Сварка кольцевых швов: Техника сварки стыковых, тавровых и угловых швов

Техника сварки стыковых, тавровых и угловых швов

  Сварка стыковых соединений является достаточно проблематичной задачей, при отсутствии необходимых знаний. Поэтому, следует знать, как правильно выполняется сварка таких соединений. Как правило, все стыковые соединения выполняются с одной или же с двух  сторон. Для того чтобы избавиться от прожогов, используют съемные или же дополнительные прокладки, которые предотвращают этот процесс. Остающиеся подкладки, как правило, делают из стальных полосок, толщина которых примерно равна 2-4 мм, а ширина – порядка 30-40 мм. Съемные же подкладки изготавливаются из материалов, которые не плавятся во время сварки, таким образом, такие материалы обладают отличными теплопроводящими и теплоемкостными свойствами. Например, таким материалом может быть медь. Также интересно, что съемные прокладки во время сварки могут охлаждаться при помощи проточной воды, а кроме того, их можно сделать из керамики или же графита. Такая сварка имеет преимущества, среди которых:

— работа сварщика будет более уверенной, он не будет бояться прожогов или натеков, и это позволит увеличить величину сварочного тока еще на 20-30%;

— нет необходимости выполнять подварку корня шва с обратной стороны.

  Во время сварки стыковых соединений или же изделий с V-образной разделкой кромок, сварку могут выполнять в два, и более слоев, если этому соответствует толщина свариваемых листов (она должна лежать в пределах 3-26 мм), а также положение шва и диаметр электрода. Выполнение шва, как правило, начинается с нанесения первого слоя, который состоит из одного валика. Так, на краю скоса кромок возбуждается сварочная дуга, после чего, ее необходимо сместить к нижней части шва, а также проварить края скосов кромок. На этих скосах, движение электрода замедляется, дабы провар улучшился, а вот при переходе с одной кромки на следующую, скорость движения электрода следует увеличить, дабы избежать прожогов.

  Сварку угловых, или же тавровых и нахлесточных соединений, выполняют однослойной или многослойной. При этом, однослойная сварка выполняется с толщиной деталей до 10 мм. Все перечисленные соединения можно выполнять без совершения колебаний электрода, с помощью ниточного или же уширенного валика.

Колебания можно производить лишь тогда, когда нужно наложить сварочный шов с большим катетом.

   Во время сварки данных соединений, возможны образования непроваров с одной из сторон. Поэтому лучше всего проводить сварку в положении «лодочка». Причем во время сварки наклонным электродом, лучше всего вести электрод углом назад.

суть и назначение, классификация швов в зависимости от длины, схема

ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий» классифицирует: сварка обратноступенчатым методом – это сварка, при которой шов выполняется следующими друг за другом участками в направлении, противоположном общему приращению шва.

Обратноступенчатый способ сварки: суть и назначение

Производится несколькими сварщиками одновременно. Применяется для уменьшения деформаций при сварке большой протяжённости и для того, чтобы избежать коробления заготовок от перегрева.

Напряжения и деформации возникают от неравномерного охлаждения или в результате усадки сварочной ванны в процессе охлаждения. Усадка вызывает деформации в прилегающем к ванне металле.

При автоматическом техпроцессе – однослойных швов любой длины, а также при ручной сварке – коротких, до 300 мм, швы заваривают с начала до конца, способ называют – напроход. Обратноступенчатый метод, как правило, подразумевает разбивку на участки от 100 до 300 мм.

Классификация швов в зависимости от длины

Короткими считают участки до 300 мм.

Средними – от 300 до 1000 мм. Дистанцию делят на несколько зон, каждую сваривают в направлении, противоположном предыдущей. Протяжённость соединений выбирают так, чтобы на них уходило от 2 до 3 целых электродов.

Длинные – больше 1000 мм. Делают обратноступенчатым способом от середины к краям. Соединения такой протяжённости применяют в судостроении и при изготовлении резервуаров большого объёма.

Сварка швов различной протяженности: а — от середины к краям шва; б — обратно-ступенчатым способом от одного конца шва к другому; в, г — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва; д — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва вразбивку

Способы выполнения сварочных швов различной длины

Размер каждого захвата определяют так, чтобы ушло целое число электродов. Делают это для того, чтобы сварочная ванна прогревалась равномерно. Если металл тонкий – швы короче, толстый – длиннее. Разновидности обратноступенчатой сварки:

1. Секциями – сварку ведут параллельно и одновременно два сварщика.
2. Каскадом – ступеньками слой за слоем: после первого зачищают и подготавливают поверхность, второй делают длиннее первого. Отступают в сторону 30-40 мм и накладывают третий слой.
3. Горкой – каскады швов ведут навстречу друг другу, образуя горку.

Чтобы избежать деформации, используют электроды большего диаметра и большую величину тока. Вертикальный нахлёсточный и кольцевой тавровый шов делают с двух сторон обратноступенчатым способом.

Заготовки толщиной больше средней соединяют многослойными швами. При этом первый – непрерывный, последующие – обратноступенчатые, секциями. Концы участков в смежных слоях совпадать не должны, их сдвигают на 15-20 мм из-за того, что в конечных точках вероятны шлаковые включения и непровары.

Установки для сварки кольцевых швов — «Вебер Комеханикс»

3D принтер для литейных форм (1)

Автоматизированные комплексы для плазменной и аргонодуговой сварки (1)

Автоматизированные линии для прессового оборудования (1)

Автоматическая пайка (1)

Автоматические ленточнопильные станки (10)

Автоматические линии распила на базе дискового станка (1)

Автоматические отрезные станки для резки труб (5)

Автоматические трубогибочные станки (9)

Автоматические фаскосъемные станки (2)

Автоматы продольного точения российского производства (1)

Аппараты для приварки метизов и шпилек (5)

Аппараты для ручной дуговой сварки (4)

Аппараты плазменной сварки (3)

Аппараты ударно-конденсаторной сварки (5)

Аргонодуговая сварка (3)

Бескривошипные штамповочные прессы (1)

Бесцентровые шлифовальные станки (2)

Вакуумные печи (3)

Вертикально-фрезерные обрабатывающие станки (4)

Вертикальные ленточнопильные станки (3)

Вертикальные токарные станки (6)

Вертикальные фрезерные станки (7)

Винторезные станки (5)

Внутришлифовальные станки (2)

Волоки для производства проволоки (4)

Высокопроизводительные станки для гибки проволоки (1)

Высокоточные пружинонавивочные станки (2)

Вытяжные правильные машины для рулонного металла (1)

Гибка гидравлическим приводом (1)

Гибка рулонного металла (1)

Гидравлические листогибы (3)

Гидравлические листогибы (6)

Гидравлические пресс-ножницы Sunrise (Тайвань) (3)

Гидравлические прессы (4)

Гидравлические прессы глубокой вытяжки (1)

Гидравлические трубогибы (5)

Гильотинные ножницы по металлу (3)

Горизонтальные токарно-револьверные станки (4)

Горизонтальные токарно-револьверные станки с ЧПУ (17)

Горизонтальные токарно-револьверные станки с ЧПУ GOODWAY (1)

Горизонтальные токарные станки с ЧПУ (10)

Горизонтальные фрезерно-расточные станки (1)

Горизонтальные фрезерные станки с ЧПУ (9)

Двусторонние фаскосъемные станки SOCO (2)

Двухвалковые листогибы IMCAR (1)

Двухкривошипные штамповочные прессы SEYI (5)

Двухкривошипные штамповочные прессы SEYI (4)

Двухроликовые резьбонакатные станки PEE-WEE  (1)

Диаметр резки 180 мм (2)

Диаметр резки 225 мм (5)

Диаметр резки 250 мм (4)

Диаметр резки 330 мм (4)

Диаметр резки 331 мм (1)

Диаметр резки 350 мм (2)

Диаметр резки 460 мм (2)

Диаметр резки 510 мм (1)

Диаметр резки 530 мм (1)

Дисковые отрезные станки колонного типа (2)

Зубодолбежные станки для нарезания зубчатых секторов (1)

Зубодолбежные станки для нарезания реек (1)

Зубодолбежные станки для нарезания рифлений (1)

Зубодолбежные станки с ЧПУ (3)

Зубообрабатывающие станки (28)

Зуборезные станки (1)

Зубофрезерные станки без чпу (3)

Зубофрезерные станки с чпу (7)

Зубошлифовальные станки с чпу (1)

Инверторные сварочные аппараты CEA (Италия)  (8)

Индукционное оборудование (9)

Инструмент для координатно-пробивных прессов Wilson Tool (4)

Инструмент для листогибочных прессов Wilson Tool  (1)

Камерные печи (5)

Карусельные печи (3)

Комплексы для резки труб и профиля (2)

Комплексы лазерного раскроя (5)

Компрессионные формовочные машины (1)

Конвейрные печи (2)

Консольные машины для плазменной резки труб (1)

Контрольно-обкатные станки для обработки зубчатых колес с ЧПУ (1)

Координатно-пробивные прессы (5)

Координатно-шлифовальные станки (2)

Копировально-прошивные станки Семат (Россия) (3)

Кривошипные механические сервопрессы (2)

Кривошипные прессы для прецизионной штамповки (3)

Круглошлифовальные станки Paragon (Тайвань) (6)

Кулачковые пружинонавивочные станки и мультиформеры Herdon (3)

Лазерный станок для резки металла (4)

Ленточнопильные станки двухколонного типа (7)

Ленточнопильные станки для поперечного раскроя плит (1)

Ленточнопильные станки для продольного раскроя плит (2)

Ленточнопильные станки колонного типа (7)

Ленточнопильные станки маятникового типа (4)

Ленточнопильные станки с возможностью резки под углом (8)

Ленточнопильный станок колонного типа (2)

Ленточнопильный станок маятникового типа (5)

Линии обработки рулонной стали (1)

Линии перфорации и гибки рулонного металла Pivatic (Финляндия)  (1)

Линии поперечной резки рулонного металла (1)

Линии продольно-поперечной резки рулонного металла (1)

Линии продольной резки рулонного металла (1)

Линии упаковки рулонного металлопроката (2)

Листогиб (1)

Листогибочные станки (6)

Листогибочный пресс (6)

Литьевая машина для резины (5)

Машина для лазерного упрочнения (3)

Машина лазерной сварки (1)

Машины газокислородной резки (2)

Машины гидроабразивной резки (1)

Машины для литья (6)

Машины для литья под давлением (3)

Машины контактной сварки (17)

Машины контактной стыковой сварки (6)

Машины лазерной резки (5)

Машины лазерной сварки Ideal-Werk (Германия)  (1)

Машины оптоволоконной лазерной резки (1)

Машины плазменной резки (2)

Машины стыковой сварки проволоки  (2)

Машины стыковой сварки сопротивлением (2)

Машины точечной и рельефной сварки (4)

Машины точечной и рельефной сварки (7)

Машины шовной сварки (1)

Многоголовочные станки для гибки проволоки (2)

Многокоординатные копировально-прошивные станки (3)

Многофункциональные пружинонавивочные станки (3)

Многофункциональные сварочные аппараты (4)

Мобильные и настенные вытяжные и фильтровентиляционные агрегаты (8)

Мощность 0. 75 кВт (2)

Мощность 1.1 кВт (2)

Мощность 1.5 кВт (7)

Мощность 2.2 кВт (5)

Мощность 3.7 кВт (2)

Мощность 3.8 кВт (2)

Мощность 5.6 кВт (2)

Одноголовочные станки для гибки проволоки (3)

Однокривошипные штамповочные прессы (2)

Оповолоконный лазер (1)

Отрезные станки маятникового типа (1)

Отрезные станки с дисковой пилой (6)

Печи для азотирования (3)

Печи для гомогенизации (2)

Печи для нормализации (7)

Печи для отпуска (7)

Печи для цементации (6)

Печи искусственного старения (2)

Плавильные печи (1)

Полуавтоматические ленточнопильные станки (19)

Полуавтоматические отрезные станки (2)

Полуавтоматические фаскосъемные станки (2)

Портальные машины плазменной резки для обработки полусфер (1)

Портальные машины плазменной резки для сверления (1)

Правильно-отрезные станки для резки проволоки и прутка (6)

Приборы контроля зубчатых колес (1)

Приспособления для сварки: сварочные карандаши, пинцеты, шунтер (2)

Пробивные прессы для пробивки отверстий в профиле, швеллере, листе (3)

Пробивные центры для обработки листового металла (1)

Проволочно вырезные станки (1)

Промышленное оборудвоания для автоматизации сварки (4)

Промышленные сварочные клещи (1)

Профилегибочные станки (4)

Профилешлифовальные станки с ЧПУ (1)

Пятикоординатные фрезерные обрабатывающие центры (6)

Работающие по методу обкатки (1)

Ролики для подачи проволоки (1)

Ручные отрезные станки для труб (1)

С осевым ходом электрода (4)

С пневматическим приводом (1)

С радиальным ходом электрода (2)

Сварка ленточных пил и ножей (2)

Сварка оплавлением (2)

Сварка сопротивлением (1)

Сварочные аппараты с отдельным подающим механизмом проволоки (2)

Сварочные головки для микросварки (2)

Сварочные инверторы для дуговой и контактной сварки (5)

Сварочные источники для микросварки (3)

сварочные колонны (3)

Сварочные комплексмы для пространственной 3D сварки (1)

Сварочные столы (5)

Сверлильные машины с ЧПУ для обработки стального металлопроката (4)

Смазочные материалы для волочения проволоки (3)

Специальное индукционное оборудование и установки ТВЧ нагрева (5)

Специальные ленточнопильные станки и комплексы раскроя (3)

Станки для двусторонней гибки труб SOCO (1)

Станки для двусторонней обработки кромок (7)

Станки для лазерной резки (4)

Станки для нарезания конических зубчатых колес (3)

Станки для притирки конических зубчатых колес (1)

Станки для пробивки отверстий в трубах и профиле (1)

Станки для резки труб SOCO (9)

Станки для скругления кромок деталей после резки (2)

Станки для скругления кромок деталей после резки (7)

Станки для удаления грата (5)

Станки для удаления заусенцев (12)

Станки для удаления облоя (1)

Станки для удаления окалины (1)

Станки для удаления оксидной пленки (2)

Станки для удаления шлака (1)

Станки для финишной обработки поверхности деталей после резки (3)

Станки для формовки концов труб (3)

кольцевой сварной шов — это . .. Что такое кольцевой сварной шов?

Список аварий на трубопроводе — Ниже приводится список аварий на трубопроводе: Это неполный список, который, возможно, никогда не сможет удовлетворить определенные стандарты полноты. Вы можете помочь, дополнив его записями из надежных источников. Содержание 1 Бел… Википедия

Colorado State Highway 52 — State Highway 52 Информация о маршруте Поддерживается CDOT Длина: 111.009 миль… Википедия

Автомагистраль между штатами 76 (запад) — Автомагистраль между штатами 76, которая проходит через Огайо, Пенсильванию и Нью-Джерси, см. На Межгосударственной автомагистрали 76 (восток). Межгосударственный 76… Википедия

Твердотопливный ракетный ускоритель Space Shuttle — Твердотопливные ракетные ускорители Space Shuttle (SRB) — это пара больших твердотопливных ракет, используемых Space Shuttle в течение первых двух минут полета с двигателем. Они расположены по обеим сторонам оранжевого внешнего топливного бака.Каждый SRB производит… Wikipedia

Командный / служебный модуль Apollo — CSM Apollo CSM Apollo 15 на лунной орбите Описание Роль: Земля и лунная орбита Экипаж: 3; CDR, пилот CM, пилот LM Размеры Высота: 36,2 фута 11,03 м… Wikipedia

Northwest Parkway — Информация о маршруте Длина: 12,958 км (8,052 мили) Основные развязки Вест-Энд… Wikipedia

Маршрут 6 США в Колорадо — Эта статья посвящена секции U.S. Route 6 в Колорадо. Чтобы увидеть всю длину шоссе, см. Маршрут 6. США. Маршрут 6… Википедия

Список сокращений нефтяных месторождений — Содержание 1 # 2 A 3 B 4 C… Википедия

ручной инструмент — любой инструмент или приспособление, предназначенное для ручного управления. * * * Знакомство с любыми орудиями, используемыми мастерами в ручных операциях, таких как рубка, долбление, пиление, подпиливание или ковка. Дополнительные инструменты, часто необходимые в качестве вспомогательных средств для…… Universalium

Круговой шов

— это… Что такое кольцевой сварной шов?

Список аварий на трубопроводе — Ниже приводится список аварий на трубопроводе: Это неполный список, который, возможно, никогда не сможет удовлетворить определенные стандарты полноты. Вы можете помочь, дополнив его записями из надежных источников. Содержание 1 Бел… Википедия

Colorado State Highway 52 — State Highway 52 Информация о маршруте Поддерживается CDOT Длина: 111,009 миль… Wikipedia

Автомагистраль между штатами 76 (запад) — Автомагистраль между штатами 76, которая проходит через Огайо, Пенсильванию и Нью-Джерси, см. На Межгосударственной автомагистрали 76 (восток).Межгосударственный 76… Википедия

Твердотопливный ракетный ускоритель Space Shuttle — Твердотопливные ракетные ускорители Space Shuttle (SRB) — это пара больших твердотопливных ракет, используемых Space Shuttle в течение первых двух минут полета с двигателем. Они расположены по обеим сторонам оранжевого внешнего топливного бака. Каждый SRB производит… Wikipedia

Командный / служебный модуль Apollo — CSM Apollo CSM Apollo 15 на лунной орбите Описание Роль: Земля и лунная орбита Экипаж: 3; CDR, пилот CM, пилот LM Размеры Высота: 36.2 фута 11,03 м… Википедия

Northwest Parkway — Информация о маршруте Длина: 12,958 км (8,052 мили) Основные развязки Вест-Энд… Wikipedia

Маршрут 6 США в Колорадо — Эта статья посвящена участку Маршрута 6 США в Колорадо. Чтобы увидеть всю длину шоссе, см. Маршрут 6. США. Маршрут 6… Википедия

Список сокращений нефтяных месторождений — Содержание 1 # 2 A 3 B 4 C… Википедия

ручной инструмент — любой инструмент или приспособление, предназначенное для ручного управления.* * * Знакомство с любыми орудиями, используемыми мастерами в ручных операциях, таких как рубка, долбление, пиление, подпиливание или ковка. Дополнительные инструменты, часто необходимые в качестве вспомогательных средств для…… Universalium

аппаратов для сварки кольцевых швов от Mueller Opladen

аппаратов для сварки кольцевых швов от Mueller Opladen | Müller Opladen

Эффективный производственный метод для получения надежных результатов сварки

MÜLLER OPLADEN предлагает свои приспособления для сварки кольцевых швов в самых разных областях, например.грамм. сварка MIG / MAG круглых труб и фланцев или, с 2 синхронизированными сварочными головками, для тонкоструйной плазменной сварки панелей теплообменников. Вместе с роликовой станиной, колонной и стрелой MÜLLER OPLADEN также возможны установки для сварки MAG окружных и продольных швов на цилиндрических деталях.

Задняя бабка для круговой сварки с двумя синхронизированными сварочными головками для плазменной сварки тонким лучом панелей теплообменника

Задняя бабка для кольцевой сварки для сварки MIG / MAG круглых труб и фланцев

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Принять все

Сохранить

Индивидуальные настройки защиты данных

Детали файлов cookie Политика конфиденциальности Отпечаток

Настройки конфиденциальности

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie. Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и, таким образом, выбрать только определенные файлы cookie.

Имя	Borlabs Cookie
провайдеров	Eigentümer dieser Веб-сайт
назначение	Speichert die Einstellungen der Besucher, die in der Cookie Box von Borlabs Cookie ausgewählt wurden.
Название файла cookie	Borlabs-печенье
Время выполнения cookie	1 Яр

Машина для сварки круглых швов | Сварочный автомат

Станок для круговой сварки

Сварщик швов / Циклический сварочный аппарат / Сварочный автомат

Описание станка для круговой сварки
Аппарат для сварки круглых швов имеет модульную конструкцию, позволяющую адаптировать сварочную систему в соответствии с требованиями заказчика.

Характеристики токарного станка для круговой сварки
Подходит для сварки кольцевых швов цилиндров и цилиндров.
Согласно требованиям, сварочные процессы TIG, MIG / MAG.
Работа с одним или двумя горелками.
Свариваемые материалы включают нержавеющую сталь, углеродистую сталь, оцинкованную сталь, алюминий и т. Д.
Подходит для пневматической загрузки материала и гидравлического толкателя.

Технические параметры станка для круговой сварки

Модель	Серия HF
Блок питания управления	Однофазный 50 Гц 200 В переменного тока
Источник сварочного тока	Трехфазный 50 Гц 380 В переменного тока
Толщина заготовки	По вскрытию шва
Диаметр детали	200 мм≥φ≥10 мм
Длина заготовки	≤1200 мм
Скорость вращения передней бабки	1 ～ 10 об / мин
Диаметр вращения детали	≤550 мм
Отверстие шпинделя	φ≤50 мм
Крутящий момент на выходе шпинделя	≤72Н · м
Вес заготовки	≤50 кг
Высота подъема резака	100 мм (пневматический)
Ход ползуна задней бабки	150 мм (пневматический)
Регулируемый угол передней бабки	0 °, 30 °, 45 °, 60 °, 90 °
Диапазон регулировки 3-D горелки	X: ± 30 мм, Y: ± 50 мм, Z: ± 30 мм
Макс. сварочный ток	500A

Окружной шов ▷ Французский перевод

Circonférentielles (70) циркульеры (7) периферики (4) циркуляр (4)

ценных механизмов: блог Джастина Кеттерера о дизайне и разработке

Некоторые компании, которых я сейчас ищу для собеседований, полагаются на сварку в какой-то части своей деятельности, поэтому я хотел освежить эту технологию в своем уме. Сварка определяется как «процесс соединения материалов, в котором две или более частей соединяются на их соприкасающихся поверхностях с помощью подходящего приложения тепла и / или давления [1]». Сварка плавлением — , при которой тепло используется для плавления и соединения основных материалов с иногда добавляемым присадочным металлом — здесь описывается. Сварка в твердом состоянии встречается реже, но включает диффузионную сварку (две поверхности, удерживаемые вместе под давлением при высокой температуре, что позволяет происходить диффузии / слиянию атомов), сварку трением (трение между двумя поверхностями генерирует тепло для слияния) и ультразвуковая сварка (между деталями прикладывается умеренное давление, в то время как ультразвуковые колебания, параллельные контактирующим поверхностям, обеспечивают атомную связь) [1].Следующий пост будет разделен на следующие разделы:

• Подготовка поверхности
• Геометрия сварного шва
• Безопасность
• Различные сварочные технологии
  • Кислородное топливо
  • Дуговая сварка
    • Расходный электрод
    • Экранированная металлическая дуга (сварка штучной сваркой)
    • Газовая металлическая дуга
    • Подводная дуга
    • Неплавящийся электрод
    • Газовая вольфрамовая дуга (TIG)
  • Сварка сопротивлением
    • Точечная сварка сопротивлением
    • Сварка контактным швом
    • Контактная проекционная сварка
  • Термоупаковка
• Расчетные факторы; Сила и усталость

Подготовка поверхности

Как правило, свариваемая поверхность должна быть подготовлена ​​- очищена от поверхностных загрязнений и оксидов для обнажения свежего металла. Некоторые типы сварки менее восприимчивы к плохо подготовленным поверхностям, чем другие, а некоторые типы плавящихся электродов, используемые при дуговой сварке защищенным металлом, могут облегчить потребность в хорошо подготовленной поверхности за счет объединения с поверхностными оксидами и их удаления [8].

Геометрия сварного шва

Существует пять основных типов сварных соединений: стык, угол, внахлест, тройник и кромка [1, 8]. Выбор соединения диктуется требованиями к конструкции детали, формой заготовки, имеющейся или которой можно придать форму, и требуемой прочностью сварного соединения.Изображения ниже получены из [2].

Стыковое соединение:

Образуется, когда две части лежат в одной плоскости и соединяются по краю.

Угловой шарнир:

Обе части образуют прямой угол и соединяются под углом.

Lap Joint:

Состоит из двух перекрывающихся частей.

Тройник:

Одна часть перпендикулярна другой и имеет форму буквы «T.”

Кромочный стык:

Детали параллельны по крайней мере одним из общих краев, и соединение выполняется на этом общем крае.

Существует четыре основных типа сварных швов: канавка, угловой шов, паз и заглушка. Сами по себе угловые сварные швы не полностью соединяют площади поперечного сечения частей, которые они соединяют, хотя при сварке достаточного размера все же возможно добиться соединения с полной прочностью. Паз и заглушка используются только для соединений, передающих небольшие нагрузки [8].

Сварные швы могут быть частичными (PJP) или полными (CJP) [8]:

Для задания геометрии сварного шва требуется спецификация соединения (стык, угол, тройник, нахлест, кромка), тип сварного шва и размер сварного шва (угловой, паз, заглушка, канавка с геометрией канавки — U-образная канавка, J-образная канавка и т. Д.) ) и глубина проникновения (полная или частичная).

Безопасность

При сварке соблюдать меры предосторожности. Необходимо надевать защитную одежду, чтобы защитить сварщика от нагрева во время работы и любых возможных брызг — перчатки, фартук, хорошую обувь.При дуговой сварке необходимо также надевать специальные защитные очки или маски для защиты зрения сварщика от УФ-излучения. Некоторые флюсы и расплавленные металлы выделяют опасные пары, которые необходимо либо отводить с помощью хорошей воздушной системы в непосредственной близости от рабочего места, либо с помощью вентиляционных костюмов или вытяжек, если сварщику приходится работать в закрытом помещении. Ряд рекомендаций по безопасности доступен здесь Американского общества сварщиков, а также полный PDF-файл с их рекомендациями по безопасности ANSI Z49.1: 2005, также можно скачать здесь.

Различные сварочные технологии

Сварка кислородным топливом

В этом виде сварки кислород объединяется с различными типами газов для образования пламени, используемого в процессе сварки. «Резаки» вместо этого используют газ для резки металла, а не для соединения компонентов. Безусловно, наиболее важным процессом кислородной сварки является ацетилен. Иногда используются присадочные металлы, которые, как правило, имеют форму стержня (диаметром от 1/16 до 3/8 дюймов) и должны быть похожи на основные металлы.Пруток наполнителя часто покрывают «флюсом», который очищает поверхность и помогает предотвратить окисление [1]. В зависимости от того, выполняет ли оператор сварку или резку, используются разные горелки.

Оксиацетилен

Общая информация

Ацетилен нестабилен выше 1 атмосферы. Резервуары под давлением, в которых хранится газ, заполнены пористым материалом, насыщенным ацетоном, который может растворять ацетилен в 25 раз больше собственного объема [1]. Во время операции сварки внешняя оболочка пламени распространяется и покрывает соединяемые рабочие поверхности, защищая работу от атмосферы [1].

Приложения

• Подходит для мелкосерийного производства и ремонтных работ (хорошая мобильность оборудования) [1].

Льготы

• Оборудование относительно недорогое и портативное [1].
• Резка Oxfuel часто считается наиболее экономичным способом резки листов толщиной более 1/2 дюйма [8].
• Алюминий нельзя резать кислородным топливом, а для высоколегированных сталей (нержавеющих) требуется введение флюса или богатого железом порошка в режущий поток для ускорения разложения материала [8].

Недостатки

• Редко используется для сварки листов толщиной более 1/4 дюйма — дуговая сварка имеет преимущества в этом применении [1].
• Опасность взрыва, связанная с газом, обычно не имеющим запаха (обычно обрабатывается для получения запаха чеснока для предупреждения оператора об утечках) [1].
• Может быть автоматизирован, но обычно выполняется вручную и поэтому сильно зависит от навыков оператора [1].

Оборудование

• Очки, перчатки, защитная одежда.
• Баллон с кислородом и баллон с ацетиленом — разные резьбы на каждом для предотвращения случайного подключения к неправильному газу [1, 3].
• Регуляторы на каждый бак. Регулятор отображает давление в баке и давление на выходе топлива (давление в шланге). Двухступенчатые регуляторы имеют фиксированное промежуточное давление, позволяя регулировать давление в шланге. Игольчатые клапаны на горелке регулируют расход / размер пламени.
• Шланги для подключения к горелке. Зеленый шланг — кислородный, красный — топливо.
• Сварочный стержень, при необходимости совместимый с основными материалами.
• Факел. Резаки (в отличие от сварочной горелки, обратите внимание на разницу в третьем изображении в серии выше) имеют спусковой механизм «кислородного дутья», который запускает реакцию горения, превращая нагретую сталь в оксид железа, который (с более низкой температурой плавления) горит, добавление тепла и заставляет резку прогрессировать [3].

Дуговая сварка

При дуговой сварке материал плавится за счет тепла электрической дуги на рабочей поверхности, исходящей от электрода, удерживаемого оператором. Дуга возникает, когда электрод соприкасается с изделием, а затем отводится от поверхности; генерируемая температура может быть 5500 градусов C (10 000 градусов F), достаточно высокая, чтобы расплавить любой металл [1]. Заготовка, кабели и сварочный аппарат образуют цепь, которая замыкается дугой, охватывающей расстояние между заготовкой и электродом. Общая конфигурация установки оборудования для дуговой сварки показана ниже.

В большинстве операций дуговой сварки используется присадочный металл, который добавляется к сварному шву по мере его образования.Сами электроды классифицируются как расходные и неплавкие. В случае неплавящихся электродов присадочный металл следует добавлять отдельно, поскольку электрод не увеличивает объем сварного шва.

Экранирование также очень важно при дуговой сварке; Чрезвычайно высокие температуры делают металл очень реактивным по отношению к атмосфере, поэтому необходимо использовать инертный газ (обычно аргон и гелий), специальный флюс (который предотвращает образование оксидных образований) или их комбинацию. Во время сварки флюс плавится, превращаясь в жидкий шлак, покрывающий остывающий сварной шов, который позже можно отколоть. Флюс можно наносить в гранулированном виде, заливать его поверх сварного шва, в качестве покрытия стержневого электрода или внутри трубчатого электрода в качестве сердечника электрода.

Сам источник питания может быть переменного или постоянного тока. Аппараты переменного тока менее дороги в приобретении и эксплуатации, но, как правило, они ограничиваются сваркой черных металлов. Оборудование постоянного тока обычно отличается лучшим контролем дуги и может использоваться на всех металлах с хорошими результатами [1].

Экранированная металлическая дуга («Сварка стержнем», расходуемый электрод)

Общая информация

Для дуговой сварки в экранированном металле используется плавящийся электрод — стержень из присадочного металла, покрытый химическим флюсом. Сварочный стержень обычно имеет длину 9–18 дюймов и диаметр от 3/32 до 3/8 дюймов. Присадочный стержень должен быть совместим с основным металлом. Флюс представляет собой порошкообразную целлюлозу (хлопковые и древесные порошки), смешанную с оксидами, карбонатами и другими ингредиентами, скрепленную силикатным связующим [1].Этот флюс плавится, образуя шлак, покрывающий сварной шов при его охлаждении.

Диапазон токов от 30 до 300 А и напряжения от 15 до 45 В — мощность зависит от:

• Металл свариваемый
• Тип и длина электрода
• Глубина проплавления

Приложения

• Строительство
• Трубопроводы
• Конструкции машинного оборудования
• Судостроение
• Производственные цеха
• Ремонтные работы
• Может использоваться для обработки стали, нержавеющей стали, чугуна, некоторых цветных сплавов.Редко или совсем не используется для алюминия, его сплавов, сплавов Cu и Ti.

Льготы

• Относительно недорогое оборудование: можно купить за несколько тысяч долларов.
• Оборудование переносное.
• Вероятно, наиболее широко используемый из процессов дуговой сварки [1].
• заслужил репутацию надежного поставщика высококачественных сварных швов [8].

Недостатки

• Обычно выполняется вручную — в зависимости от навыков оператора.
• Использование стержня из расходуемого электрода требует частой замены, что снижает время дуги; как правило, медленнее, чем другие методы сварки [1, 8]. Уменьшение времени дуги в сочетании с ручным управлением оператором фактически делает общую стоимость сварки штангой в целом более дорогой, чем другие методы сварки [8].
• Ограниченный уровень тока — по мере уменьшения длины электрода изменяется сопротивление, что может привести к перегреву и преждевременному расплавлению флюса.
• Необходимость отслаивания флюса после завершения сварки.

Дуговая сварка порошковой проволокой похожа на сварку штучной сваркой, за исключением того, что электрод трубчатый и подается непрерывно. — флюс находится в центре трубки электрода. Наряду с дуговой сваркой металлическим электродом в газе, это один из двух наиболее экономичных процессов ручной дуговой сварки [9]. Как и при сварке штучной сваркой, сердечник из флюса образует защитный шлак над сварным швом. В отличие от сварки штучной сваркой, электрод непрерывно подается через ручной «пистолет», что улучшает время дуги и снижает вероятность разрывов сварного шва.Также, в отличие от сварки штучной сваркой, через пистолет можно подавать в зону сварки защитный газ (углекислый газ для мягких сталей; смеси аргона и CO2 для нержавеющих сталей — помня, что сквозняки могут свести на нет влияние защиты инертным газом). Он в основном используется для сварки сталей и нержавеющей стали с большой толщиной заготовки и отличается очень высококачественными сварными швами, гладкими и однородными [1]. Этот метод стал весьма полезным в цехах, выполняющих полуавтоматическую сварку, где выполняются короткие производственные сварные швы, меняющие направление или смещенные (вертикальные или потолочные) [8].

Газовая металлическая дуга (расходуемый электрод)

Общая информация

В этом процессе дуговой сварки расходуемый электрод представляет собой неизолированную металлическую проволоку, которая непрерывно подается с катушки. Диаметр проволоки составляет от 1/32 дюйма до 1/4 дюйма, и выбор диаметра проволоки зависит от толщины соединяемых деталей и желаемой скорости наплавки [1]. Проволока подается через пистолет, удерживаемый оператором, который также заполняет зону сварки газом для защиты сварного шва от атмосферы.Выбор газов — и смесей газов — зависит от свариваемого металла. Инертные газы (аргон и гелий) используются для сварки алюминиевых сплавов и нержавеющей стали. CO2 обычно используется для сварки низко- и среднеуглеродистых сталей [1]. CO2, хотя и является активным газом, который может ухудшить механические свойства сварного шва, является гораздо более экономичным защитным газом и может использоваться в чистом виде в качестве защитного газа (при дуговой сварке металлическим электродом в газовой среде с глобулярным переносом [8]) или смешанный с аргоном в соотношении СО2 / аргон от 25% / 75% до 10% / 90% (газовая дуговая сварка металлическим электродом с переносом дуги [8]) [4], при этом позволяя создать приемлемый сварной шов. (К вашему сведению, осаждение металла по мере его замыкания на основание создает характерное жужжание, которое слышно, когда этот процесс выполняется на тонких металлах с использованием газовой дуговой сварки с переносом короткой дуги, [9])

Приложения

• Широко используется при обработке черных и цветных металлов на заводах [1].
• Широко используется при обработке листового металла и, следовательно, в автомобильной промышленности [4].

Льготы

• Благодаря защитному газу нет необходимости удалять флюс после завершения сварки (таким образом, идеально подходит для сварных швов, требующих нескольких проходов).
• Значительное преимущество дуги по сравнению со сваркой штучной сваркой, поскольку проволока подается непрерывно.
• Непрерывная подача проволоки поддается автоматизации этого метода сварки.
• Более высокая производительность наплавки, чем при ручной сварке [1].
• С помощью дуговой сварки порошковой проволокой, одной из двух наиболее экономичных операций ручной дуговой сварки [9].

Недостатки

• Использование защитного газа обычно делает его непригодным для сварки на сквозняках [4].

Подводная дуга (расходуемый электрод)

Общая информация

При дуговой сварке под флюсом используется непрерывный плавящийся электрод, подаваемый к месту сварки, который погружен в слой гранулированного флюса. Флюс подается из бункера перед местом сварки. Как показано на первой фотографии выше, вакуумное устройство также часто используется для сбора и рециркуляции флюса, который не превращается в шлак за счет тепла процесса дуговой сварки.

Приложения

• Горизонтальные сварочные аппараты, которые можно легко автоматизировать.
• Часто используется в производстве стальных конструкций для изготовления профилей, например, для сварных двутавровых балок и тяжелого машиностроения [1, 5].
• Продольные и кольцевые швы для труб большого диаметра, резервуаров и сосудов высокого давления.
• Низкоуглеродистые, низколегированные и нержавеющие стали легко свариваются этим способом, а высокоуглеродистые стали, инструментальные стали и цветные металлы не могут быть сварены [1].Его можно использовать со сплавами на основе никеля [5].

Льготы

• Повышает безопасность; покров из флюса уменьшает разбрызгивание [1].
• Относительно медленное охлаждение из-за шлака и неиспользованного слоя флюса — в результате получается высококачественное сварное соединение, отличающееся вязкостью и пластичностью [1].
• Может быть достигнута очень высокая производительность наплавки — 100 фунтов / час для этого процесса по сравнению с 10 фунтами / час для сварки штангой. Этому способствует то, что можно использовать многопроволочные электроды [5].
• Высокая скорость наплавки также означает, что меньше энергии передается на базовые детали, что помогает предотвратить деформацию детали [8].
• Тонкие листовые стали можно сваривать с очень высокой скоростью (16 футов / мин) [5].
• Требуется небольшая подготовка кромки [5].
• Достигается глубокий провар сварного шва, что позволяет создавать небольшие сварочные канавки [5, 8].

Недостатки

• Шлак должен быть удален с готового сварного шва.
• Детали должны быть ориентированы горизонтально, часто требуется опорная пластина.

Газовая вольфрамовая дуга (TIG, неплавящийся электрод)

Общая информация

При дуговой сварке вольфрамовым электродом в газе используется неплавящийся вольфрамовый электрод для создания дуги и инертный газ для защиты от дуги. Типичные защитные газы включают аргон, гелий или смесь этих двух газов. Присадочный металл, если он используется, добавляют из отдельного прутка или проволоки.В отличие от других сварочных операций, «зажигание с нуля» дуги не рекомендуется, если только оборудование не оснащено электронным оборудованием, позволяющим это сделать; прикосновение вольфрама к рабочей поверхности может привести к загрязнению вольфрамового электрода и сварочной ванны. Другое оборудование оснащено высокочастотной высоковольтной схемой, необходимой для инициирования искры в дуговом промежутке [6]. Сварочная горелка оснащена системой охлаждения воздухом или водой.

Приложения

• Применимо почти ко всем металлам в широком диапазоне толщин.
• Может использоваться для соединения разнородных металлов.
• Чаще всего применяется для алюминия и нержавеющей стали. Чугун, кованый чугун, свинец, вольфрам и цинк плохо поддаются сварке [1,6].
• Aerospace в значительной степени полагается на этот процесс, как и многие отрасли промышленности, занимающиеся сваркой тонкостенных труб, например, велосипедная промышленность [6].

Льготы

• Выполняет сварные швы высокого качества [1]. Обычные области применения — это сварные швы для критического ремонта (например, формовочные штампы [1]) и корневые проходы на напорных трубопроводах [8].
• Отсутствие брызг при сварке, поскольку металл не проходит через дуговый зазор.
• Незначительная очистка после сварки или ее отсутствие, так как флюс не используется.
• Может выполняться вручную и может быть автоматизирован.
• Поскольку металл не переносится через дугу (и многие металлы не подходят в качестве электродов из-за разбрызгивания), доступно большое количество присадочных металлов [6].
Сварные швы
• TIG наиболее точно соответствуют основному металлу и обладают высокой устойчивостью к коррозии, растрескиванию и водородной хрупкости [6].

Недостатки

• Чугун, кованый чугун, свинец, вольфрам и цинк плохо поддаются сварке [1, 6].
• При сварке стали TIG, как правило, медленнее и дороже, чем процессы дуговой сварки плавящимся электродом, за исключением случаев, когда используются тонкие секции и требуются сварные швы очень высокого качества [1].
• Обычно считается самым сложным процессом сварки для выполнения вручную — оператор должен поддерживать точный дуговой зазор, а для работы требуются квалифицированные сварщики [6].
• Следует проявлять осторожность при подготовке поверхностей к сварке.
• Сквозняк делает этот процесс непрактичным.

Плазменно-дуговая сварка — это процесс, аналогичный сварке TIG, за исключением того, что он основан на использовании сжатой плазменной дуги (ионизированный газ) [1]. Поток высокоскоростной плазменной дуги генерируется во вторичном столбе инертного газа, подаваемого в пушку. Этим вторичным инертным газом обычно является аргон или смесь аргона с водородом [1]. Затем плазменная дуга защищается другим инертным газом, как при сварке TIG. На схеме ниже показано сечение горелки и сварочной операции. Температуры при плазменно-дуговой сварке очень высоки — 28 000 ° C / 50 000 F. Высокие температуры достигаются, даже если потребляемая мощность ниже, чем при сварке TIG, поскольку энергия ограничена до очень небольшой площади [1]. Можно добиться отличных сварных швов, и этим методом можно сваривать практически любой металл, включая вольфрам; Исключения составляют бронза, чугун, свинец и магний [1]. Он действительно подходит только для автоматизированных сварочных операций [6].Стоимость оборудования высока, а больший размер резака ограничивает возможные конфигурации соединений [1].

Сварка шпилек — это еще один процесс дуговой сварки, который генерирует дугу в зазоре между деталью, которая должна быть прикреплена к базовой рабочей детали, а затем погружает присоединительную деталь в сварочную ванну, образованную на границе раздела. Этот процесс показан ниже. При высокопроизводительных операциях приварка шпилек может иметь преимущества по сравнению с заклепками, ручной дуговой сваркой приспособлений, а также просверленных и нарезанных отверстий [1].

Сварка сопротивлением

[1]

Контактная сварка — это процесс сварки плавлением, который основан на сопротивлении в местах соединения соединяемых деталей для создания сварочной ванны, а две прижатые друг к другу части соединяют детали. В контактной сварке не используются защитные газы, флюс или присадочный металл. Электроды одноразовые. Эта операция приводит к образованию зоны плавления между двумя частями, называемой «сварным швом» при точечной сварке. Поверхностное сопротивление вначале приводит к сильному нагреву и плавлению на границе раздела деталей, а затем тепло генерируется и локализуется в материале детали из-за сопротивления в металле детали — электроды обладают высокой проводимостью и, как правило, охлаждаются водой и, следовательно, не демонстрируют высокой внутреннее тепловыделение из-за этого [7].Переменные в операции контактной сварки включают в себя уровень тока, силу, прилагаемую к границе раздела, время сварки, толщину детали и материал детали. Необходимо соблюдать осторожность при настройке этих переменных, чтобы гарантировать, что ванна расплава не распространяется на поверхность деталей или не уничтожает металл со слишком большой энергией (вытеснение) [7]. Общие преимущества контактной сварки [1]:

• Присадочный металл не требуется.
• Высокая производительность.
• Поддается автоматизации.
• Квалифицированные операторы не требуются.
• Хорошая повторяемость.
• Может образовывать искры, но обычно не выделяет вредных паров.
• Можно соединить несколько слоев листового металла — до четырех [7].
• Эффективное использование входящей энергии [7]

К недостаткам относятся [1]:

• Стоимость оборудования высока — обычно намного выше, чем у большинства операций дуговой сварки [1, 7].
• В основном ограничивается соединениями внахлест.

Другие формы контактной сварки, помимо основных типов, описанных ниже, включают:

• Сварка оплавлением : обычно используется для стыковых соединений. Соединяемые поверхности сближаются, подается ток для нагрева поверхностей, а затем детали прижимаются друг к другу. Возможно, впоследствии потребуется обрезка вспышки. Соединяемые концы должны иметь одинаковое сечение, а оборудование стоит дорого.
• Высокочастотная контактная сварка : высокочастотный переменный ток используется для нагрева деталей с последующим воздействием осаждающей силы, которая сливает детали. Частоты находятся в диапазоне 10-500 кГц, а электроды контактируют с изделием рядом с местом, где выполняется сварка.
• Высокочастотная индукционная сварка : аналогична высокочастотной контактной сварке, за исключением того, что индукционная катушка генерирует тепло в детали; катушка не контактирует с работой. Основное применение обоих этих методов — стыковая сварка продольных швов труб [1].

Контактная точечная сварка

Общая информация

[1]

Аппараты для контактной сварки прикладывают силу сжатия к стыку внахлест, а затем подают ток для плавления деталей; процесс показан выше. Точечной сваркой сопротивлением можно соединять детали из листового металла толщиной 3 мм (0,125 дюйма) и менее [1]. Размер и форма пятна сварного шва определяется формой наконечника электрода, а диаметр сварного шва обычно составляет 5–10 мм (0,2–4 дюйма), а зона термического влияния выходит за его пределы [1]. Прочность сопоставима с окружающим металлом. Точечная сварка не создает водонепроницаемых уплотнений. В электродах есть каналы для воды для охлаждения, когда это возможно, для снижения температуры и износа наконечников электродов из медного сплава или сплава медь / вольфрам [1].Расстояние между точками должно быть достаточно широким, чтобы ток не проходил через ранее выполненный точечный шов. Поверхности должны быть очень чистыми [8].

Приложения

• Точечная сварка сопротивлением часто используется при создании компонентов кузова автомобиля, когда рука робота перемещает устройство для точечной сварки вокруг неподвижной рамы автомобиля.

• Точечная сварка может выполняться вручную. Для этой цели доступны стационарные машины для точечной сварки с «коромыслом», а также портативные пистолеты для точечной сварки.

[1]

• Другие области применения включают бытовую технику и металлическую мебель — практически все, что связано с соединением листового металла.

Сварка контактным швом

Общая информация

[1]

Этот вид контактной сварки аналогичен контактной точечной сварке, за исключением того, что концы электродов заменены колесами, которые могут катать заготовку между собой. Уровень электрического тока или скорость вращения колеса можно регулировать для выполнения прерывистых точечных швов. Сварка контактным швом может быть неподходящей там, где требуются острые углы шва. Чтобы предотвратить деформацию деталей при образовании шва, при использовании этого метода необходимо хорошее закрепление детали [1]. Поверхности должны быть очень чистыми [8].

Приложения

• Используется там, где необходимы герметичные уплотнения.
• Бензобаки, автомобильные глушители и прочие емкости из листового металла.

Контактная проекционная сварка

Общая информация

[1]

Контактная сварка основана на небольших выступах на геометрической поверхности деталей для создания дискретного места, где создается контактная сварка.Небольшие выступы, рельефы на листовом металле или локализованные пересечения деталей могут образовывать эти небольшие места, где будет образовываться сварной шов. Ток проходит через сами детали для создания сварного шва. Примеры этой формы контактной сварки показаны выше.

Приложения

• Сварка поперечной проволокой, показанная на (b) изображения выше, обычно используется для изготовления проволочных ограждений, тележек для покупок и решеток для печей.
• Крепежные детали могут быть приварены к поверхностям, когда крепежная деталь имеет механическую обработку или образование выступов на своей головке, как показано на (а) изображения выше.
• Хотя это аналог точечной сварки, несколько точечных сварных швов можно выполнять одновременно, что также обеспечивает лучшую однородность сварных швов (ток будет протекать через близко расположенные индивидуально сформированные точечные сварные швы) [8].

Расчетные факторы; Прочность и усталость

Факторы проектирования

Помимо практических ограничений, заключающихся в том, что некоторые сварочные процессы не подходят для определенных типов металлов, экономические факторы обычно определяют, какой тип сварочного процесса будет использоваться. Факторы при выборе процесса включают [8]:

• Тип основного металла
• Геометрия соединения (показано ранее)
• Толщина профиля
• Объем производства
• Совместный доступ
• Положение, в котором должен формироваться сварной шов
• Наличие оборудования
• Наличие квалифицированного персонала
• Место работы: в магазине или в поле

Указание правильного размера сварного шва — первый шаг к обеспечению того, чтобы затраты на сварку не вышли из-под контроля [8].Переменные, участвующие в задании геометрии сварного шва, обсуждались ранее, но правильное определение размера сварного шва является обязанностью инженера-сварщика, который должен выполнить расчет прочности сварного шва.

Расчет на прочность

При определении размеров сварного шва для обеспечения достаточной прочности анализ начинается с того, является ли сварной шов «первичным» (критический шов, который напрямую передает полную конструктивную нагрузку — здесь имеет смысл сварка с полным проплавлением канавки) или «вторичным» (просто скрепите детали вместе для образования сборный элемент — обычно достаточно малых нагрузок и угловых швов) [8]. При дуговой сварке, когда детали правильно спроектированы и изготовлены, прочностные характеристики сварного шва в основном такие же, как у отдельных деталей перед сваркой [8]. Затем расчет прочности сварного шва становится анализом самого сварного шва, как если бы он был изготовлен из однородного металла. Однако металл сварного шва может быть «совпадающим», «несоответствующим» или «превосходным», что означает, что присадочный металл равен / меньше / прочнее основного металла. Если сварной шов сильнее, то проблемной областью разрушения, скорее всего, будет зона плавления, если сварной шов будет подвергаться максимальной нагрузке.При подгонке площадь присадочного металла должна быть увеличена, чтобы компенсировать более низкую прочность по сравнению с работой.

Для многих сварочных ситуаций проектирование с «допустимой прочностью сварного шва», установленной Американским сварочным обществом (AWS) или Американским институтом стальных конструкций (AISC), гарантирует, что сварной шов будет соответствовать механическим свойствам соединяемых основных частей. Эти организации определяют прочность сварных швов как для устойчивых, так и для усталостных нагрузок. Для статических нагрузок [8]:

(обратите внимание на удобную таблицу в основании, которая соответствует металлу сварного шва с аналогичными сталями) [8]

CJP (полный провар) швы с разделкой кромок считаются сварными швами полной прочности и эквивалентны прочности соединяемых частей (когда прочность присадочного металла равна прочности базовых деталей).В случае сварных швов PJP (частичный провар) переменные значения более значительны, и часто возникает использование сварных швов PJP: для толстых материалов сварка CJP может быть слишком непрактичной, и при использовании правильно спроектированной PJP может быть достигнута значительная экономия средств. сварка.

При сравнении напряжения в интересующем сварном шве с допустимыми напряжениями, установленными AWS или AISC, напряжение вычисляется на горловине сварного шва . Для углового шва это «теоретическое отверстие» показано на этой диаграмме:

Для сварного шва PJP с разделкой кромок определение «эффективного сечения» более сложно. Глубина проплавления канавки (обозначенная буквой «S» на чертежах сварного шва) не обязательно эквивалентна эффективному выступу (обозначенному буквой «E» на чертежах). Чертежи могут указывать оба этих размера, но проектировщик обязательно должен указать E, эффективное сечение, чтобы изготовитель мог подготовить канавку соответствующей глубины S, а затем правильно выполнить выбранный процесс сварки. Некоторые правила расчета эффективной горловины сварных швов PJP с разделкой кромок [8]:

• Для V-, J- и U-образных канавок предполагается, что сварщик может легко добраться до дна соединения, и, таким образом, эффективная горловина равна глубине канавки.
• При сварке приклеиванием канавки со скосом под углом менее 45 градусов при расчете эффективной горловины из глубины канавки вычитается 1/8 дюйма (трудность доступа к дну узкой канавки при этой форме сварки).
• Для дуговой сварки металлическим газом и дуговой сварки порошковой проволокой уменьшение на 1/8 ″ применяется только для канавок со скосом менее 45 градусов при сварке в вертикальном или верхнем положении.

И, как упоминалось ранее, предполагается, что сварные швы с полным проплавлением имеют «горловину», равную толщине соединяемых частей — i.е., детали представляют собой однородный металл.

AISC и AWS провели испытания, которые показали, что допустимое значение сдвига для металла сварного шва в угловом шве или сварном шве со скосом PJP составляет:

τ = 0,30 x заданная прочность на разрыв электрода

Существует минимальный размер угловых швов и сварных швов PJP с разделкой кромок, которые, согласно комментарию AISC к таблице J2.4:

«Таблица J2.4 предоставляет минимальный размер углового шва для данной толщины более тонкой соединяемой части. Требования основаны не на соображениях прочности, а на закалочном эффекте толстого материала на небольшие сварные швы.Очень быстрое охлаждение металла шва может привести к потере пластичности. Более того, ограничение усадки металла сварки, обеспечиваемое толстым материалом, может привести к растрескиванию сварного шва ».

Для простой нагрузки на растяжение, сжатие или сдвиг расчет прочности выполняется путем деления нагрузки на площадь поперечного сечения сварного шва, рассчитанную с учетом длины горловины и линейной длины линии сварного шва. Для параллельных угловых швов:

… горловина нагружается только при сдвиге, а максимальное напряжение возникает на горловине 45 градусов.Для поперечных угловых швов:

… максимальное напряжение сдвига возникает в плоскости горловины 67,5 градусов, в то время как максимальное нормальное напряжение возникает в плоскости горловины 22,5 ° [8]. Оба должны быть вычислены, чтобы определить, что выйдет из строя первым. Частично это является следствием того факта, что максимальное нормальное напряжение и сдвиг возникают в плоскостях, ориентированных под углом 45 градусов относительно друг друга, что знакомо тем, кто использовал круговую диаграмму Мора.

Балки, подвергаемые изгибу, обнаруживают внутренний сдвиг; если эти балки изготовлены путем сварки пластин вместе, то эти сварные швы могут подвергаться «горизонтальному сдвигу» в балке.4]

n = количество сварных швов, соединяющих фланец с стенкой

Очевидно, что если это возможно, проектировщикам надлежит ориентировать сварные балки так, чтобы сварные швы располагались там, где есть минимальный горизонтальный сдвиг, и прерывистые сварные швы можно использовать там, где есть низкий сдвиг.

Для сварных швов, подверженных изгибу и скручиванию, одним из способов расчета прочности является рассмотрение сварного шва как линии с определенной длиной и формой поперечного сечения.Рассматривая сварной шов как линию и вставляя эквивалентные термины для момента инерции и модуля сечения на основе свойств линии, стандартная расчетная формула может использоваться для расчета f, силы в фунтах / линейный дюйм сварного шва. Эту нагрузку на единицу длины затем можно использовать для расчета оптимальной длины горловины, исходя из допустимых нагрузок AISC или AWS, или из данных о прочности сварочного материала, полученных в другом месте [8].

В этой таблице показано, как представление сварного шва как линии затем можно преобразовать в расчет модуля упругости сечения и момента инерции для некоторых распространенных контуров сварного шва [8]:

В этой таблице показано, как формулы из механики материалов используются с ранее рассчитанным модулем упругости сечения, а момент инерции используется для вычисления «f», нагрузки в фунтах на дюйм сварного шва [8].

Здесь показаны определения терминов из двух предыдущих таблиц [8]:

Конечно, предыдущее обсуждение основано на предположении, что качественные сварные швы создаются в соответствии с техническими требованиями проектировщика. Плохие сварные швы, конечно, ухудшают прочность сварного шва. Если надлежащая защита не используется, кислород воздуха может растворяться в металле сварного шва, что приводит к пористости при охлаждении сварного шва до комнатной температуры. Азот в атмосфере также может растворяться в самом металле, что приводит к снижению ударной вязкости металла шва.Послесварочный контроль широко используется в промышленности для критических сварных швов с применением красителей или рентгенографии.

Расчет усталостной долговечности

Как упоминалось ранее, допустимая усталостная прочность сварных швов для многих распространенных сварных швов определяется AWS и AISC (для стали). Исследования AISC были направлены на строительство мостов и были сосредоточены на формах сварных швов, характерных для этой отрасли, при этом интересным материалом была сталь. Информация, представленная ниже, является небольшой частью обширной таблицы AISC в «Руководстве по стальным конструкциям, 9-е изд.»:

Выбрав соответствующую геометрию сварного шва (верхняя часть таблицы со схемами деталей), а затем соответствующий диапазон циклов или соответствующий диапазон напряжений (в зависимости от того, что инженер пытается решить или знает о сроке службы ) в нижней таблице, затем диаграммы Гудмана для конкретных: A) сталей и присадочного материала B) геометрии сварного шва и C) затем используется количество циклов, чтобы гарантировать отсутствие разрушения:

(обратите внимание на указанную геометрию: стыковой шов, спецификацию цикла в 500-2 млн циклов и верхние пределы для конкретных, но общих комбинаций основного металла и присадочного металла)

Это довольно простой способ прогнозирования срока службы сварного изделия при проектировании с использованием типичных материалов и геометрии сварного шва, поэтому его достаточно для большей части сварки, выполняемой в промышленности.

Однако, когда используются нетипичные сварочные материалы или конструкции сварных швов, инженеру необходимо будет найти данные по усталостным характеристикам для интересующего металла и, возможно, выполнить анализ методом конечных элементов сварной конструкции, чтобы найти области сварного шва, которые демонстрируют наибольшие напряжения. Зная о циклической нагрузке, которой будет подвергаться конструкция, можно использовать ту же процедуру для расчета напряжения сварного шва, которая описана в разделе расчета статической прочности этого эссе, для расчета соответствующих пиковых и минимальных напряжений цикла усталости.

Кроме того, хотя прочный металл сварного шва имеет примерно такую ​​же усталостную прочность, что и несварной [8], изменение сечения сварного соединения может снизить усталостную прочность сварного участка; Угловые швы в нахлесточных или тройниковых соединениях — это резкое изменение поперечного сечения, которое повышает напряжение. Эти концентраторы напряжений необходимо учитывать при расчетах усталостных и статических нагрузок с соответствующими коэффициентами интенсивности напряжений.

Список литературы

[1] «Основы современного производства, материалы, процессы и системы», 3-е изд., ”Микелл П. Грувер, John Wiley & Sons, Inc., c. 2007 г., 1022 стр.

[2] http://deltaschooloftrades.com/basic_joints.htm

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Oxy-fuel_welding_and_cutting

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_metal_arc_welding

[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Submerged_arc_welding

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_tungsten_arc_welding

[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_resistance_welding

[8] «Стандартный справочник Марка для инженеров-механиков, 11-е изд., ”Юджин Аваллоне, Теодор Баумейстер III, Али Садег, McGraw Hill Company, Inc., c. 2007.

[9] «Справочник по машинному оборудованию, 28-е изд.», Эрик Оберг, Франклин Джонс, Холбрук Хортон, Генри Райффел, Industrial Press New York, c. 2008 г., 2692 стр.

Примечание: Руководство по оборудованию, в частности, является отличным источником подробных сведений о выполнении сварки на уровне сварщика, включая такие вещи, как рекомендуемые текущие настройки для дуговой сварки и довольно полный список символов сварных швов.