Соединение сваркой

СОЕДИНЕНИЯ

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Общие сведения о сварных соединениях

Сварные соединения – это неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева в зоне соединения деталей до расплавленного состояния (сварка плавлением электродуговая, электрошлаковая и др.) или до тестообразного состояния, но с применением механической силы (контактная сварка). Сварные соединения лучше других приближают составные детали к целым и позволяют изготавливать детали неограниченных размеров. Прочность сварных соединений при статических и ударных нагрузках доведена до прочности деталей из целого металла. Освоена сварка всех конструкционных сталей, включая высоколегированные, цветных сплавов и пластмасс.

Достоинства:

1. Невысокая стоимость соединения благодаря малой трудоемкости процесса сварки и простоты конструкции сварного шва.

2. Соединение деталей может выполняться встык без накладок.

3. Герметичность и плотность соединения.

4. Возможность автоматизации процесса сварки.

5. Возможность сварки толстых профилей.

Недостатки :

1. Прочность сварного соединения зависит от квалификации сварщика. Применение автоматической сварки устраняет этот недостаток.

2. Коробление деталей из-за неравномерного нагрева в процессе сварки.

3. Недостаточная надежность при значительных вибрационных и ударных нагрузках. По мере совершенствования процесса сварки этот недостаток проявляется в меньшей степени.

Применение сварных соединений . В современном машиностроении, в строительных конструкциях и в других отраслях промышленности сварные соединения постепенно вытесняют заклепочные соединения. В настоящее время сварку широко применяют как способ получения заготовок деталей из проката в мелкосерийном и единичном производстве, а также в ремонтном деле. Сварными выполняют станины, рамы, корпусы редукторов, шкивы, зубчатые колеса, коленчатые валы и другие детали.

2.2. Конструктивные разновидности сварных соединений и типы швов

В зависимости от взаимного расположения соединяемых элементов применяют следующие конструктивные разновидности сварных соединений:

Рисунок 2.1 – Стыковые швы:

а – однорядный без скоса кромок;

б – односторонний со скосом кромок;

в – двусторонний с двумя симметричными скосами одной кромки;

г – двусторонний с двумя симметричными скосами двух кромок

1. Стыковые соединения . Эти соединения просты и совершенны. На рисунке 2.1 показаны различные варианты стыковых швов, выполняемых ручной электродуговой сваркой при различной толщине соединяемых элементов.

При автоматической сварке происходит более глубокое проплавление металла, поэтому толщину свариваемых деталей без обработки кромок увеличивают примерно в два раза по сравнению с ручной, а при обработке кромок угол их скоса уменьшают. Выпуклость стыкового шва увеличивает концентрацию напряжений, поэтому в ответственных соединениях ее удаляют механическим способом. Соединения встык наиболее надежные из всех сварных соединений, их рекомендуют в конструкциях, подверженных вибрационными нагрузками.

2. Нахлестные соединения . Эти соединения выполняют угловыми швами, которые могут иметь различную форму сечения:

а) нормальные (рисунок 2.2, а); их профиль представляет собой
равнобедренный треугольник;

б) вогнутые (рисунок 2.2, б); их применяют в особо ответственных конструкциях при переменных нагрузках, так как вогнутость обеспечивает плавный переход шва в основной металл детали, благодаря чему снижается концентрация напряжений. Вогнутый шов повышает стоимость соединения, так как требует глубокого провара и последующей механической обработки для получения вогнутости;

в) выпуклые (рисунок 2.2, в); они нерациональны, так как вызывают повышенную концентрацию напряжений;

г) специальные (рисунок 2.2, г); их профиль представляет собой неравнобедренный прямоугольный треугольник. Применяют при переменных нагрузках, так как значительно снижает концентрацию напряжений.

Рисунок 2.2

За катет шва k принимают меньшую сторону вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника (рисунок 2.2, г). В большинстве случаев величину k принимают равной толщине s свариваемых деталей, но не менее 3 мм.

В зависимости от расположения относительно нагрузки угловые швы бывают:

Рисунок 2.3 – Угловые швы соединений внахлест

а) лобовые, расположенные перпендикулярно к линии действия нагрузки (рисунок 2.3, а);

б) фланговые, расположенные параллельно линии действия нагрузки (рисунок 2.3, б);

в) комбинированные, состоящие из сочетания лобовых и фланговых швов (рисунок 2.3, в).

При соединении внахлест возникает изгибающий момент М и = Fs (рисунок 2.3, а) от внецентренного действия растягивающих сил, что является существенным недостатком этих соединений.

3. Тавровые соединения. Свариваемые элементы располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Соединение может быть выполнено угловыми (рисунок 2.4, а) или стыковыми (рис. 2.4, б) швами.

4.Угловые соединения (рисунок 2.4, в, г). Применяются для изготовления тары из листовой стали, ограждений и др. Выполняются угловыми швами. Эти соединения передают малые нагрузки и поэтому не рассчитываются на прочность.

Рисунок 2.4 – Тавровые и угловые соединения

Соединение деталей сваркой

К атегория:

Слесарно-механосборочные работы

Соединение деталей сваркой

Соединение деталей дуговой сваркой. При дуговой сварке металл плавится под действием теплоты электрического тока. Для получения вольтовой дуги применяют сварочные машины и аппараты постоянного и переменного тока.

Процесс сварки осуществляется следующим образом. В электрическую цепь сварочной установки (рис. 1) включают свариваемые детали, противоположным полюсом является присадочный материал (электрод), который изготовляют из мягкой стальной проволоки диаметром 2-12 мм с содержанием углерода до 0,25 % и который плавится под действием теплоты вольтовой дуги; расплавленный металл электрода заполняет кратер, образуемый вольтовой дугой. Температура дуги в момент сварки достигает 6973 К (6700 °С). Дуговая сварка дает возможность получить различные соединения и швы.

Рис. 1. Схема электрической цепи дуговой сварки: 1 - заводская сеть, 2 - рубильник для включения двигателя в сеть, 3 - электродвигатель, 4 - сварочный генератор, 5 – рама сварочной машины, 6 - сварочные провода, 7 - электрододержатель, 8 - свариваемая деталь

Качество сварочных работ улучшается в случае применения автоматической дуговой сварки под слоем флюса и в среде защитных газов.

Для легких сплавов - алюминиевых, магниевых - широкое распространение получает защита места сварки струей инертных газов: аргона, водорода и углекислого газа.

Полуавтоматическая аргонодуговая сварка. Этот вид сварки характеризуется большой производительностью, чистотой шва, отсутствием флюсов и шлака, малой зоной нагрева, уменьшением коробления деталей, применяется в основном для сварки алюминия, медных сплавов и нержавеющих сталей.

Соединениедеталейгазовойсваркой. При газовой сварке производят местный нагрев свариваемых металлов до температуры плавления и сваривают их с помощью присадочного материала. Металлы нагревают газовой горелкой. Температура при горении смеси достигает 3373 - 3473 К (3100-3200 °С).

В качестве присадочного материала при сварке низкоуглеродистой стали применяют проволоку с содержанием (%): 0,06 - 0,1 углерода, 0,1-0,25 кремния и 0,2-0,4 марганца.

Соединение деталей контактной сваркой. Видами контактной сварки являются точечная, шовная и стыковая. При точечной и шовной сварке электрический ток пропускают через электроды, сжимающие листы, положенные внахлестку, а при стыковой - через листы, положенные встык. В процессе сварки в месте соединения листов с электродом при прохождении через них тока металл нагревается и листы свариваются.

Рис. 2. Детали и сварные соединения: а - детали, подготовленные под сварку, б - сварное соединение деталей; соединения; в - стыковое, г - угловое, д - с одной накладкой, е - с двумя накладками, ж - тавровое, з - нахлесточное

Эти виды сварки очень экономичны и производительны, их применяют для соединения листовых изделий.

Контроль сварныхшвов на непроницаемость. Контролируют швы на непроницаемость у изделий, которые предназначены для хранения жидкостей и газов. Испытание на непроницаемость применяют после проверки швов внешним осмотром как при пооперационном контроле, так и при сдаче готовой продукции.

В зависимости от назначения изделия и технических условий на его изготовление непроницаемость швов испытывают керосином, водой или сжатым воздухом.

Керосином проверяют большей частью открытые сосуды, стационарные резервуары для хранения бензина и керосина. Чтобы обнаружить дефект, в местах сварки шов покрывают меловым водным раствором. После высыхания мелового раствора шов с внутренней стороны тщательно обмазы-

Рис. 3. Виды сварки:
а - дуговая, б - газовая, в – в среде защитных газов; 1 - электрическая дуга, 2 - плавящийся электрод, 3 - электрододержа-тель, 4 - присадочный материал, 5 - сварочная горелка, б - пламя, 7 - электрод, 8 - защитный газ, 9 - сопло горелки вают керосином. Керосин обладает способностью проходить сквозь самые мелкие поры. Если в швах имеются дефекты, то керосин выступит на окрашенной мелом поверхности в виде небольших жирных пятен. Швы выдерживают под действием керосина от 15 до 40 мин

Испытание керосином проводят в специально отведенных местах с соблюдением правил техники безопасности и противопожарных мероприятий.

Сжатым воздухом испытывают сосуды и трубопроводы, работающие под давлением. Испытание производят следующим образом. Сначала изделие наполняют воздухом до требуемого давления, затем швы обмазывают с наружной стороны мыльной водой и при появлении пузырей выявляют неплотности.

Испытание давлением с погружением в воду проводят следующим образом: изделие погружают в воду, а затем наполняют воздухом. Дефектные участки швов определяют по пузырькам воздуха.

Применяют и более эффективные методы контроля сварных соединений с помощью электромагнитной дефектоскопии, а также с помощью ультразвуковых и рентгеновских установок, которые позволяют обнаружить все дефекты сварного шва: поры, раковины, волосяные трещины и т. п.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «Инженерная графика»

Соединение сваркой

Учебно-методическое пособие

по дисциплине «Инженерная графика»

для студентов специальностей

«Промышленное гражданское строительство» и

«Водоснабжение и водоотведение»

Введение

В данном методическом указании даны сведения о сварке, положения ГОСТ 2.312-72 ЕСКД применительно к машиностроительным и строительным чертежам, а также исходные данные, последовательность и образец выполнения задания на тему «Соединения сваркой» и контрольные вопросы по данной теме.

Целью данного методического указания является ознакомление и изучение студентов с правилами оформления на чертежах изображений швов сварных соединений сборочной единицы из металла в соответствии с требованиями ГОСТов ЕСКД и СПДС.

1 Основные термины и определения.

Сварные соединения являются наиболее распространенным видом неразъемных соединений и занимает одно из ведущих мест в современной технологии. Сварка более экономична, чем клепка.

Соединение деталей сваркой называется сварным соединением .

Сварка – это технологический процесс образования неразъемного соединения деталей в результате молекулярного проникновения металлов свариваемого изделия и плавящегося электрода, находящихся в жидком или высокопластичном состоянии с последующей совместной кристаллизацией металлов при остывании. Затвердевший металл образует сварной шов.

Сваркой соединяются все марки сталей, чугуна, меди, латуни, бронзы, алюминиевых сплавов и термопластические пластмассы (винипласт, капрон, полиэтилен, полистирол, плексиглас и др.).

Сварной шов – часть сварного соединения, образовавшаяся в результате процесса сварки. Сварные швы, выполненные в заводских условиях, называют заводскими , а выполненные непосредственно на строительной площадке перед установкой конструкции в проектное положение – монтажными.

2 Виды сварки

В зависимости от характера применяемых источников тепла и способа соединения деталей сварку подразделяют на несколько видов (таблица 1). Источником тепла может быть электродуга, газовая горелка, ток высокой частоты, взрыв, трение деталей между собой, луч света т.д.

Таблица 1 - Виды сварки

При газовой сварке используют теплоту пламени, полученную от сгорания газа (ацетилена, водорода и др.) в струе кислорода. В процессе сварки добавляют присадочный материал в виде металлического прутка, который под действием температуры плавится и заполняет зазор в стыке соединяемых деталей. Наплавленный металл затвердевает и образует шов сварного соединения.

При электрической сварке для местного расплавления свариваемых деталей используют тепловую энергию электрической дуги.

Эта дуга возникает между свариваемыми деталями и стальным или угольным электродом. Стальные электроды во время сварки плавятся и образуют шов сварного соединения, угольные – служат только в качестве электрода.

При контактной сварке используют теплоту преобразованного электрического тока. Разогретые места свариваемых деталей сжимают между собой механической внешней силой.

Условные обозначения способов сварки:

Автоматическая (А) Аф - на флюсовой подушке; Ам – на меднофлюсовой подушке; Ас – на стальной подкладке; Апш – с предварительным наложением подварочного шва; Апк- с предварительной подваркой корня шва; Ар- с ручной подваркой с одной стороны; Ан-з- в защитных газах неплавящимся электродом, однофазная; Ан-Зтф – то же, трехфазная; А-З – плавящимся электродом в защитных газах; Ан-З/А-З – первый проход неплавящимся электродом в защитных газах, последующие – плавящимся электродом в защитных газах.

Полуавтоматическая (П) под флюсом без применения подкладок, подушек и подварочного шва: Пс - на стальной подкладке; Пр – с ручной подваркой; П-З – в защитных газах плавящимся электродом; Пф – под флюсом; Ппш – с предваритеьным наложением подварочного шва; Ппк – с предварительной подваркой корня шва.

Ручная (Р) электродуговая: Рн-З – неплавящимся электродом в защитных газах; Рн-З/П-З – первый проход неплавящимся электродом в защитных газах; последующая – полуавтоматическая; плавящимся электродом в защитных газах.