли- не (рис. 1.22). Прерывистые швы не применяют в тех случаях, когда от конструкции требуется максимальная прочность или гер- метичность, однако в неответственных конструкциях (сварка ог- раждений, настила и т. п.) использование прерывистых швов мо- жет дать ощутимый экономический эффект, а стоимость свароч- ных работ может быть значительно снижена. Прерывистый шов обычно применяется для сварки нахлес- точных и тавровых соединений. Иногда прерывистые швы ис- пользуются для стыковых соединений без разделки кромок и практически никогда не применяются для стыковых соедине- ний с разделкой кромок. Разновидностями прерывистых швов являются цепной прерывистый шов и шахматный прерывистый шов. Цепной прерывистый шов — это двухсторонний прерывистый шов, у которого промежутки расположены по обеим сторонам стенки, один напротив другого (рис. 1.23, а). Шахматный прерывистый шов — это двухсторонний прерыви- стый шов, у которого промежутки на одной стороне расположе- ны напротив сваренных участков шва с другой ее стороны (рис. 1.23, б ). ???. 1.21. ???????? ??? ????????????? ?????????? ???. 1.22. ??????????? ??? Прихватка — это короткий сварной шов для фиксации взаим- ного расположения подлежащих сварке деталей. В процессе сбор- ки возникает необходимость присоединения какого-то элемента к основной конструкции перед его сваркой. Это обеспечивается путем наложения серии коротких швов, расположенных друг от друга на некотором расстоянии. Прихватки должны быть достаточно прочными, для того что- бы удержать элемент в нужном положении и не разрушиться под действием деформаций, возникающих при сварке. Количе- ство и сечение прихваток определяются толщиной свариваемо- го металла, протяженностью шва, нагрузкой от холодной обра- ботки, которую придется выдержать прихваткам, а также от применяемой технологии сварки. Прихватки должны иметь хо- рошее проплавление в корневой части шва, хорошее сплавле- ние с кромками, ровную и плоскую поверхность, не должны иметь выпуклостей и бугристостей на наружной поверхности. Прихватки рекомендуется выполнять с повышенным тепловло- жением. По положению относительно действующей силы сварные швы подразделяются на фланговые, лобовые и косые (рис. 1.24). Лобовой стыковой шов передает приложенное усилие P равно- мерно по всему сечению с наименьшими местными напряжени- ями. Прочность соединения не зависит от типа разделки кромок свариваемых элементов и при правильном производстве работ практически одинакова. При превышении допустимых пределов нагрузки разрушение стыкового соединения может произойти как по шву, так и по основному металлу, поскольку наплавленный металл может не уступать по прочности основному. ???. 1.23. ?????? ??????????? ( ?) ? ????????? ??????????? (? ) ??? Лобовой двухсторонний угловой шов нахлесточного соедине- ния в большинстве случаев имеет неравномерное распределение нагрузки. Наибольшее срезывающее напряжение как лобовых, так и фланговых швов приходится на минимальное сечение шва, прохо- дящее по биссектрисе угла шва; по этому сечению обычно и про- исходит разрушение угловых швов. При расчетах на срез по опас- ному сечению толщину углового шва принимают равной 0,7K, где K — катет углового шва. Статическая прочность фланговых швов несколько меньше, чем лобовых. Пластические свойства фланговых швов незначи- тельны, и после появления у начала шва первой трещины разру- шение происходит достаточно быстро. При соединении лобовыми швами необходимо стремиться к осуществлению двухсторонней заварки. Нахлесточное соедине- ние с односторонним швом имеет пониженную прочность вслед- ствие большого влияния эксцентриситета. При выполнении нахлесточных соединений только фланговы- ми швами необходимо, чтобы длина шва была больше ширины детали. При невозможности выполнения этого условия произво- дят обварку по контуру как лобовыми, так и фланговыми швами. Обварка по контуру повышает прочность соединения по сравне- нию с лобовыми или фланговыми швами, но пересечение лобо- вых и фланговых швов — понижает. В углах швов создается по- ???. 1.24. ???? ??????? ???? ?? ????????? ? ??????????? ??????????? ?? ??? ?????? вышенная концентрация напряжений, поэтому при обварке по контуру их желательно не обваривать (рис. 1.25). В конструкциях, работающих под регулярным воздействием подвижных или вибрационных нагрузок, лобовые швы должны быть пологими, а фланговые — вогнутыми. По положению в пространстве различают следующие типы сварочных швов (рис. 1.26): нижнее стыковое и «в лодочку»; ниж- нее тавровое; горизонтальное; потолочное стыковое; потолочное тавровое; вертикальное снизу вверх; вертикальное сверху вниз; наклонное под углом 45°. Равновесие сварочной ванны в различных пространственных положениях определяется в основном действием трех сил: давле- ния дуги, поверхностного натяжения жидкого металла сварочной ванны и силы тяжести сварочной ванны. Нижнее положение сварки — положение, когда плоскость, в которой расположен шов сварного соединения, находится под ???. 1.25. ??????? ?????? ?? ??????? ???. 1.26. ????????? ? ???????????? ????????? ????? ????????? ???? углом от 0 до 10° по отношению к горизонтальной плоскости (рис. 1.27, 1.28). При сварке в нижнем положении поверхность сварочной ван- ны занимает горизонтальное положение, что создает наиболее благоприятные условия для формирования шва, так как жидкий металл удерживается на свариваемой поверхности под действием силы поверхностного натяжения. Горизонтальное положение сварки — положение, при котором шов сварного соединения расположен на вертикальной поверхно- сти и находится под углом от 0 до 10° по отношению к горизон- тальной плоскости (рис. 1.29). Вертикальное положение сварки — положение, при котором шов сварного соединения находится на вертикальной плоскости под углом (90 ± 10)° по отношению к горизонтальной плоскости. Сварка «на подъем» — это сварка плавлением в наклонном положении, при котором сварочная ванна перемещается снизу вверх. ???. 1.27. ????????? ??? ?????? ???????? ? ???????? ????: ? — ?????? ????????; ? — «? ???????»; ?, ? — ?????? ??? ?????????????? ???????????? ???? ????, ??????????? ? ????????? ???. 1.28. ????????? ??? ?????? ???????? ????: ? — ?????? ????????; ? — ?????? ??? ???????????? ???????????? ??? ?????, ????????????? ??? ???????? ??? ? ????????? Сварка «на спуск» — это сварка плавлением в наклонном по- ложении, при котором сварочная ванна перемещается сверху вниз. Сварка в вертикальном положении сверху вниз и «на спуск» характеризуется тем, что направление силы тяжести жидкого ме- талла и направление сварки совпадают. Металл сварочной ванны подтекает под столб дуги, что уменьшает глубину проплавления. При сварке в вертикальном положении снизу вверх и «на подъем» направление силы тяжести жидкого металла противопо- ложно направлению сварки; металл сварочной ванны вытекает из-под столба дуги, увеличивая при этом глубину проплавления. Наклонное положение сварки — положение, при котором плос- кость, на которой располагается сварной шов, находится под уг- лом (45 ± 10)° по отношению к горизонтальной плоскости. Потолочное положение сварки — такое пространственное поло- жение при сварке, при котором сварка выполняется снизу соеди- нения. При потолочном положении сварки поверхность сварочной ванны занимает горизонтальное положение и металл ванны удер- живается силами поверхностного натяжения и давления дуги. Сварка в нижнем положении наиболее удобна и обеспечивает повышение скорости сварки, возможность применения электро- дов большего диаметра, обеспечивает лучшее качество шва и вне- шний вид сварных швов, поэтому при проектировании необходи- мо предусматривать возможность сварки наибольшего количества нижних швов. Потолочные швы расположены в горизонтальной плоскости, но накладываются снизу. Такая сварка наиболее трудна и может ???. 1.29. ????????? ??? ?????? ???????? ????: ? — ??????????????; ? — ?????????????? ??? ???????????? ???????????? ???? ????, ??????????? ??? ???????? ??? ? ????????? осуществляться только высококвалифицированными сварщиками, поэтому при проектировании ее по возможности следует избе- гать. Сварка в вертикальном и потолочном пространственных поло- жениях используется главным образом на тех предприятиях, где продукция крупногабаритная и не подлежит повороту. 1.3. ????????? ??????? ???? Конструктивные элементы и размеры сварных соединений зависят от типа соединения, толщины свариваемого металла, способа и режима сварки. Стыковой сварной шов с разделкой кромок характеризуется формой разделки. На тех участках, где стыкуемые кромки имеют разную толщину, толщиной сварного шва будет меньшая из тол- щин. Наплавленный металл, выступающий над поверхностью сва- риваемых деталей, называется выпуклостью шва. Выпуклость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварно- го шва с основным металлом, и поверхностью сварного шва, из- меренным в месте наибольшей выпуклости (рис. 1.30). Избыточ- ная выпуклость является фактором, уменьшающим эксплуатаци- онную прочность сварного шва. ???. 1.30. ?????????????? ???????? ????????? ???????? ???: ?, ? 1 — ?????? ???; g, g 1 — ?????????? ???; g 2 , g 3 — ?????????? ??? Вогнутость углового и стыкового сварного шва или корня шва стыкового соединения приведет к уменьшению высоты шва и по- лучению шва с уменьшенным сечением. Вогнутость сварного шва определяется расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы шва с основным металлом, и поверхнос- тью шва, измеренным в месте наибольшей вогнутости (рис. 1.31). Ширина стыкового сварного шва не должна превышать допу- стимые пределы, указанные в соответствующих ГОСТах. Ориен- тировочно принимают ширину шва на 6 мм шире разделки с ли- цевой стороны соединения. Размеры угловых швов обычно задаются через катет углового шва. Катет углового шва — это кратчайшее расстояние от поверх- ности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части (см. рис. 1.31). При сварке с глубоким проплавлением размер угловых швов определяют через расчетную величину углового шва. Расчетная высота углового шва — это длина перпендикуляра, опущенного из точки максимального проплавления в месте сопряжения сварива- емых частей на гипотенузу наибольшего вписанного во внешнюю часть углового шва прямоугольного треугольника (см. рис. 1.31). В некоторых случаях за основу параметров углового шва при- нимают толщину углового шва. Толщина углового шва — это на- ибольшее расстояние от поверхности углового шва до точки мак- симального проплавления основного металла (рис. 1.32). ???. 1.31. ?????????????? ???????? ????????? ( ?) ? ????????? (? ) ??????? ???? В стыковых соединениях основными критериями являются высота шва и провар. Провар — это сплошная металлическая связь между свариваемыми поверхностями основного металла, слоями и валиками сварного шва. Корень шва — это часть свар- ного шва, наиболее удаленная от его лицевой поверхности. При больших толщинах свариваемого металла для улучшения провара применяют скос кромок. Скос кромки — это прямолиней- ный наклонный срез кромки, подлежащей сварке (рис. 1.33). На- клон среза кромки определяется углом скоса кромки. Угол скоса кромки — это острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца. ???. 1.32. ?????????????? ???????? ???????? ( ?) ? ????????? (? ) ??????? ???? Для уменьшения вероятности прожога корня шва применяют разделку с притуплением кромки. Притупление кромки — это нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. Для улучшения провара корня шва сборку свариваемых дета- лей производят с зазором. Зазор — это кратчайшее расстояние между кромками собран- ных для сварки деталей. 1.4. ???????? ??????????? ? ??????????? ???? ??????? ?????????? ЕСКД ГОСТ 2.312 — 72 устанавливает условные изображения и обозначения швов сварных соединений в конструкторских доку- ментах изделий всех отраслей промышленности, а также в стро- ительной документации, в которой не использованы изображения и обозначения, применяемые в строительстве. ???. 1.33. ?????????????? ???????? ????????? ??? По ГОСТ 2.312—72 швы сварных соединений независимо от способа сварки условно изображают следующим образом: видимый шов — сплошной основной линией; невидимый шов — штриховой линией; видимую одиночную сварную точку независимо от спо- соба сварки — знаком « + », который выполняют сплош- ными линиями; невидимые одиночные точки — не изображают. От изображения шва или одиночной точки проводят линию- выноску, заканчивающуюся односторонней стрелкой. Линию- выноску обычно проводится от видимого шва, при необходимос- ти — от невидимой стороны шва. На изображении сечения многопроходного шва контуры отдель- ных проходов обозначают прописными буквами русского алфави- та. Шов, размеры конструктивных элементов которого стандарта- ми не установлены (нестандартный шов), изображают с указани- ем размеров конструктивных элементов, необходимых для выпол- нения шва по данному чертежу. Границы шва на чертежах изобра- жают сплошными основными линиями, а конструктивные элемен- ты кромок в границах шва — сплошными тонкими линиями. Условное обозначение шва наносят: на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны; под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны. Обозначение шероховатости механически обработанной по- верхности шва наносят на полке или под полкой линии-выноски после условного обозначения шва, указывают в таблице швов или приводят в технических требованиях чертежа (например: «Пара- метр шероховатости поверхности сварных швов … »). Если для шва сварного соединения установлен контрольный комплекс или категория контроля шва, то их обозначение обычно помещают под линией-выноской. При наличии на чертеже одинаковых швов обозначение может быть нанесено у одного из изображений. От изображений осталь- ных одинаковых швов проводят линии-выноски с полками. Всем одинаковым швам присваивают одинаковый номер, который на- носят: на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозна- чением шва; на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с лицевой стороны; под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва, не имеющего обозначения, с оборотной стороны. Количество одинаковых швов может быть указано на линии- выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва. Швы считаются одинаковыми, если: одинаковы их типы и размеры конструктивных элемен- тов в поперечном сечении; к ним предъявляются одни и те же требования. Если все швы на чертеже одинаковы и изображены с одной стороны (лицевой или обратной), то нумерация одинаковых швов может отсутствовать. При этом швы, не имеющие обозначений, отмечают линиями-выносками без полок. Структура условного обозначения стандартного шва или стан- дартной одиночной сварной точки приведена на рис. 1.34, нестан- ???. 1.34. ????????? ????????? ??????????? ???????????? ??? дартного шва или нестандартной одиночной сварной точки — на рис.1.35. ???. 1.35. ????????? ????????? ??????????? ?????????????? ??? ??? ????????? ??????? ????? |