Конструктивное оформление и техника выполнения угловых швов и швов других типов

Угловые швы могут быть однослойными и многослойными (рис 5-38, а, в) В некоторых случаях в угловых швах тавровых соединений требуется полный провар одного из соединяемых элементов (рис 5-39, а—в) Прочность углового шва зависит от его длины, механических свойств металла шва и величины расчетного параметра, определяющего наименьшее сечение, по которому происходит разрушение соединения

Однослойные угловые швы. Эти швы получают за счет вводимого в сварочную ванну дополнительного металла, заполняющего угол между сопрягаемыми деталями (так называемая внешняя часть шва), и основного металла, образующего внутреннюю часть шва (рис 5-40) Отношение между этими частями зависит от способа и режима сварки Наиболее часто применяют однослойные угловые швы без полного провара Конфигурацию однослойного углового шва определяют такие параметры, как катеты внешней части шва k, глубина проплавления по месту сопряжения свариваемых деталей s, расчетный параметр шва /z, толщине шва #, ши­рина шва 6, коэффициент формы шва *ф (рис 5-41), площадь проплавления основного металла, площадь внешней части шва и суммарная площадь шва.

-

При сварке вручную покрытыми электродами и полуавтомати­ческой сварке в углекислом газе и под флюсом на токах до 250 А сечение шва образуется в основном за счет его внешней части (рис 5-42, а). При этом расчетный параметр шва равен QJk, а коэффициент формы шва приближается к 2

При полуавтоматической сварке под флюсом и в углекислом газе проволокой сплошного сечения на токах более 250 А без поперечного колебания электрода и при сварке специальными покрытыми электродами, обеспечивающими глубокое проплавление основного металла, на характерных для рассматриваемых случаев режимах шов формируется за счет внешней части и про­вара основного металла (рис 5-42, б). Расчетный параметр такого шва равен 0,85£, а коэффициент формы шва изменяется в преде­лах 1,5—1,6. При автоматической сварке под флюсом на харак­терных для этого случая режимах глубина проплавления увели­чивается (рис. 5-42, в) и расчетный параметр достигает значения l,0fe Коэффициент формы шва составляет 1,3—1,4 Характер формирования и разрушения швов, сварных различными спо­собами, ясен из рис 5-43 Зависимость между расчетным пара­метром и катетом швов, выполненных различными способами (рис. 5-44), рас­пространяется на многослойные и одно­слойные швы, сваренные вручную, и однослойные швы, сваренные под флюсом и в  углекислом газе. Штриховой линией

на рис. 5-44 обозначены случаи," когда однослойный шов может быть выполнен только в положении в лодочку. Для нормального формирования угловых швов при сварке в угол максимальные размеры катетов не должны превышать h9 мм. В случае сварки в лодочку максимальные размеры катетов составляют 16 мм при автоматической сварке под флюсом и 12 мм при полуавто­матической сварке под флюсом и в углекислом газе и при руч­ной дуговой сварке. Швы большого сечения сваривают в не­сколько слоев.

Путем применения специальных режимов сварки величину расчетного параметра шва можно довести до l,3fe, для данного случая ^ 1. Швы со столь малым значением коэффициента формы даже при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей обладают пониженной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Поэтому режимы сварки, обеспечивающие такое формирование шва, не находят пока практического применения. Все сказанное справедливо для случая сварки сталей, для которых увеличение доли участия основ­ного металла в металле шва не оказывает отрицательного влияния на его свойства (стойкость против трещин, механические свойства и др.).

Увеличение проплавления основного металла при механизиро-

ванных способах сварки позволяет уменьшить сечение внешней части шва, что дает значительный экономический эффект. Дан­ные о размерах внешних катетов швов, при которых обеспе­чивается равнопрочность однослойных угловых швов, выполнен­ных различными способами дуговой сварки на типичных для них режимах, приведены на рис. 5-44. Швы сваривают в поло­жении  в лодочку или в угол (рис. 5-45, а—в).

При сварке угловых швов трудно обеспечить поджатие флюсомедной, асбестовой или другой подкладки к основанию шва. Сварку, как правило, несмотря на принципиальную возможность применения подкладок, ведут на весу. Поэтому зазор между деталями при сварке в положении в лодочку, вручную покры­тыми электродами и полуавтоматом под флюсом и в защитном газе не должен превышать 2 мм, а при автоматической сварке под флю­сом 1,5 мм. При сварке шва в угол зазор не должен превышать 3 мм. Места с увеличенным зазором обычно подваривают беглым швом вруч­ную или же механизированным спосо­бом со стороны, обратной наложению первого шва Подварочный слой пере­варивают при наложении основного шва

При автоматической сварке нахле-сточного соединения при толщине верх­него листа до 8  мм   возможна   сварка

углового шва вертикальным электродом с оплавлением кромки (рис. 5-45, г). При механизированной сварке прерывистые швы заменяют, как правило, сплошными швами меньшего сечения.

При двусторонней автоматической сварке под флюсом угловых швов тавровых соединений за счет выбора режима можно обеспе­чить полный провар стенки без разделки кромок при толщине ее до 14 мм при однодуговой сварке и до 18 мм при многодуговой сварке (см. рис. 5-39, а). При большей толщине стенки и выпол­нении шва в один слой необходимо прибегать к разделке кромок или установлению обязательного зазора. Эти меры позволяют увеличить толщину провариваемого листа до 17 и 21 мм соответ­ственно.

При полуавтоматической сварке под флюсом и в углекислом газе проволокой сплошного сечения можно достичь полного про-вара при толщине металла до 8 мм без разделки кромок и до 11 мм при разделке кромок или обязательном зазоре. Получение гаран­тированного провара стенки в производственных условиях — весьма сложная задача. Для направления участка максимального провара по месту сопряжения деталей рекомендуется сдвигать ось электрода на стенку или выполнять сварку в положении не­симметричной лодочки (см. рис. 5-45, б). Для повышения произ­водительности следует увеличивать провар основного металла, количество вводимого в шов за единицу времени дополнительного металла и учитывать реальные механические свойства однослой­ных угловых швов, которые при сварке обычными сварочными проволоками значительно превосходят учитываемые при расчете.

Многослойные угловые швы. Многослойные угловые швы в большинстве случаев также выполняют без полного провара одного из элементов. Для многослойных угловых швов, свари­ваемых вручную и механизированными способами на токах до 250 А, расчетный параметр шва определяют из зависимости h = — 0,7&. Для швов, выполняемых механизированной сваркой на токах более 250 А, сечение шва может быть несколько уменьшено

за счет провара, обеспечиваемого по месту сопряжения соединяе­мых  элементов  при  наложении  первого слоя,

Зависимость между катетами равнопрочных многослойных угловых швов, выполненных на низкоуглеродистых и низколеги­рованных сталях вручную и механизированными способами, приведена на рис. 5-46, а, б. Размеры катетов первого слоя при­няты в соответствии с данными, приведенными на стр. 202. Много­слойный шов, сваренный вручную, на участке, обозначенном штриховой линией, может быть заменен однослойным швом, выполненным механизированными способами. При электрошла­ковом процессе угловые швы тавровых соединений любого сечения сваривают за один проход с полным (рис. 5-47) или неполным проваром стенки.

Техника сварки многослойных угловых швов при положении в лодочку не отличается от сварки стыковых швов. При выпол­нении швов в угол техника сварки значительно усложняется, так как требуется точное ведение электрода по оси соединения. Отклонение конца электрода в этом случае не должно превышать ±1 мм. Угол наклона электрода поперек шва обычно составляет 20—30° к вертикали. Резкое смещение электрода в сторону вер­тикального элемента вызывает образование подрезов и наплывов. При смещении электрода в другую сторону наблюдается натек металла  на горизонтально   расположенный   элемент.

число слоев определяют по формуле

— площадь сечения  части   шва,  образованного за  счет

электродного металла, мм2; Fc — площадь сечения слоя, мм2; ky— коэффициент, учитывающий увеличение сечения шва за счет зазоров, обычно равный 1,2.

Максимальное значение Fc выбирают по технологическим соображенийм.

В некоторых случаях при сварке тавровых соединений, рабо­тающих в условиях знакопеременных нагрузок, проектом преду­смотрен полный провар стенки. Чтобы добиться полного провара стенки (кроме условий, оговоренных ранее), производят разделку кромок и заварку образовавшейся полости в несколько слоев (см. рис 5-39, б, в).

Односторонняя раздеяка кромок и наличие выступающей полки затрудняют проплавление вершины соединения и получе­ние благоприятной в отношении стойкости против кристаллиза­ционных трещин формы провара. Поэтому достижение надлежа­щего jt стабильного качества при сварке тавровых и угловых соеди­нений с полным проваром является сложной задачей, требующей весьма тщательного выполнения всех (особенно первого) слоев. При электрошлаковом процессе техника выполнения углового шва с полным проваром стенки сходна с техникой сварки стыкового шва.

Производительность по основному бремени при сварке угловых  швов, так же как для стыковых швов, характеризуется временем, затрачиваемым на его выполнение, или скоростью сварки. При однослойной сварке скорость ее равна скорости передвижения источника теплоты. При многослойной сварке скорость опреде­ляется по формуле (5-1). Повышения производительности при сварке однослойных угловых швов можно достичь путем умень­шения внешней части шва за счет увеличения глубины проплав-ления по месту сопряжений полки и стенки (величина s на рис. 5-41), увеличения количества вводимого в шов за единицу времени дополнительного металла и учета реальной прочности металла шва, которые, как показывают статистические данные, зна­чительно превышают расчетные. Пути повышения производитель­ности при сварке угловых многослойных швов те же, что и при стыковых   многослойных   швах (см. рис. 5-10).

Прорезные швы. При сварке прорезных швов должно быть обеспечено плотное прижатие листов друг к другу. Если зазор превышает 1,0—1,5 мм, возможны прожог верхнего листа и вытекание сварочной ванны в зазор между соединяемыми эле­ментами. Выполнение прорезных швов возможно при автомати­ческой сварке под флюсом при толщине верхнего листа не более 12 мм. Сложность сборки под сварку (необходимость обеспечить малый зазор между листами) и трудности контроля качества и исправления дефектных участков приводят к тому, что прорезные швы находят весьма ограниченное применение Хорошие резуль­таты получают при выполнении прорезных швов электроннолу­чевым процессом.

Электрозаклепки. При сварке электрозаклепками нахлесточ-ного соединения зазор между сопрягаемыми листами не должен превышать 1 мм. Диаметр отверстия в верхнем листе должен не менее чем на 4—5 мм превышать диаметр сварочной проволоки. Возможна сварка электрозаклепками без образования отверстия в верхнем листе. Диаметр электрозаклепки обычно принимают равным двум-четырем толщинам свариваемого металла. Сварку электрозаклепок производят с подачей проволоки или без нее. Во втором случае дуга горит до естественного обрыва. При сварке тонколистовых конструкций применяют точечные угловые швы, состоящие из отдельных, расположенных друг от друга на опре­деленных расстояниях точек. Сварку таких швов выполняют полуавтоматом под флюсом или в углекислом газе. Держатель перемещают от точки к точке без обрыва дуги.