Jaké typy švů existují?

Svařovaný spoj je úsek konstrukce, ve kterém jsou její jednotlivé prvky spojeny svařováním. Svarový spoj se skládá ze svaru, přilehlé zóny základního kovu se změnami struktury a vlastností v důsledku tepelného působení svařování (teplem ovlivněná zóna) a přilehlých oblastí základního kovu. Při tavném svařování vznikají ve svarovém spoji různé úseky (obr. 1), zahřívané na různé teploty a lišící se fyzikálními, chemickými a mechanickými vlastnostmi.

Rýže. 1. Svařovaný spoj:

1 – svar; 2 – zóna fúze;

3 – tepelně ovlivněná zóna; 4 – obecný kov

Svar je vykrystalizovaný kov, který byl během procesu svařování v roztaveném stavu.

Svar jako spojovací část spojovaných prvků určuje geometrický tvar, pevnost, pevnost a další vlastnosti kovu. Vlastnosti svarového spoje jsou určeny vlastnostmi kovu vlastního svaru a zónou základního kovu přiléhající ke svaru s upravenou strukturou. Dále je nutné vzít v úvahu některou část základního kovu přiléhající k tepelně ovlivněné zóně a stanovení koncentrace napětí v místě přechodu ze svarového kovu do základního kovu a plastické deformace v tepelně ovlivněné oblasti, které ovlivňuje charakter a rozložení sil působících ve svarovém spoji.

Klasifikace svarových spojů

Rozlišují se následující typy svarových spojů:

• Zadek.
• Roh.
• T-tyče.
• Překrývající se.

Tato klasifikace spojů předpokládá uspořádání prvků, které mají být svařeny ve stejné rovině, pod úhlem 90°, a také uspořádání částí, které mají být spojeny pod ostrými a tupými úhly.

Na základě formy spojení svařovaných prvků lze rozlišit tyto hlavní typy svarových spojů: tupé (obr. 2), T-spoje (obr. 3), rohové (obr. 4), přeplátované spoje (obr. 5). Do samostatné skupiny lze zařadit i koncové spoje, jejichž použití je velmi omezené, Obr. 6.

Pomocí tupých svarů se tvoří především tupé spoje pomocí koutových svarů, T-, rohové a přeplátované spoje pomocí elektrických nýtovaných a drážkových spojů, lze vytvořit pouze přeplátované spoje; -mohou vznikat svarové spoje.

Rýže. 2. Svarové spoje na tupo

Rýže. 3. T-svarové spoje a tupoúhlé spoje

Rýže. 4. Rohové svarové spoje, oboustranné a jednostranné

Rýže. 5. Přeplátované svarové spoje

Rýže. 6. Koncové svařované spoje:

a – spojování plechů, b – spojování úhelníků nebo profilů

Rýže. 7. Formy přípravy svarových hran tupých spojů

Tupé svary jsou obvykle vyrobeny spojitě; Charakteristickým znakem pro ně bývá tvar řezu hran spojovaných dílů v příčném řezu. Na základě tohoto znaku se rozlišují tyto hlavní typy tupých svarů (obr. 7): bez řezných hran – jednostranné a oboustranné; s přírubovými okraji; s řezáním jedné hrany – jednostranné, oboustranné; s přímým nebo zakřiveným tvarem řezu; s jednostranným řezáním dvou mokrých; s drážkou ve tvaru V; s oboustranným řezáním dvou hran; Řezání ve tvaru X. Drážka může být tvořena přímými liniemi (zkosené hrany) nebo může mít zakřivený tvar, drážku ve tvaru U.

Koutové svary se vyznačují tvarem přípravy svarových hran v příčném řezu a návazností švu po délce.

Podle tvaru průřezu mohou být švy bez okrajových drážek, s jednostrannými okrajovými drážkami nebo s oboustrannými okrajovými drážkami. T-spojy, přeplátované spoje a rohové spoje mohou být vyrobeny s krátkými úseky švů – bodovými svary.

Rýže. 8. Konstrukční prvky pro přípravu svarových hran

Tvar přípravy hran a jejich montáž pro svařování charakterizují čtyři hlavní konstrukční prvky (obr. 8): mezera – b, tupost – c, úhel zkosení hrany – β a úhel přípravy hrany – α, rovný β nebo 2β. Rozměry a maximální odchylky uvedených parametrů upravují normy pro svary a spoje pro téměř všechny způsoby svařování, uvedené v části označení svarových spojů.

Při svařování tlustého kovu je nutné řezat okraje. Úhel zkosení hrany poskytuje určitou hodnotu pro úhel řezu hran, který je nutný pro přístup oblouku do hloubky napojení a úplné proražení hran na celou jejich tloušťku.

U všech typů švů je důležité úplné prostupování hran spojovaných prvků a vnější tvar švu na přední i zadní straně a tvar rubové patky. U tupých svarů, zejména jednostranných, je obtížné svařit tupé hrany v celé jejich tloušťce bez speciálních technik, aby se zabránilo propálení a zajistila se dobrá tvorba vratné housenky. K provádění této práce musí být svářeči vysoce kvalifikovaní.

Důležité je vytvoření plynulého přechodu kovu předních a zadních válců na základní kov, protože to zajišťuje vysokou pevnost spoje při působení dynamického zatížení. U koutových svarů může být také obtížné svařit kořen švu v plné tloušťce, zejména při svařování šikmou elektrodou. Pro tyto svary se doporučuje konkávní tvar průřezu svaru s plynulým přechodem do základního kovu, který snižuje koncentraci napětí v místě přechodu a zvyšuje pevnost spoje při dynamickém a střídavém zatížení. V tomto případě nesmí být skutečná hodnota vypočteného úseku menší než přípustná hodnota. V opačném případě dojde k zeslabení švu a snížení nosnosti svarového spoje.

Označení svarového spoje je provedeno na montážních výkresech a na výkresech celkového pohledu. Pokud potřebujete pomoc s výkresy svařované konstrukce, můžete nás kontaktovat zde. Podle GOST 2.312-72 jsou svary všech typů znázorněny plnými čarami nebo přerušovanými čarami. Vodicí čáry zakončené jednostrannými šipkami vedou k obrázkům svarů. Je vhodnější kreslit vodicí čáry z viditelného švu (obr. 9). Symbol švu je aplikován nad policí linky – návazec a pod policí – pro šev vyrobený na rubové nebo neviditelné straně.

Rýže. 9. Struktura symbolu svaru

1 – šev podél uzavřené linie nebo proveďte šev při instalaci produktu.

2 – označení normy pro typy a konstrukční prvky svarových spojů:

• GOST 5264-80 – dokument pro svary a spoje provedené ručním obloukovým svařováním obalenými elektrodami;
• GOST 11534-75 – dokument pro svary a spoje provedené ručním obloukovým svařováním obalenými elektrodami pod ostrými a tupými úhly;
• GOST 14771-76 – dokument o svarech a spojích vytvořených svařováním v prostředí ochranného plynu;
• GOST 23518-79 – dokument pro svary a spoje provedené svařováním v prostředí ochranného plynu pod ostrými a tupými úhly;
• GOST 16037-80 – dokument pro svarové spoje ocelových potrubí (hlavní typy, konstrukční prvky a rozměry);
• GOST 14806-80 – dokument pro obloukové svařování hliníku a jeho slitin o tloušťce od 0,8 do 60 mm;
• GOST 14776-76 je dokument pro svařované elektrické nýtované spoje vyrobené svařováním v ochranných plynech a pod vrstvou tavidla.

Seznam norem používaných při spojování kovů svařováním je rozsáhlý a použití konkrétní normy se určuje na základě použité metody svařování. Plynové svařované spoje nemají zvláštní normu.

3 – alfanumerické označení švu podle normy pro typy a konstrukční prvky švů ve svarových spojích. Případná písmena se zadávají podle prvního písmene typu spoje: S, T, N, U. Za písmeno je třeba vložit číslo, označující konstrukční prvky pro přípravu hran ke svaření a konkrétní podmínky pro zhotovení spoje. svařovaný spoj.

4 – značka způsobu svařování podle normy pro typy a konstrukční prvky svarových spojů. Tato poloha nemusí být uvedena, pokud je z normy zřejmé, jaký způsob svařování se používá.

5 – u koutových svarů je noha švu umístěna v této poloze.

6 – u přerušovaných švů je uvedena délka svařovaného úseku.

7 – označuje typ nespojitosti spojení a krok připevnění švů.

8 – ukázat pomocné znaky:

• odstranit výztuž svaru;
• zpracovat prověšení a nerovnosti švu s hladkým přechodem na základní kov;
• čistota povrchu svaru;
• šev podél otevřené čáry (označení se používá, pokud je z výkresu zřejmé umístění švu).

9 – znázorněte pomocné značky vztahující se k rubové straně svaru:

• odstranit výztuž svaru;
• čistota povrchu svaru;
• zpracovat prověšení a nerovnosti švu s plynulým přechodem na základní kov.

Pokud jsou naznačené značky umístěny pod odkazovou čarou, vztahují se k rubové straně švu. Existují případy, kdy je svar viditelný, ale musí být proveden z neviditelné strany a hlavní nápis označení svaru je napsán pod odkazovou čarou. Aby se výkres lépe četl, používá se při označování svarů a spojů řada zjednodušení.

Při použití jedné metody svařování a formy přípravy hran podle jedné normy při výrobě svařované konstrukce je povoleno nezahrnout normu do struktury symbolu pro hlavní typy, konstrukční prvky a rozměry švů. V tomto případě je norma svařování uvedena na výkresu v technických požadavcích na výrobu této konstrukce. Je znázorněn nestandardní svar s uvedením rozměrů konstrukčních prvků potřebných k jeho provedení a konstrukční prvky okrajů v hranicích švu jsou znázorněny jako plné tenké čáry (obr. 10). Technické požadavky udávají způsob svařování.

Rýže. 10. Označení nestandardního svaru

Vady ve svarových spojích

Během procesu svařování mohou ve svarovém kovu a v tepelně ovlivněné zóně vzniknout různé vady, které snižují pevnost spoje, vedou k netěsnosti švů a snížení provozní spolehlivosti výrobku.

Na základě jejich umístění ve svarovém spoji se vady dělí na vnější a vnitřní. Mezi vnější patří řezy, prověšení, vnější praskliny a plynové póry. Tyto vady lze zpravidla identifikovat při externím vyšetření.

podřezat je prohlubeň v základním kovu podél linie tavení svaru se základním kovem (obr. 11, a). Typicky je vytvoření podříznutí spojeno s vytvořením velké svarové lázně v důsledku vysokého svařovacího proudu.

Rýže. 11. Závady při tavném svařování:

a – podříznutí; b – příliv; c – nedostatek penetrace v tloušťce; d – nedostatek průniku podél okraje švu.

Příliv – jedná se o proudění svarového kovu na povrch základního kovu nebo dříve vyrobené housenky bez tavení s ním (obr. 11, b).

Nedostatek penetrace – místní nedostatek svaru v důsledku neúplného natavení okrajů svařovaných dílů (obr. 11, c, d). Místo neproniknutí je vyplněno struskou, která vyplňuje dutinu vzniklou nedostatečným průnikem.

Při obloukovém svařování je vznik nedostatku průvaru spojen s nedostatečným svařovacím proudem.

Nedostatek průrazu je jednou z nejnebezpečnějších závad při zatížení. Napětí vznikající v tomto místě mohou být několikanásobně vyšší než průměrná napětí ve výrobku. To vede ke zničení produktu při zatížení výrazně nižším, než je vypočtené.

Kromě toho je nedostatek tavení často doprovázen výskytem obtížně zjistitelných trhlin ve svarovém kovu. Nedostatek průvaru musí být odstraněn svařením vadných oblastí.

Trhliny – částečná lokální destrukce ve svaru a/nebo v tepelně ovlivněné zóně. Při svařování mohou při krystalizaci při fázových a strukturních přeměnách v pevném stavu vznikat trhliny.

Mechanismus vzniku trhlin za horka je následující. Roztavený svarový kov se po odstranění zdroje tepla začne ochlazovat. Při teplotách pod likvidem se v tavenině začnou objevovat krystaly. S dalším ochlazováním se objem, který zaujímají krystality, zvětšuje a samotné krystality se spojují do struktury oddělené vrstvami kapaliny. V tomto stavu je cirkulace kapaliny mezi krystality obtížná. To vede ke snížení deformovatelnosti systému a nebezpečí jeho křehké destrukce vlivem smršťovacích krystalizačních napětí. Destrukce je usnadněna tvorbou precipitátů nízkotavných fází na hranicích krystalitů, oslabujícími vazby mezi rostoucími zrny. Čím širší je teplotní rozsah krystalizace a čím nižší je metalurgická kvalita oceli, tím vyšší je sklon k tvorbě horkých trhlin. Uhlík rozšiřuje rozsah krystalizace a zvyšuje tendenci oceli tvořit horké trhliny.

Studené praskliny se tvoří, když je svar ochlazen pod 200 – 300 ℃, hlavně v tepelně ovlivněné zóně. Proces jejich tvorby je zpravidla pomalý, což je činí obzvláště nebezpečnými. Příčinou vzniku trhlin za studena jsou vnitřní pnutí vznikající při strukturálních přeměnách v důsledku lokálního kalení oceli. V nízkouhlíkových ocelích, kde je objemový efekt martenzitické přeměny malý, jsou trhliny za studena vzácné. Se zvyšujícím se obsahem uhlíku se zvyšují fázová napětí, což přispívá ke vzniku studených trhlin.

U uhlíkových ocelí jsou trhliny za studena nejčastější vadou. Pro posouzení sklonu legovaných ocelí k tvorbě trhlin za studena se používá hodnota uhlíkového ekvivalentu. Tendence tvořit horké a studené trhliny určuje svařitelnost kovu – schopnost získat svarový spoj stejné pevnosti jako základní kov. Uhlík a všechny hlavní legující prvky negativně ovlivňují svařitelnost.

Oceli s Eq ≤ 0,45 % mají vysokou svařitelnost. Do této skupiny patří uhlíkové oceli St1 – St4, 05, 08, 10, 15, 20, 25, dále nízkolegované oceli 09G2(D), 14G2, 17GS atd., používané pro výrobu různých kovových konstrukcí.

póry – zaoblené nebo podlouhlé dutiny naplněné plynem. Mohou být mikroskopické a velké. Póry se tvoří ve švech nebo na rozhraní fúze s obecným kovem. Tendence k tvorbě pórů závisí na koncentraci plynu ve svarové lázni, jeho rozpustnosti v pevném nebo tekutém kovu při teplotě krystalizace, rychlosti krystalizace kovu a koeficientu difúze plynu v kapalných a pevných kovech.

Odplynění je spojeno s chemickými reakcemi v roztaveném kovu. Díky své nerozpustnosti v železe se při reakci uvolňuje CO ve formě bublin. Snížení rozpustnosti plynu při ochlazování svarové lázně je také příčinou tvorby poréznosti. Při svařování konstrukčních ocelí je hlavním důvodem vzniku pórů špatná dezoxidace svarové lázně.

Nekovové inkluze – jedná se o vady v podobě cizích částic ve svarovém kovu. Jsou zde struska, tavidlo, oxid a další nekovové vměstky.

Struskové inkluze vznikají v důsledku špatného čištění okrajů svařovaných dílů, jakož i nedostatečného úplného odstranění strusky při vícevrstvém svařování. Při tavném svařování se základní kov a elektroda roztaví a vytvoří kapalinu. V důsledku míchání složek v kapalné fázi a následné krystalizace vzniká litá svarová struktura, jejíž chemické složení se liší od složení základního kovu. Lze rozlišit tři typy liquatů: zonální, dendritický и gravitační.

Zonální likvace. lze pozorovat v objemu švu. Jak šev krystalizuje ve směru od tavné hranice ke středu, kov bude obohacen o různé nečistoty, proto chemické složení odlévané struktury nebude v průřezu stejné. Při svařování oceli ve střední části svaru se může zvýšit koncentrace uhlíku a škodlivých nečistot – síry a fosforu. Kromě zonální likvace ve struktuře stehu může být dendritická likvace – heterogenita chemického složení napříč průřezem zrna. Střed zrna bude obohacen o více žáruvzdorných prvků a mezidendritický prostor, který tuhne jako poslední, bude obsahovat největší množství tavitelných nečistot.

Při tavném svařování kovů, které se velmi liší v hustotě, je to možné gravitační segregace. Horní část švu bude obohacena o lehčí komponenty a spodní o těžší.

Doufám, že nyní rozumíte svařování elektronovým paprskem, jak to funguje, výhodám a nevýhodám tohoto procesu. Pokud máte zájem o vzdělávací videa, přejděte na náš kanál YouTube.