Сварочные швы

Сварочные швы – это участки соединения металлических деталей или заготовок, которые возникают при кристаллизации либо кристаллизации и деформации металла, расплавленного в результате воздействия электрической дуги, плазмы, лазера. Сварной шов – это неразъемное соединение, основным назначением которого является обеспечение прочности и жесткости всей конструкции. Специалисты компании ООО «Профлазермет» выполнят сварочные швы любой сложности в обязательном соответствии с актуальными отраслевыми стандартами и нормативными документами для сварочных соединений любого типа.

Из чего состоит сварное соединение

Любое сварное соединение содержит в себе нескольких зон, которые достаточно четко различаются между собой и прослеживаются при детальном изучении.

Основные части соединения:

  • Сам сварной шов или зона наплавления металла, которая формируется за счет плавления основного металла свариваемых заготовок, либо за счет наплавления металла шва к металлу заготовок. Эта зона – сплошная литая структура, которая характеризуется повышенной твердостью, часто в этой зоне наблюдаются некоторые поверхностные дефекты, которые появляются под воздействием кислорода, остатков сварочного флюса и пр.
  • Зона сплавления располагается на границе шва и основного металла. Размер этой зоны в некоторых случаях составляет до 50% всего размера сварного соединения и определяется параметрами заготовок, в первую очередь их толщиной. Помимо основного металла в данной зоне могут присутствовать интерметаллиды C и N, карбид W, Cr, Fe а также их нитриты.
  • Зона термического влияния – часть соединения, которая подвергалась нагреву, а также деформации в результате нагрева, но не подвергался расплавлению.
  • Переходная зона к основному металлу и сам основной металл. В переходной зоне шва могут наблюдаться проявления различных структурных преобразований металла под действием температуры. В зависимости от марки стали в данной зоне могут обнаруживаться: аустенит – при сварке деталей из нержавейки; мартенсит – при сварке стали инструментального типа. Также в этой зоне могут присутствовать структуры троостита, характерные для железоуглеродистых сплавов типа стали и чугуна; остаточный аустенит и перлит, который представляет собой эвтектику двух фаз — феррита и цементита. Также могут наблюдаться и другие структурные элементы, которые проявляются при наличии скачков температур с небольшой амплитудой. Структурная однородность определяет долговечность сварного шва, поэтому важно осуществлять периодический контроль сварных работ.

Как выглядит шов под микроскопом

Для изучения микроструктур сварных швов используют металлографические микроскопы, микрорентгеноспектральные приборы и прочую аналитическую аппаратуру. Чаще всего изучение участка сварного соединения производится в специальном препарате – микрошлифе. Микрошлиф имеет полированную гладкую поверхность, которая и подвергается изучению. Важно не допустить перегрева образца в процессе подготовки, т.к. это часто приводит к изменениям в структуре металла, выраженным с разной степенью интенсивности. Отполированный промытый от остатков абразива и тщательно просушенный шлиф изучают под микроскопом дважды: до травления и после травления. Травление позволяет выявить все особенности структуры металла, проявить их. В зависимости от анализируемой марки металла подбирается оптимальный травитель, например, 4-5% раствор HNO3 в спирте.

На структуру сварного шва неизменно влияют разные параметры (например, скорость) охлаждения металла. Часто зона наплавления шва имеет столбчатое или дендритоподобное строение, что видно на фото.

Стоит отметить, что грубое столбчатое строение больше характерно для однослойных сварных швов. При выполнении сварного соединения в несколько подходов литая структура наблюдается только в верхнем слое шва, нижние слои при проходке более вышележащих слоев, повторно подвергаются термическому воздействию, в результате чего меняется и их структура.

Классификация сварочных швов

Сварочные соединения классифицируют по различным параметрам.

По расположению шва выделяют соединения:

  • горизонтальные;
  • наклонные,
  • вертикальные,
  • нижние. Стоит отметить, что данный тип швов наиболее прочный и простой в производстве. Именно при таком варианте металл оптимально заполняет все зазоры соединения, затекая в них под действием силы тяжести. Данный вид сварочного соединения может выполняться как от себя, так и на себя.

Еще один принцип классификации сварных швов – по их конструктивным особенностям. В этой категории можно выделить:

  • Соединения встык. Такое соединение чаще производится с односторонней разделкой кромок при толщине заготовки до 4 мм, с двусторонней U/V образной разделкой при толщине до 10 мм. Если толщина детали превышает 10 мм, применяется X-образная разделка. Соединение достаточно прочное.
  • Соединение внахлестку применяется в условиях нехватки места для обычного сварного шва. Толщина свариваемых деталей не больше 10 мм. Один из вариантов соединения внахлестку – прорезное соединение.
  • Угловые соединения могут быть торцевыми или «в лодочку». Угловые соединения обваривают с 2 сторон, при несоблюдении правил выполнения соединения есть опасность проплавления металла смежной поверхности шва.
  • Тавровые соединения – наиболее сложный вариант соединения заготовок, он требует высокой квалификации от мастера-сварщика. При данном способе сварки вероятность дефекта гораздо выше, чем при прочих типах соединений. Соединение осуществляется в несколько проходов.
  • Соединения, выполненные под заклепки, оптимальны при условии отсутствия требований к герметичности соединения. После сваривания заготовок место соединения шлифуется.

Параметры неугловых сварочных швов

Основные параметры сварочного соединения:

  • ширина соединения – е, этот параметр представляет собой расстояние между заметными линиями сплавления с лицевой стороны сварочного соединения;
  • выпуклость шва – q, это расстояние между плоскостью, проходящей через границы шва с основным металлом и самой высокой выступающей точкой сварного соединения;
  • глубина провара – h, это максимальная глубина расплавления металла, а также свариваемых элементов шва;
  • толщина сварочного шва – с представляет собой сумму выпуклости шва и глубины проплавления;
  • зазор – b это расстояние от торца одного свариваемого элемента до другого. Зазор может составлять 0-5 мм в зависимости от толщины металла;
  • толщина свариваемого металла – S.

Для определения параметров сварного шва существуют и такие более расширенные характеристики: коэффициент формы шва (допустимые пределы значения 0,8-4); коэффициент выпуклости сварочного соединения (диапазон 7-10).

Важно следующее. Для получения оптимальной глубины провара и ширины сварного шва важно очень точно подбирать способ и режим сварки с учетом параметров свариваемых заготовок.

Параметры угловых швов

Для угловых швов также выделяются геометрические параметры, которые определяют технологические особенности соединения:

  • катет шва – k определяет самое короткое расстояние от поверхности одной заготовки до линии границы соединения на второй заготовке;
  • выпуклость шва – q аналогично похожему параметру в неугловых соединениях;
  • расчетная высота шва – p длина перпендикуляра от точки максимального проплавления в месте соединения свариваемых деталей до гипотенузы наибольшего прямоугольного треугольника, который вписан во внешнюю часть углового шва;
  • толщина шва – a представляет собой расстояния от точки максимального проплавления до поверхности шва. Если шов вогнутый, стоит учитывать уровень вогнутости.

Параметры угловых швов отображены на рисунке ниже.

Контроль качества сварочного шва

Оптимальные параметры сварного шва: тип соединения, толщина и высота шва определяются несколькими параметрами. В частности, тем, насколько прочное требуется соединение, какова толщина заготовок.

Для оценки качества сварочного соединения могут быть применены следующие методики, регламентированные ГОСТами:

  • контроль путем внешнего осмотра соединения на предмет дефектов;
  • просвечивание рентгеном для выявления пор, шлаков или участков непровара;
  • проверка на твердость соединения;
  • исследования при помощи металлографического микроскопа;
  • метод химических реакций и прочие.

Сварные работы в компании ООО «Профлазермет»

Одним из направлений деятельности компании ООО «Профлазермет» является сварка. Специалисты компании имеют необходимую квалификацию и группу допуска для осуществления сварочных работ любой сложности. Сварные соединения, выполненные мастерами компании, обеспечат надежность и долговечность сварной конструкции. Все работы проводятся в соответствии с актуальными регламентирующими документами для данного вида работ: ГОСТы, отраслевые стандарты, отраслевые методики. Заказать работы по сварке можно по контактным номерам телефонов +7 (495) 928-96-58 или +7-800-772-32-83, либо подать заявку на расчет стоимости услуг на сайте.