Самое элементарное, что нужно знать начинающему сварщику, это то, как соприкасаются между собой сварные детали. В зависимости от проектного положения, по правилам ГОСТ и СНиП существуют разные виды сварных соединений, как показано на рисунке ниже. Это касается не только пластин, но и уголков, швеллеров, труб, квадратов и других прокатных изделий.

Ни одно более-менее серьезное строительное производство не обходится без применения низкой и средней мощности. В меньшем количестве случаев (когда нет доступа к электричеству) виды сварных швов выполняются , которая менее распространена по причине ее большей громоздкости.

В любом случае, мало знать и уметь пользоваться сварочным аппаратом для того, чтобы сварить те или иные детали. Важно знать, какие бывают виды сварного шва, то есть, как производить обработку кромок деталей для их состыковки, фиксации в том или ином пространственном положении и дальнейшей их сварки.

Как правило, тот или иной вид шва сварного соединения формируется при помощи электроинструмента – болгарка с двумя типами кругов: отрезной по металлу и угловой шлифовальный. Первый предназначен для обрезки детали под тем или иным углом, второй – для обработки, их отрезных поверхностей, шлифованию, чтобы они ровно прилегали друг к другу. Кроме того, сам сварочный аппарат способен работать в режиме резки.

В данном случае обе детали соединяются торцами, которые заранее специальным образом обрабатывают, либо оставляют необработанными. Это зависит от толщины металла деталей, стыковое соединение которых предполагается выполнить.

Также стоит обратить внимание (рис) на то, что может быть обработан торец только одной детали, что позволяет уменьшить расход металла, сварочной проволоки при солидной толщине деталей. Кроме этого, виды стыковых соединений могут быть обработаны с одной стороны – для односторонней сварки и с двух сторон – для двусторонней сварки.

Соединение без разделки не обрабатывается каким-либо образом, только возможно убираются зазубрины, неровности и шероховатости, чтобы совершить состыковку с зазором не более 2 мм, как положено по ГОСТ. Бывает односторонним и двухсторонним, соответственно рассчитано на сварные стыковые соединения деталей, толщина металла которых не превышает 4 мм и 8 мм соответственно.

Соединение со скосом торцов выполняется во многих вариациях, как показано на рис. Это может быть и односторонний ровный/овальный скос кромки, и двусторонняя разделка, так называемый V-образный, U-образный скос. Применяются все эти типы стыковых соединений для деталей с толщиной металла 4-25 мм с зазором 1-2 мм.

Соединение с двусторонней разделкой имеет смысл выполнять при толщине свариваемой детали от 12 мм, так как именно с этой величины начиная можно заметить снижение расхода материала для сварки, металла. При этом и сама сварка стыковых соединений происходит быстрее, чем в случае с односторонней разделкой кромок по V-образному или U-образному способу, а расход сварочных материалов уменьшается в два раза как минимум.

Как можно заметить, детали имеют положение, напоминающее букву «Т», отсюда именуется как тавровое соединение, при котором одна деталь находится перпендикулярно относительно второй. Таким образом, сваркой соединяется поверхность кромки одной детали с плоскостной поверхностью второй. Соответственно, обрабатываться разделкой может лишь одна деталь, как на рисунке ниже.

Соединение без разделки сваривается с двух сторон и применяется для деталей одинаковой толщины металла, не превышающей 10 мм. Никакой особой обработки кромки перпендикулярно расположенной детали не применяется, лишь шлифование при необходимости для плотного прилегания кромки к плоскости (до 2 мм зазор). Важно учесть, что сварка тавровых соединений без разделки отличается в случае, если перпендикулярно расположенная (вертикально стоящая) деталь имеет меньшую толщину, чем вторая, горизонтально примыкающая. Просто электрод ставят под углом 60 градусов к более толстой детали, что способствует большему ее плавлению.

Соединение с разделкой выполняется в случае, если требуется особо прочный шов и тавровое сварное соединение имеет перпендикулярно размещающуюся (вертикально стоящую) деталь, толщина металла которой больше, чем 10 мм (как минимум — 8 мм). Это может быть и одностороння и двусторонняя разделка, при этом кромку обрезают прямолинейно, под углом 45 градусов. Так, сварка большой толщины деталей происходит в несколько слоев, пока не заполнится все около разделочное пространство.

В случае, когда производится соединение внахлест, одна деталь располагается на другой, сварка происходит по кромкам обеих деталей. При этом разделки кромок не предусматривается технологически, лишь подготовка для плотного прилегания одной плоскости ко второй. Соединяются детали двумя сварными швами, которые связывают кромки с ближе лежащими плоскостными поверхностями.

Соединение без усиления целесообразнее всего производить при соединение внахлестку деталей, имеющих толщину не более 10 мм. Двойной шов в этом случае выполняют из соображений по герметизации, то есть для того чтобы влага не попадала между нахлестом и не происходил усиленный процесс коррозии. Сам способ соединения называется «соединение внахлестку с лобовыми швами».

Соединение с усилением выполняется при особых требованиях к прочности, а также при большой толщине металла свариваемых изделий. На рисунке показано сварное соединение внахлест с дополнительными сварными креплениями, которые получают путем прогревания нижней и проплавления верхней детали, а также те, которые заранее пропиливают в месте сварного соединения. Кроме вспомогательных креплений, в редких случаях они могут также выполняться без лобовых швов при небольшой толщине изделий, но в таком случае на особую прочность не стоит рассчитывать.

Данное соединение отчасти похоже на тавровое из-за перпендикулярно размещенных сварных деталей. Подобно тавровому, угловое соединение обрабатывается лишь одной стороной кромки, вторая также участвует в сварном процессе, но разделке не подвергается, лишь ровной обрезке строго под 90 градусов и шлифовке от заусениц, зазубрин и т. д., остальных деффектов.

Соединение без разделки кромки, как показано на рис, производится со смещением детали из-под заподлицо второй кромки. При этом сварочный шов соединяет оба торца с наружной стороны, но угловые сварные соединения могут также быть дополнительно усилены и вторым швом, выполненным с внутренней стороны угла. При этом второй шов сваривает внутренние плоскости деталей, при этом увеличивается расход материала для сварки и время сварки, но получается крепчайшее сварное соединение.

Соединения с разделкой кромки применяются в случае большой толщины деталей, как и при тавровых соединениях. Односторонняя или двусторонняя разделка кромки нужна в случае, если выполняется сварка угловых соединений деталей с толщиной от 8 мм до 25 мм. При односторонней разделке выходит очень глубокий шов, в связи с этим сварку производят в 2-3-4 слоя. Двусторонняя V-образная сварка куда более экономичная и быстрая в производстве во многих случаях.

Это была статья про подготовку и состыковку сварных соединений под ручную сварку – малейшая крупинка в познании процессов сварочного производства. Отдельной темой является то, как виды сварных соединений и швов, описанных ранее, произвести тем или иным типом сварки.

Подготовка кромок сварных соединений. Машины термической резки.

I. Введение. Необходимость разделки кромок сварных соединений
Как известно, основными типами сварных соединений, выполняемых электродуговой сваркой плавлением, являются стыковые, угловые, тавровые и нахлёсточные.
При сварке плавлением металла толщиной более 5 мм наибольшей проблемой является получение гарантированного сплошного проплавления. При сварке SAW (автоматической сварке под флюсом) за счет большого тока сварки и высокой скорости подачи присадочной проволоки сплошное проплавление удается получить при толщинах листов до 20 мм, а при сварке на медной формирующей подкладке - и до 30 мм. Однако при сварке ММА (ручной сварке штучным электродом) и MIG/MAG (полуавтоматической сварке в защитных газах) толщина металла 5 мм является пределом, после которого добиться гарантированного проплавления под силу только сварщику высокой квалификации даже при условии применения многопроходной или двусторонней сварке.
Поэтому нормативной документацией устанавливается необходимость выполнения специальной разделки кромок свариваемых листов. Такая разделка выполняется как для стыковых, так и для угловых и тавровых соединений. Весьма важным обстоятельством является и то, что применение разделки кромок свариваемых деталей частот позволяет заменить двустороннюю сварку на одностороннюю, позволяя избежать излишнего тепловложения в металл, и устранить кантовку свариваемых изделий. Это особенно важно при сварке крупногабаритных конструкций и изделий сложной формы с пересекающимися сварными швами в нескольких плоскостях, таких как фермы, балки мостов, судовые конструкции.

I-образная соединение без разделки кромок (носит также название щелевой разделки)
К-образная с прямым одинарным скосом обеих кромок на одной детали с притуплением или без притупления кромки
V-образная с прямым одинарным скосом одной кромки на двух свариваемых деталях без притупления кромки
Y-образная с прямым одинарным скосом одной кромки на двух свариваемых деталях с притуплением кромки
Х-образная с прямым одинарным или двойным скосом обеих кромок на двух свариваемых деталях с притуплением или без притупления кромки
J-образная с криволинейным скосом одной кромки на одной свариваемой детали с притуплением кромки
U-образная с криволинейным скосом одной кромки на двух свариваемых деталях с притуплением кромки
J- и U-образная разделки могут быть односторонними и двусторонними. Чаще всего применяются К-, Y- и Х-образные разделки с одинарным скосом кромок, как более простые в изготовлении (впрочем Y-образную разделку в обиходе обычно называют V-образной). Также существуют формы разделок с прямыми кромками с двойным скосом. Виды различных разделок представлены на Рис. 2 - 7.
Система ГОСТ устанавливает различные формы разделки кромок и формы поперечного сечения сварного шва листовых деталей для различных толщин свариваемых деталей, видов соединений (стыковые, угловые, тавровые) и методов дуговой сварки:
ГОСТ 5264-80 Ручная электродуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14771-82 Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 8713-82 Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 16098-80 Соединения сварные из двухслойной коррозионно-стойкой стали. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 11534-75 Ручная электродуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 14806-80 Соединения сварные. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 27580-88 Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 11533-75 Автоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

Как видно из Рис. 8 и 9, важнейшими элементами подготовленных кромок, устанавливаемыми стандартами, являются угол разделки и величина притупления. Для стыковых соединений с К-, V-, и Х-образными разделками с одинарным скосом кромки угол разделки установлен 50º±5º или 27º±3º, а для соединений с подкладной пластиной - 10º÷12º. Размеры этих элементов определяют форму сварного шва и влияют на величину площади его поперечного сечения. Таким образом, угол разделки и величина притупления напрямую определяют глубину и характер сплошного проплавления, что определяет качество получаемого сварного шва.

II. Методы резки скоса кромок сварных соединений.
Сегодня в технологии подготовке скоса кромок под сварку применяются как термические, так и механические методы резки.
Термические методы - газокислородная (газопламенная), плазменная и лазерная резка.
Механические методы:
- фрезерная обработка скоса кромки,
- строгание скоса кромки,
- резка скоса кромки абразивными кругами,
- резка скоса кромки кромкорезами долбежного типа.

2.1. Термическая резка скоса кромок

Применение термической резки требует подготовленного персонала и специальных мер безопасности, главным образом из-за своей пожароопасности. Возможна резка фаски для К-, V-, и Х-образные разделки с одинарным скосом кромки. Специалистам понятно, что качество кромок, подготовленных с помощью ручной термической резки, практически никогда не соответствует требованиям ГОСТ, и кромки нуждаются в последующей обработке (как минимум зачистка грата абразивными кругами или проволочными щетками).
Газокислородная резка легированных сталей осложнена тем, что во время сгорания углеводородных газов (пропана, ацетилена) в атмосфере кислорода образуется свободный углерод и угарный газ, которые, вступая во взаимодействие с легирующими элементами (прежде всего хромом и никелем), образуют тугоплавкие карбиды; удаление карбидов из зоны резки при температурах газокислородного пламени практически невозможно. Поэтому газокислородная резка, к примеру, нержавеющих хромоникелевых сталей практически невозможна.
Плазменная резка - практически единственный способ выполнять качественную резку высоколегированных сталей и алюминиевых сплавов.
При использовании машинной резки (особенно портальных машин термической резки с ЧПУ), качество кромок выше и размеры элементов разделки могут полностью соответствовать требованиям стандартов. Однако при термической резке (особенно легированных сталей) происходит интенсивное изменение химического состава и свойств поверхностного слоя реза - науглероживание, азотирование, появление рыхлостей - а также интенсивные деформации вырезанных деталей при больших толщинах металла. Рез зачастую требует зачистки для снятия дефектного поверхностного слоя, а полученная кромка имеет пониженную свариваемость и при сварке требует сварщика высокой квалификации (не ниже 5 разряда), особенно, если сварная деталь ответственная и сварное соединение подвергается неразрушающему контролю. Применение в качестве плазмообразующего газа газовых смесей типа Ar/He2, Ar/H2, N2/H2 или хотя бы кислорода существенно снижает степень науглероживания и азотирование поверхностного слоя и делает требования последующей механической зачистки реза неактуальными.
Лазерная резка применяется для весьма ограниченного диапазона толщин из-за высокой стоимости лазеров большой мощности и сложности систем фокусировки и наведения. Так как наиболее оптимальные для лазерной резки толщины лежат в пределах от 0,5 мм до 10 мм, то необходимость в резке скоса кромки для них практически отсутствует. Ручная лазерная резка, очевидно, еще долгое время будет невозможна из-за большой массы оптических головок и высокой опасности для операторов.

2.2. Механическая резка скоса кромок

Механическая обработка позволяет получить поверхность кромки с максимально высокой точностью и качеством поверхности. После механической резки на поверхности кромки отсутствуют задиры, которые могут явиться причиной появления непроваров. Большим преимуществом механической резки является возможность получения прямых кромок с двойным скосом и кромок для J- и U-образная разделки.
Однако механическая обработка имеет много ограничений:
- низкая производительность процесса из-за существования предельной глубины обработки,
- сложность обработки кромок деталей больших размеров,
- сложность обработки деталей криволинейной формы,
- необходимость кантовки деталей при изготовлении двусторонних кромок,
- сложности при резке скоса кромки в монтажных условиях.
Резка скоса кромки профильными абразивными кругами является очень неэкологичной (шум, вибрация, выделение большого количества пыли), требует больших затрат ручного труда и не гарантирует точного соответствия получаемой кромки требованиям ГОСТ. При абразивной резке происходит выкрашивание частиц абразива (тем более интенсивное, чем менее качественные абразивные круги используются); абразивная крошка внедряется в поверхностный слой металла, который становится пластичным из-за интенсивного перегрева. Внедренная крошка имеет острые края и практически не переплавляется во время сварки из-за высокой температуры плавления абразива. После сварки частицы абразива практически гарантируют появление трещин, особенно, если сварной шов работает в условиях знакопеременных нагрузок.

III. Оборудование и инструмент для резки кромок сварных соединений плоских листовых деталей

3.1 Оборудование для термической резки скоса кромок.
Как уже было сказано ранее, основными методами термической резки, используемыми при резке скоса кромки, являются газокислородная и плазменная резка. В зависимости от степени автоматизации различают ручную, механизированную и автоматическую резку. Соответственно и используемое оборудование - ручное, механизированное и автоматическое.

3.1.a) Ручные газовые резаки
Используются для ручной газокислородной резки. Как правило, это стандартные резаки инжекторного типа. Для резки скоса кромки в монтажных условиях это чаще всего используемый метод. Существующие ограничения сводятся к установке максимальной длины газовых шлангов (не более 30 м) и невозможности резки иных материалов, кроме углеродистых и низколегированных сталей. Требует специальных мероприятий для обеспечения техники безопасности. Для повышения точности ручной резки используют различные приспособления, к примеру, роликовые насадки для резаков и различные угловые шаблоны.

3.1.b) Источники плазменной резки с ручными плазмотронами
Применяются для ручной плазменной резки. В качестве плазмообразующего газа обычно используются сжатый воздух или кислород. Наиболее удобны инверторные плазменные источники, имеющие малую массу. Единственным ограничением для применения ручной плазменной резки являются требования техники безопасности, которые не позволяют ручное использование электрических установок свыше определенного соотношения ток - напряжение. В качестве дополнительных приспособлений для резки скоса кромки используют дистанционные рамки, одеваемые на колпак плазмотрона, специальные угловые насадки, устанавливающие определенный угол скоса кромки и роликовые насадки.

3.1.c) Переносные машины термической резки.
Иногда их также называют переносными газорежущими машинами. На самом деле они могут быть оснащены как газопламенными, так и плазменными режущими горелками и используются для механизированной термической резки. Основное применение таких машин - вырезка небольших деталей и резка монтажных припусков.

Конструктивно переносная машина термической резки представляет собой самоходную каретку с регулируемым электрическим приводом, на которой размещены режущие горелки: одна или две газопламенные или одна плазменная. Резаки установлены в кронштейнах, дающих возможность вертикальной и горизонтальной регулировки, а также поворота для резки скоса кромки. Переносные машины, оснащенные одной режущей горелкой, могут использоваться для разделительной резки и резки скоса кромки для V-образной разделки без притупления кромки; оснащение машины двумя горелками позволят резать скосы кромок для Y-образной и X-образной разделок. Иногда на переносную машину устанавливается три горелки, что позволяет резать скосы кромок для К-образной разделки.
Выпускаются два типа переносных машин термической резки - легкие и тяжелые. Легкие машины имеют собственную массу до 10 кг и комплектуются одной режущей горелкой, позволяющей резать металл толщиной не более 100 мм. Тяжелые машины могут весить до 15 - 20 кг и могут комплектоваться двумя или тремя режущими горелками. Тяжелые машины также более приспособлены для комплектации оснащением для плазменной резки, которая требует более высокой скорости, чем газокислородная.

Переносные машины позволяют производить резку как прямых резов с перемещением по направляющим, так и вырезать криволинейные детали (с ручным направлением перемещения или при помощи циркульного устройства) и широко используются в монтажных устройствах.

3.1.d) Портальные машины термической резки.

Наиболее сложный вид оборудования для раскроя листового металла. На портале могут быть установлены несколько режущих суппортов, оснащенных горелками как для газокислородной, так и для плазменной резки. Оснащены компьютерными системами управления, которые позволяют вырезать детали с высокой точностью и небольшим количеством отходов. Резка скоса кромки для газокислородных и плазменных режущих суппортов осуществляется по разному. Газокислородные режущие суппорты оснащаются так называемыми трехрезаковыми блоками, которые представляют собой зубчатый сектор, установленный на суппорте и поворачивающийся вокруг вертикальной оси (см. Рис. 15). Режущие горелки крепятся на зубчатом секторе: одна горелка вертикально, две другие - по обе стороны сектора. Боковые горелки могут устанавливаться в зависимости от требуемого узла разделки.

3.2 Оборудование для механической резки скоса кромок.
Основными процессами резки скоса кромки резанием являются фрезерование, строгание и долбление. Несколько особняком стоит метод резки абразивными кругами. Обработка проводится на различных типах оборудования - стационарных и мобильных: - стационарные станки: фрезерование, строгание, долбление, резка абразивными кругам; - мобильные (передвижные) машины: фрезерование; - переносной инструмент: фрезерование, долбление, резка абразивными кругам. Нет смысла рассматривать абсолютно все виды оборудования, поэтому остановимся на наиболее часто применяемых в промышленности.

3.2.a) Кромкострогальные станки.
Применяются для обработки только прямых деталей, но при этом строгание позволяет получить скос кромки любого вида, в том числе с двойным сломом и криволинейные. Кромкострогальные станки применяют в тех отраслях промышленности, где большинство деталей имеет прямы кромки - химическое машиностроение, котлостроение, производство вагонов. Необходимо помнить, что при высоте кромки (размер h на Рис.8) больше, чем 4 мм, строгание необходимо вести за несколько проходов.

3.2.b) Кромкофрезерные станки.
В отличие от кромкострогальных, позволяют обрабатывать криволинейные детали. Обработка скоса кромки проводится либо цельными фрезами из быстрорежущей стали, либо наборными режущими головками с режущими твердосплавными пластинами. Кромкофрезерные станки различают двух видов - с перемещением фрезерной головки и с перемещением обрабатываемой детали. Станки с перемещением обрабатываемой детали более простые по конструкции. В частности, изменение угла обрабатываемого скоса кромки обычно достигается наклоном фрезерной головки относительно станины станка.

Для обработки криволинейных деталей на станках перемещением фрезерной головки используют различные системы механического отслеживания кромки детали. Кромкофрезерные станки с ЧПУ имеют весьма ограниченное применение из-за своей высокой стоимости.

3.2.c) Кромкоскалывающие станки.
Конструктивно это те же самые кромкофрезерные станки, однако обработка ведется на большой скорости специальными фрезами из быстрорежущей стали с нечетко выраженными режущими гранями. Кромкоскалывающие станки имеют большую производительность, но поверхность полученной кромки очень грубая и нуждается в дальнейшей обработке. Чаще всего кромкоскалывающие станки используют на крупных предприятиях, обрабатывающий большой объем металла, для предварительной подготовки скоса кромки на деталях больших толщин (свыше 20 мм). В дальнейшем полученная кромка доводится до нужного качества строганием, чистовым фрезерованием или абразивной обработкой.

3.2.d) Специальные кромкофрезерные головки.
Почти не используемое специальное оснащение для портальных машин термической резки с ЧПУ. Фрезерные головки с приводом вращения и профильными режущими пластинами устанавливаются на отдельный суппорт портальной машины и работает по программе, задаваемой системой ЧПУ.

3.2.e) Передвижные кромкофрезерные машины.
По технологии обработки копируют стационарные станки, отличаясь только тем, что во время обработки рабочий должен вручную перемещать машину вдоль обрабатываемой детали. Передвижные машины незаменимы при обработке деталей большой длины (прямолинейных или криволинейных) в тех случаях, когда предприятие не имеет кромкофрезерных станков или транспортировка деталей на них нецелесообразна.

3.2.f) Переносные кромкофрезерные машинки.
Это ручной механизированный инструмент, который представляет собой стандартные углошлифовальные машинки, оснащенные специальными фрезерными головками со сменными твердосплавными режущими пластинами. Позволяют резать скосы кромок для V-образной, Y-образной и J-образной разделок (за счет сменных головок с пластинами различной формы). Очень удобны при обработке деталей сложной формы с различными отверстиями, вырезами, криволинейными гранями, но требуют от рабочих наличия определенных навыков.

3.2.g) Переносной механизированный инструмент долбежного типа.
Такой инструмент под названием ручных кромкорезов или ручных фаскорезов выпускается компанией Trumpf (Германия). Способ обработки кромок долблением сравнительно недавно вошел в российскую технологическую практику и еще не слишком широко известен. Инструмент такого типа (с электрическим или пневматическим приводом) использует в работе принцип долбежного станка: нож, совершая возвратно-поступательные движения поперек кромки детали, срезает часть металла. Перемещение кромкореза вдоль края детали осуществляется вручную. При помощи долбления удается обрабатывать за один проход скосы кромок деталей довольно большой толщины - до 40 мм. При правильном использовании кромкорезов удается получить чистый скос кромки очень высокого качества - в первую очередь необходимо следить за соблюдением скорости перемещения инструмента.
Кромкорезы долбежного типа наиболее удобны при обработке кромок деталей небольшой длины, сложных криволинейных кромок (на плоских деталях, деталях с погибью, трубах, в том числе трубах с косыми резами) при работе в монтажных условиях. К недостаткам можно отнести большую массу инструмента и возможность обработки только прямых скосов.

3.2.h) Переносной электрический инструмент для абразивной обработки
В эту группу можно включить следующие виды инструменты:
- стандартные углошлифовальные машинки для резки скоса кромки абразивными кругами,
- специальные углошлифовальные машинки для резки скоса кромки абразивными кругами,
- специальные машинки для абразивной зачистки скоса кромки после строгания или фрезерования.
Абразивная зачистка после строгания или фрезерования (абразивными шлифовальными дисками или лентами) часто применяется для деталей из нержавеющих сталей или алюминиевых сплавов, так как при сварке эти материалы весьма «чувствительны» к высокой шероховатости поверхности кромки (также зачистка может вестись и на кромкофрезерных станках при оснащении их соответствующими сменными инструментальными головками). После предварительной обработки на кромкоскалывающих станках абразивная зачистка обязательна, иногда - в несколько этапов абразивными материалами различной зернистости.

IV. Сравнение и применяемость различных методов подготовки скоса кромок сварных соединений

Все вышеперечисленные способы имеют свои достоинства и недостатки и выбор технологии разделки зависит от обрабатываемых изделий и конкретных условий производства. Важно оценивать, какая из рассмотренных технологий наиболее применима на производстве и обеспечит необходимую точность, будучи при этом максимально дешевой. Для удобства сравнения особенности рассмотренных вариантов сведены в таблицу.

Сравнение методов резки скоса кромок под сварку

БИБЛИОГРАФИЯ:
1. Акулов А.И., Алехин В.П., Ермаков С.И., Полевой Г.В., Рыбачук А.М., Чернышов Г.Г, Якушин Б.Ф. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки. - М., Машиностроение, 2003.
2. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением. - М., Машиностроение, 1977.
3. Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. - Л., Машиностроение, 1987.
4. Никифоров Г.Д., Бобров Г.В., Никитин В.М., Дьяченко В.В. Технология и оборудование сварки плавлением. - М., Машиностроение, 1978.
5. Сварные конструкции: достижения и перспективы нового тысячелетия. Материалы конференции Международного института сварки 13 июля 2000 г. - М., АО «Спецэлектрод», 2000.
Также использованы фотографии и материалы компаний:
Cevisa (Испания), ESAB (Швеция), Koike (Япония), Messer C&W (Германия), Trumpf (Германия), Gerima (Швейцария), Gloor (Швейцария), Air Liquide Welding (Франция)

Рис. 7С Форма разделки кромок под сварку

Параметры разделки являются важной характеристикой, от которой зависит качество шва и общая работоспособность изделия. Поэтому для каждого способа сварки и группы изделий нормативными документами определяются требования к выполнению разделки кромок под сварку.

Форма разделки кромок характеризуются следующими основными конструктивными элементами: угол скоса кромки β; угол разделки кромок α= 2 β; притупление С; зазор b.

Скос кромки - прямолинейный наклонный срез кромки, подлежащей сварке.

Угол скоса кромки β - острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца.

Угол разделки (раскрытия) кромок α - угол между скошенными кромками свариваемых частей.

Угол скоса кромок βпри щелевой разделке изменяется в пределах от 0 до 8 градусов.

Стандартный угол разделки кромок α в зависимости от способа варки и типа сварного соединения изменяется в пределах от 60 ± 5 до 20 ± 5 градусов. Угол разделки кромок выполняется для обеспечения доступа электрода к основанию формируемого сварного шва.

Притупление кромки С - нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке.

Притупление кромок С обычно составляет 2 мм ± 1 мм. Назначение притупления - обеспечить формирование сварного шва без образования прожога (см. Дефекты сварных соединений). Иногда, в связи с конструктивными особенностями сварного соединения, значение притупления может приниматься равным нулю (С=0). В этом случае необходимо предусматривать технологические мероприятия, исключающие появление прожога (сварка на подкладке, сварка на флюсовой подушке, укладка подварочного шва – см. Выполнение швов сварных соединений).

Зазор b - кратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей.

Зазор b обычно равен 1,0 – 3,0 мм. При принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для обеспечения проплавления всей толщины свариваемых элементов в результате затекание расплавленного металла между их кромками. В отдельных случаях при той или иной технологии зазор может быть равным нулю или достигать 8-10 мм и более. Если зазор b = 0, выполняемая сварка называется сваркой без зазора, если b ≠ 0 –сваркой с зазором (или по зазору).

R назначается для обеспечения плавного сопряжения вертикальных и горизонтальных плоскостей разделки. Величина R зависит от геометрических особенностей профиля разделки.

Форма разделки кромок определяет количество необходимого дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6- 1,7 раза.

Форма разделки кромок, а также размеры параметров разделки (профиль разделки кромок, угол разделки кромок, величина зазора и притупление) зависит от свариваемого материала, толщины свариваемых элементов, и способа сварки. Параметры разделки кромок являются важной характеристикой, от которой зависит качество шва и общая работоспособность изделия. Поэтому для каждого способа сварки и группы изделий нормативными документами определяются требования к выполнению разделки кромок под сварку.

studfiles.net

Виды разделки кромок свариваемых деталей

Виды разделки кромок свариваемых деталей и зазоры между ними зависят от толщины свариваемого металла, способов сварки и видов сварных швов (стыковые, угловые). Разделка кромок и зазор между кромками должны обеспечить полный провар по всей толщине соединений. Конструкции подготовки (разделки) кромок свариваемых деталей и собственно швов сварных соединений принимаются в соответствии с указаниями следующих государственных стандартов: ГОСТ - ручная электродуговая сварка, стыковые, угловые (под прямым углом), тавровые и нахлесточные соединения; ГОСТ - ручная электродуговая сварка, соединения под острым и тупым углами; ГОСТ - автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, стыковые угловые (под прямым углом) и нахлесточные соединения; ГОСТ - автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом, соединения под острым и тупым углом; ГОСТ - электрошлаковая сварка, стыковые, угловые и тавровые соединения; ГОСТ - электрозаклепочные соединения.

Согласно ГОСТ, для сварных швов, выполняемых электродуговой сваркой в среде углекислого газа проволокой диаметром 0,8-1,2 мм, основные типы сварных соединений и их конструктивные элементы разрешается принимать по данным ГОСТ, т. е. как при ручной электродуговой сварке.

При сварке элементов строительных конструкций встык наиболее часто встречаются кромки с У- и Х-образными симметричными разделками, а также кромки без разделки. Значительно реже применяются чашеобразная, К-образная, несимметричная Х-образная и другие виды разделок.

Стыковые швы без разделки кромок имеют наименьший объем наплавленного металла и могут быть применены при ручной сварке для деталей толщиной до 6-8 мм, при полуавтоматической сварке в углекислом газе до 10 мм, а при автоматической сварке под флюсом - до 30 мм. При электрошлаковой сварке кромки деталей любой толщины не обрабатывают и варят при зазоре 20-30 мм.

У-образную разделку кромок рекомендуется применять при ручной сварке деталей толщиной от 8 до 30 мм, при сварке деталей в среде углекислого газа толщиной 12-24 мм и при автоматической сварке под флюсом толщиной более 30 мм Х-образная разделка является двухсторонней.

У-образная разделка применяется для стыков, которые в процессе сварки можно кантовать. При Х-образной разделке стыковые швы имеют меньший объем наплавленного металла, а обработка таких кромок требует больших затрат труда, чем при У-образной разделке.

Подготовка кромок при сварке угловых швов также может быть выполнена без разделки и с разделкой кромок. При разработке технологического процесса важное значение имеют правильно выбранные режимы сварки, так как они прежде всего определяют качество и производительность сварочных работ. Режим сварки характеризуют сила и плотность сварочного тока, скорость подачи проволоки и сварки, количество слоев швов, напряжение, на дуге. При разработке технологического процесса должны быть определены также сварочные материалы.

www.prosvarky.ru

Виды сварочных швов и соединений | Типы сварных швов

Сварочные швы – зоны сварных соединений, которые образованы первоначально расплавленным, а затем кристаллизованным при остывании металлом.

Параметры сварочных швов

Срок службы всей сварочной конструкции зависит от качества сварочных швов. Качество сварки характеризуется следующими геометрическими параметрами сварного шва:

• Ширина – расстояние между его краями;
• Корень – внутренняя часть, противоположная его внешней поверхности;
• Выпуклость – наибольший выступ от поверхности соединяемого металла;
• Вогнутость – наибольший прогиб от поверхности соединяемого металла;
• Катет – одна из равных сторон треугольника, вписанного в поперечное сечение двух соединяемых элементов.

Какие бывают сварочные швы и соединения, классификация

В таблице 1 приведены основные типы сварочных соединений, сгруппированные по форме поперечного сечения.

	Сварные соединения и швы	Особенности расположения	Основное применение	Примечание
1	Стыковые	Соединяемые детали, элементы находятся в одной плоскости.	Сварка конструкций из листового металла, резервуаров и трубопроводов.	Экономия расходных материалов и времени на сварку, прочность соединения. Тщательная подготовка металла и выбор электродов.
2	Угловые	Соединяемые детали, элементы расположены под любым углом относительно друг друга.	Сварка емкостей, резервуаров.	Максимальная толщина металла 3 мм.
3	Нахлесточные	Параллельное расположение деталей.	Сварка конструкций из листового металла до 12 мм.	Большой расход материала без тщательной обработки.
4	Тавровые (буквой Т)	Торец одного элемента и боковая часть другого находятся под углом	Сварка несущих конструкций.	Тщательная обработка вертикального листа.
5	Торцовые	Боковые поверхности деталей примыкают друг к другу	Сварка сосудов без давления	Экономия материала и простота исполнения

Рекомендуем! Как варить полуавтоматом без газа

По способу выполнения:

• Двухсторонние – сварка с двух противоположных сторон с удалением корня первой стороны;
• Однослойные – выполнение за один «проход», с одним наплавленным валиком;
• Многослойные – число слоев равно числу «проходов». Применяется при большой толщине металла.

По степени выпуклости:

• Выпуклые - усиленные;
• Вогнутые - ослабленные;
• Нормальные - плоские.

На выпуклость шва влияют используемые сварочные материалы, режимы и скорость сварки, ширина разделки кромок.

По положению в пространстве:

• Нижние – сварка ведется под углом 0° - наиболее оптимальный вариант, высокие производительность и качество;
• Горизонтальные - сварка ведется под углом от 0 до 60° требуют повышенной
• Вертикальные- сварка ведется под углом от 60 до 120° квалификации сварщика;
• Потолочные – сварка ведется под углом от 120 до 180° - наиболее трудоемкие, небезопасные, сварщики проходят специальное обучение.

По протяженности:

• Сплошные – самые распространенные;
• Прерывистые – негерметичность конструкции.

Виды сварных соединений и швов по взаимному расположению:

• Расположены по прямой линии;
• Расположены по кривой линии;
• Расположены по окружности.

По направлению действующего усилию и вектору действия внешних сил:

• фланговые – вдоль оси сварного соединения;
• лобовые – поперек оси сварного соединения;
• комбинированные – сочетание фланговых и лобовых;
• косые –под некоторым углом к оси сварного соединения.

Виды сварных швов по форме свариваемых изделий:

• на плоских поверхностях;
• на сферических.

Виды швов зависят также от толщины рабочего материала и от длины самого стыка:

• короткие - не > 25 см, при этом сварка производится способом «за один проход»;
• средние - длиной

Рекомендуем! Как сварить нержавейку инвертором своими руками

Все протяженные швы обрабатываются обратно-ступенчатым способом, от центра к краям.

Разделка кромок под сварку

Для создания прочного и качественного сварного шва кромки соединяемых изделий проходят необходимую подготовку и им придается определенная форма (V, X, U, I, K, J, Y – образная). Во избежание прожога подготовку кромок можно выполнять при толщине металла не менее 3 мм.

Порядок подготовки кромок:

1. Очищение краев металла от ржавчины и загрязнений;
2. Снятие фасок определенного размера – в зависимости от способа сварки;
3. Величина зазора – в зависимости от типа сварных соединений.

Параметры подготовки кромок:

В таблице 2 приведены особенности подготовки кромок в зависимости от толщины металла.

Таблица 2

№,п/п	Толщина металла, мм	Разделка кромки	Угол, α	Зазор b,мм	Притупление кромок c, мм
1	3-25	Односторонняя V-образная	50	-	-
2	12-60	Двухсторонняя X-образная	60	-	-
3	20-60	Односторонняя, двухсторонняя U-образная	-	2	1-2
4	>60	I-образная	-	-	-

svarkagid.ru

Конструктивные элементы разделки кромок

РАЗДЕЛКА ДВУХ КРОМОК

α - угол разделки кромок (60-90°)

β - угол скоса кромки (30-50°)

b - зазор (1-4 мм) в зависимости от толщины свариваемого металла

При сварке плавящимся электродом зазор b обычно составляет 0-5 мм. Чем больше зазор, тем глубже проплавление металла

с - притупление кромок (1-3 мм) в зависимости от толщины свариваемого металла

Х - образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавляемого металла в 1,6-1,7 раза

СМЕЩЕНИЕ СВАРИВАЕМЫХ КРОМОК

Δ - смещение свариваемых кромок одна относительно другой.

РАЗДЕЛКА КРОМОК ПОД СВАРКУ

Разделка кромок - придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы.

Разделка кромок под сварку выполняется с целью обеспечения:

Провара по всей толщине свариваемых элементов;

Доступа сварочного инструмента к корню шва.

По форме разделки кромок под сварку различают сварные соединения без разделки кромок, с отбортовкой и с разделкой кромок под сварку. Кроме того, сварные соединения с разделкой кромок подразделяются на сварные соединения с односторонним скосом одной или двух кромок (односторонняя разделка одной или двух кромок) и сварные соединения с двусторонним скосом одной или двух кромок (двусторонняя разделка одной или двух кромок).

При выборе формы разделки кромки следует учитывать, что наиболее экономичным является сварное соединение без скоса кромок. В случае выполнения разделки кромок более простой в исполнении по сравнению с U – образной является разделка кромок с прямолинейным скосом кромок (V, К, Х – образные). В сравнении с односторонней разделкой кромок более технологичными являются К- и Х-образные двусторонние. Однако К- и Х-образные двусторонние могут быть реализованы при возможности доступа сварочного инструмента к обеим сторонам изделия.

Конструктивные элементы формы разделки кромок.

Конструктивные элементы формы разделки кромок зависят от конструктивных особенностей свариваемых элементов, а также от диаметра электродного материала (размеры разделки кромок должны обеспечивать доступ электрода или сварочной проволоки к корню шва).

Форма разделки кромок характеризуются следующими основными конструктивными элементами: зазор b, притупление С, угол скоса кромки β и угол разделки кромок α.

Угол скоса кромки β.

Скос кромки - прямолинейный срез кромки, подлежащей сварке.

Угол скоса кромки - острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца.

Угол скоса кромки β изменяется в пределах от 30 ± 5 до 10 ± 5 градусов. При разделке одной кромки угол скоса кромки может составлять 45 градусов.

Угол разделки кромок - угол между скошенными кромками свариваемых частей. Угол разделки кромок α= 2 β. Угол разделки кромок выполняется для обеспечения доступа электрода к основанию шва.

Притупление кромки - нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. Назначение притупления - обеспечить правильное формирование сварного шва и предотвратить прожоги в корне шва. Притупление кромок С обычно составляет 2 мм ± 1 мм. Иногда, в связи с конструктивными особенностями сварного соединения, значение притупления может приниматься равным нулю (С=0). В этом случае необходимо предусматривать технологические мероприятия, исключающие появление прожога (сварка на подкладке, сварка на флюсовой подушке, укладка подварочного шва, применение замкового соединения).

Зазор - кратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей. Зазор b обычно равен 1,0 - 3 мм, так как при принятых углах разделки кромок наличие зазора необходимо для провара корня шва, но в отдельных случаях, при той или иной технологии, зазор может быть равным нулю или достигать 8-10 мм и более. Если зазор b = 0, выполняемая сварка называется сваркой без зазора, если b ≠ 0 –сваркой с зазором (или по зазору).

БЕЗ РАЗДЕЛКИ КРОМОК

§ 28. Подготовка металла под сварку

Подготовка поверхности металла под сварку. При подготовке деталей под сварку поступающий металл подвергается правке, разметке, наметке, резке, подготовке кромок под сварку, холодной или горячей гибке.
Металл правят либо вручную, либо на различных листоправильных вальцах. Ручную правку выполняют на чугунных или стальных правильных плитах ударами кувалды или с помощью ручного винтового пресса. Угловая сталь правится на правильных вальцах (прессах), двутавры и швеллеры - на приводных или ручных правильных прессах.
Разметка и наметка - это такие операции, которые определяют конфигурацию будущей детали. Механическая резка применяется для прямолинейного реза листов, а иногда для криволинейного реза листов с использованием для этой цели роликовых ножниц с дисковыми ножами. Углеродистые стали разрезают газокислородной и плазменно-дуговой резкой. Эти способы могут быть ручными и механизированными. Для резки легированных сталей, цветных металлов может применяться газофлюсовая или плазменно-дуговая резка.
Основной металл и присадочный материал перед сваркой должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, влаги, окалины и различного рода неметаллических загрязнений. Наличие указанных загрязнений приводит к образованию в сварных швах пор, трещин, шлаковых включений, что приводит к снижению прочности и плотности сварного соединения.
Подготовка кромок под сварку. К элементам геометрической формы подготовки кромок под сварку (рис. 25) относятся угол разделки кромок α, притупление кромок S, длина скоса листа L при наличии разности толщин металла, смещение кромок относительно друг друга б, зазор между стыкуемыми кромками а.

Рис. 25. Элементы геометрической формы подготовки кромок под сварку (а) и шва (б):
в - ширина шва, h - высота шва, К - катет шва

Угол разделки кромок выполняется при толщине металла более 3 мм, поскольку се отсутствие (разделки кромок) может привести к непровару по сечению сварного соединения, а также к перегреву и пережогу металла; при отсутствии разделки кромок для обеспечения провара электросварщик должен увеличивать величину сварочного тока.
Разделка кромок позволяет вести сварку отдельными слоями небольшого сечения, что улучшает структуру сварного соединения и уменьшает возникновение сварочных напряжений и деформаций.
Зазор, правильно установленный перед сваркой, позволяет обеспечить полный провар по сечению соединения при наложении первого (корневого) слоя шва, если подобран соответствующий режим сварки.
Длиной скоса листа регулируется плавный переход от толстой свариваемой детали к более тонкой, устраняются концентраторы напряжений в сварных конструкциях.
Притупление кромок выполняется для обеспечения устойчивого ведения процесса сварки при выполнении корневого слоя шва. Отсутствие притупления способствует образованию прожогов при сварке.
Смещение кромок создает дополнительные сварочные деформации и напряжения, тем самым ухудшая прочностные свойства сварного соединения. Смещение кромок регламентируется либо ГОСТами, либо техническими условиями. Кроме того, смещение кромок не позволяет получать монолитного сварного шва по сечению свариваемых кромок.
ГОСТ 5264-80 предусматривает для стыковых соединений формы подготовленных кромок, представленные на рис. 26; для угловых соединений - на рис. 27; тавровых – на рис. 28 и нахлесточных - на рис. 29.

Рис. 26. Форма подготовленных кромок под сварку для стыковых соединений

Рис. 27. Форма подготовленных кромок под сварку для угловых соединений

Рис. 28. Форма подготовленных кромок под сварку для тавровых соединений

Рис. 29. Форма подготовленных кромок под сварку для нахлесточных соединений

Подготовку кромок под сварку выполняют на механических станках - токарных (обработка торцов труб), фрезерных, строгальных - обработка листов и т. д., а также применением термической резки. Листы, трубы, изготовленные из углеродистых сталей, обрабатываются газокислородной резкой. В качестве горючих газов могут служить ацетилен, пропан, коксовый газ и т. д. Цветные металлы, а также нержавеющие стали обрабатываются плазменной резкой.
Перед сваркой особо ответственных конструкций торцы труб или листов после газокислородной резки обрабатывают дополнительно механическим путем; это делается для того, чтобы избежать каких-либо включений в металле.
Требования к сборке металлических деталей перед сваркой. Применяемые сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать доступность к местам установки деталей и прихваток, к рукояткам фиксирующих и зажимных устройств, а также к местам сварки. Эти приспособления должны быть также достаточно прочными и жесткими, обеспечивать точное закрепление деталей в нужном положении и препятствовать их деформированию в процессе сварки. Кроме того, сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки и сварки: наименьшее число поворотов при наложении прихваток и сварных швов; свободный доступ для проверки размеров изделий и их легкий съем после изготовления; безопасность сборочно-сварочных работ.
Любая сборочная операция не должна затруднять выполнение следующей операции. Поступающие на сборку детали должны быть тщательно проверены; проверке подлежат все геометрические размеры детали и подготовленная форма кромок под сварку.
Сборка сварных конструкций, как правило, осуществляется либо по разметке, либо с помощью шаблонов, упоров, фиксаторов или специальных приспособлений - кондукторов, облегчающих сборочные операции. Подготовку и сборку изделий под сварку выполняют с соблюдением следующих основных обязательных правил:
притупление кромок и зазоры между ними должны быть равномерными по всей длине;
кромки элементов, подлежащих сварке, и прилегающие к ним места шириной 25-30 мм от торца кромки должны быть высушены, очищены от грата после резки, масла, ржавчины и прочих загрязнений;
во избежание деформаций прихватку следует выполнять качественными электродами через интервал не более 500 мм при длине одной прихватки 50-80 мм;
для обеспечения нормального и качественного формирования шва нужно в начале и в конце изделия прихватывать планки.