Конструктивные элементы сварных соединений

Каждый способ сварки плавлением имеет свою проплавляющую способ-ность и предельную толщину свариваемого металла за один проход без раз-делки кромок. Например, ручной дуговой сваркой покрытыми электродами можно проплавить за один проход 5...7 мм. При сварке деталей большей тол-щины приходится делать разделку кромок для того, чтобы можно было про-плавить сначала корневой слой и потом, заполняя остальное сечение разделки, сварить соединение по всей толщине.

Разделка кромок - придание кромкам, подлежащим сварке, не обходи-мой формы удалением части металла кромок. Но разделку кромок приходится делать еще и для обеспечения качественной обратной стороны шва при одно-сторонней сварке без подкладок на весу.

При сварке на мощных режимах возможные прожоги, а также превы-шенне ширины обратной стороны шва и его выпуклости больше величин, до-пускаемых ГОСТом или нормативным документом. Поэтому, например, не-смотря на возможность проплавлять ручной дуговой сваркой электродами толщину 5...7 мм в зависимости от марки электрода, ГОСТ 5264-80 и ГОСТ16037-80 рекомендуют делать обработку кромок, начиная с толщины 3 мм. При сварке на малых режимах, обеспечивая малые размеры сварочной ванны, можно получить необходимые стандартами малые размеры обратной стороны шва за счет удержания силами поверхностного натяжения малого объема жидкого металла сварочной ванны.

Форму разделки кромок при прямолинейном наклонном срезе кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных пара-метров (рис. 1.11, а - д): зазор - b, притупление - с (нескошенная часть торца кромки), угол скоса кромки - β (острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца) и угол обработки кромок - α (угол между скошенными кромками свариваемых частей), равный (β или 2 β).

Рисунок 1.11 - Конструктивные элементы разделки кромок и сборки кромок под сварку.

Разделка кромок обеспечивает доступ электрода и дуги в глубь соедине-ния для полного проплавлення кромок на всю их толщину. Так как форма раз-делки кромок определяет количество необходимого дополнительного металла для заполнения разлелки, стремятся выполнять минимальную площадь раз-делки. Сварные соединения с Х- образной разделкой кромок (рис.1.11, д) для двусторонней сварки имеют преимущества над соединениями с V- образной разделкой кромок для односторонней сварки (рис. 1.11, г), так как при одной и той же толщине свариваемого метала будет ниже в 1,6...1,7 раза объем нап-лавленного металла и затрата сварочных материалов (электродов, электродной проволоки и флюса). В первом случае будет значительно выше призводитель-ность сварки, а также меньшие деформации и напряжения в сварочном изде-лии.

Параметры разделки кромок являются важными характеристиками свар-ного соединения, от которых зависит качество, экономичность, прочность и работоспособность сварного изделия, и потому для каждого способа сварки и для каждой группы изделий (объектов) определены ГОСТАми, отраслевыми стандартами и нормативными документами на выполнение сварочных работ на данном объекте.

ГОСТ 5264-80 "Ручная дуговая сварка. Соединения сварные" устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых ручной дуговой сваркой покрытыми электродами толщиной от 1 до 175 мм во всех пространственных положениях. Стандарт не распространяется на сварные соединения стальных трубопроводов.

ГОСТ 8713-79 "Сварка под флюсом. Соединения сварные" распростра-няется на соединение из сталей, а также сплавов на железоникелевой и нике-левой основах, выполняемых сваркой под флюсом, и устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений. Стандарт распространяется на автоматическуюи механизированную сваркуя под флюсом на весу, на флюсовой, флюсомедной и остающейся подкладках; на медном ползуне и на подварочному шве стыковых, нахлесточных, угловых и тавровых соединений толщиной от 1,5 до 160 мм.

Стандарт предусматривает одностороннюю сварку стыковых швов без разделки кромок на подкладке листов толщиной до 20 мм, а при двусторонней сварке листов толщиной до 32 мм. При сварке больших толщин без разделки кромок через значительное количество наплавленного металла внешняя часть шва оказывается чрезмерно большой и неблагоприятной формы. При сварке с разделкой кромок притупления кромок делают большей величины (см. рис. 1.11, з), чем при ручной дуговой сварке (см. рис. 1.11, е), вследствие большей проплавляющей способности при сварке под флюсом. Прямолинейный скос кромок применяют для листов толщиной до 60 мм, а при большей толщине - криволинейный или ступенчатый, обеспечивающий меньшую площадь разелки, меньший объем наплавленного металла и меньшие сварочные деформации.

ГОСТ 15164-78 "Электрошлаковая сварка. Соединения сварные" устанав-ливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соедине-ний из сталей (кроме коррозионностойких) при сварке проволочным электро-дом, плавящимся мундштуком и электродом, сечение которого соответствует по форме поперечному сечению сварочного пространства (рис. 1.12, г) для толщины 30... 800 мм при длине прямолинейных и кольцевых швов до 10000 мм. При электрошлаковой сварке используют наиболее простые формы подго-товки кромок (рис. 1.12). Сварные соединения переменного сечения и перемен-ной кривизны (рис. 1.12, г) допускается сваривать с выравниванием до прямо-угольника.

Стандарт рекомендует расчетный зазор b_р- условный зазор между двумя собранными под сварку деталями без учета сближения или расхождения свари-ваемых деталей при усадке сварного шва, на основании которого рассчитывают размеры свариваемых деталей. Кроме этого стандарт устанавливает толщину и ширину остающейся подкладки, ширину шва и размеры рабочей поверхности устройств, формирующих шов.

ГОСТ 14771-76 "Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные" устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соеди-нений из стали, а также сплавов на железоникелевой и никелевой осно-вах, выполняемых дуговой сваркой плавящимся электродом в углекислом газе и его смесях с кислородом, в инертных газах и их смесях с углекислым газом и кислородом, а также неплавящимся электродом в инертных газах с присадоч-ным и без присадочного металла. устаанавливает основные типы, конструктив-ные элементы и размеры сварных соединений из сталей (кроме коррозионно-стойких) при сварке проволочным электродом, плавящимся мундштуком и электродом, сечение которого соответствует по форме поперечному сечению сварочного пространства (рис. 1.12, г) для толщины 30... 800 мм при длине прямолинейных и кольцевых швов до 10000 мм. При электрошлаковой сварке используют наиболее простые формы подготовки кромок (рис. 1.12). Сварные соединения переменного сечения и переменной кривизны (рис. 1.12, г) допус-кается сваривать с выравниванием до прямоугольника.

ГОСТ 14806-80 "Швы сварных соединений. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов" устанавливает основные типы, форму и размеры подго-товки кромок и выполненных сварных швов при ручной и механизированной сварке в защитных газах конструкций из алюминия и его сплавов.

ГОСТ 16098-80 "Соединения сварные из двухслойной коррозионностой-кой стали" устанавливает основные типы, форму и размеры подготовки кромок и выполненных сварных швов, выполняемых ручной дуговой сваркой, автомати-ческой сваркой под флюсом на весу и на флюсовой подушке, дуговой сваркой в защитных газах и электрошлаковой сваркой.

Форма свариваемых элементов и их взаимное расположение влияют на условия сварки, проплавление и форму получаемого шва. Из-за этого возни-кают разные условия для проплавления и теплоотвода в свариваемые кромки, которые иногда требуют особой подготовки кромок и зазоров для обеспечения качественного шва. Поэтому разработаны ГОСТы для сварки труб и элементов, расположенных под острыми и тупыми углами.

ГОСТ 16038-80 "Швы сварных соединений трубопроводов из меди и медноникелевого сплава" определяет форму и размеры разделки кромок и свар-ного шва при механизированной сварке.

ГОСТ 11533-75 "Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами" устанавли-вает основные типы, конструктивные элементы и размеры разделки кромок и шва соединений конструкций из углеродистых и низколегированных сталей с расположением свариваемых деталей под острыми и тупыми углами.

ГОСТ 27580-88 "Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами" распрос-траняется на сварку деталей толщиной от 0,8 до 60 мм (включительно) ручной, полуавтоматической и автоматической дуговой сваркой неплавящимся элект-родом в инертных газах с присадочным металлом, полуавтоматической и авто-матической дуговой сваркой плавящимся электродом, а также автоматической сваркой неплавящимися электродами трехфазной дугой с присадочным метал-лом.

ГОСТы не регламентируют технологию сборки и сварки конкретных из-делий. Последовательность операций, сборочное и сварочное оборудование, количество и размеры прихваток, количество и последовательность наложения слоев, режимы сварки каждого слоя для различных способов сварки опреде-ляют отраслевые стандарты на сварку изделий конкретного типа: ведомствен-ные строительные нормы (ВСНы), строительные нормы и правила (СНиПы), руководящие документы (РД), отраслевые стандарты (ОСТы) и другие нор-мативные документы.

Эти документы определяют также технологию очистки кромок и приле-гающей к ним поверхности основного металла, вырезку деталей и способы под-готовки кромок (механической обработкой на прессножницах, кромкострога-льных или фрезерных станках; газокислородной или плазменной резкой), точ-ность подготовки кромок. В них указывается также необходимость и виды об-работки кромок после резки (химическим травлением, шлифовальными кру-гами, металлическими щетками или другими инструментами и способами). Только обязательное выполнение всех указанных в нормативных документах операций и режимов определяет требуемое качество сварных соединений.