Сварка стыковых швов может производиться без разделки кромок на свариваемых деталях или с разделкой. Форма разделки может быть V-, X-, U-, K-образная. От формы разделки зависит и техника выполнения сварных стыковых швов.
Краткая характеристика
Контактная стыковая сварка — метод сваривания металлических компонентов, основная сущность которого состоит в равномерном прогревании всей области стыка изделий. После нагревания они как модно сильнее стыкуются друг с другом, и в результате получается прочный неразъемный шов.
Сварка встык характеризуется высокой производительностью, это связано с быстрым образованием сварного соединения. При проведении процесса металл расплавляется намного быстрее и равномернее, поэтому соединение появляется достаточно быстро. При желании сварку можно сделать автоматизированной и встроить в конвейер. Поэтому этот вид сваривания часто применяют на серийном производстве, где требуется стыковое сваривание труб и других похожих изделий.
Несмотря на то, что сварные соединения образуются быстро, они получаются прочными и качественными. Они смогут прослужить долгий период в нормальном состоянии. По этой причине сварка встык металла часто применяется при изготовлении автомобилей, самолетов, нефтепроводов.
Дефекты сварных швов
У начинающих сварщиков часто при выполнении швов встречаются ошибки, которые приводят к появлению дефектов. Некоторые из них критичны, некоторые — нет. В любом случае, важно уметь определить ошибку, чтобы затем исправить ее. Самые распространенные среди новичков дефекты — неодинаковая ширина шва и его неравномерное заполнение. Происходит это из-за неравномерных движений кончика электрода, изменении скорости и амплитуды движений. По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через некоторое время вообще исчезают.
Другие ошибки — при выборе силы тока и величины дуги — можно определить по форме шва. На словах описать их сложно, проще изобразить. На фото ниже показаны основные дефекты формы — подрезы и неравномерное заполнение, прописаны причины, их вызвавшие.
Ошибки, которые могут возникнуть при сварке
Непровар
Одна из ошибок, которые допускают начинающие сварщики: непровар
Этот дефект состоит в неполном заполнении стыка деталей. Этот недостаток необходимо корректировать, так как он влияет на прочность соединения. Основные причины:
- недостаточный сварочный ток;
- высокая скорость движения;
- недостаточная подготовка кромок (при сварке толстых металлов).
Устраняется корректированием тока и уменьшением длины дуги. Подобрав правильно все параметры, от такого явления избавляются.
Подрез
Этот дефект — канавка вдоль шва на металле. Обычно возникают при слишком длинной дуге. Шов становится широким, температуры дуги для прогрева не хватает. Металл по краям быстро застывает, образуя эти канавки. «Лечится» боле короткой дугой или корректировкой силы тока в большую сторону.
Подрез в угловом соединении
При угловом или тавровом соединении подрез образуется из-за того, что электрод больше направлен на вертикальную плоскость. Тогда металл стекает вниз, снова образуется канавка, но уже по другой причине: слишком сильном нагреве вертикальной части шва. Устраняется снижением силы тока и/или укорочением дуги.
Прожог
Это сквозное отверстие в сварном шве. Основные причины:
- чересчур большой ток сварки;
- недостаточная скорость движения;
- слишком большой зазор между кромками.
Так выглядит прожог шва при сварке
Способы исправления понятны — пробуем подобрать оптимальный сварной режим и скорость движения электрода.
Поры и наплывы
Поры выглядят как небольшие отверстия, которые могут группироваться в цепочку или быть раскиданы по всей поверхности шва. Являются недопустимым дефектом, так как значительно снижают прочность соединения.
Поры появляются:
- при недостаточной защите сварной ванны чрезмерном количестве защитных газов (электроды низкого качества);
- сквозняке в зоне сварки, который отклоняет защитные газы и кислород попадает к расплавленному металлу;
- при наличии загрязнений и ржавчины на металле;
- недостаточной разделке кромок.
Наплывы появляются при сварке с присадочными проволоками при неправильно подобранных режимах и параметрах сварки. Представляют собой затекший металл, который не соединился с основной деталью.
Основные дефекты сварных швов
Холодные и горячие трещины
Горячие трещины появляются в процессе остывания металла. Могут быть направлены вдоль или поперек шва. Холодные появляются уже на холодном шве в тех случаях, когда нагрузки для этого типа шва чересчур велики. Холодные трещины ведут к разрушению сварного соединения. Эти недостатки лечатся только повторной сваркой. Если недостатков слишком много, шов срезают и накладывают повторно.
Холодные трещины ведут к разрушению изделия
Особенности технологии
Сварка в стык считается разновидностью контактной электросварки. По этой причине технологические процессе и устройство оборудования для этих процессов сильно похожи. Но все же несколько различий имеется, но они совсем незначительные.
Сварочное оборудование, которое используется для контактной и стыковой сварки, имеет в устройстве следующие компоненты:
- силовой сварочный трансформатор с большой мощностью;
- электрод с неподвижным устройством;
- подвижный электрод;
- механический или электромеханический привод, который предназначен для подвижного электрода;
- система управления рабочим процессом.
Стоит отметить! Если для сваривания применяется оборудование с ручным управлением, то оператор должен постоянно производить визуальный контроль процесса. Это может негативно отразиться на качестве сварного соединения. А вот автоматизированные аппараты управляют операциями на всех стадиях вплоть до удаления нагревательного элемента.
Технология стыковой сварки производится в несколько этапов:
- На начальном этапе работ свариваемые изделия закрепляются специальными зажимами. Они также применяются в качестве электродов. Сварочное оборудование устроено с учетом того, что размер площади контакта в таких зажимах должен быть большим в отличие от свариваемой поверхности торцов. По этой причине зажимы должны соответствовать форме поверхности свариваемых изделий.
- Затем подвижный механизм с повышенным усилием при помощи электромеханического привода прижимает край стыка свариваемого элемента к стыку изделия, которое закреплено в зажиме в неподвижном состоянии.
- Как только все изделия будут прочно зафиксированы и прижаты, производится включение сварочного трансформатора, это делается на 2-3 секунды. Этого времени будет достаточно для того, чтобы через электроды и свариваемое изделие прошел электроток с большой силой. Именно он выделяет повышенный объем теплоты в области наименьшего контакта, а именно на стыке свариваемых изделий.
Как варить
Перед тем как приступить к свариванию производится технологическая подготовка. Детали следует разметить, произвести резку, поверхности зачищаются от загрязнений, ржавчины и высушиваются при наличии влаги.
Две свариваемые детали должны лежать на ровной поверхности и иметь между собой зазор 2-3 мм, зажигаем электрод ударом или “чиркнув” как спичку, выполняем две прихватки, что бы избежать деформации свариваемого соединения.
Видео
В ролике ниже показано, к чему может привести сваривание, если не делать прихватки (что нужно знать про прихватки тут).
с подкладкой (съемной или остающейся)
Вести электрод можно на себя, от себя, справа налево и слева направо. В зависимости от толщины металла и рекомендованного пространственного положения электрода выбирается способ движения электрода для лучшего сваривания, так же электрод во время работы держится под углом 45 градусов.
После выполнения шва убирается шлак и зачищается поверхность. Что бы избежать прожегов применяют подкладки, с ними работа складывается более уверенно, можно увеличить ток и не варить с другой стороны шва (см. фото слева).
Сварка в нижнем положении
Детали зачищаются, для тонкого металла разделка кромок не выполняется, зазор между свариваемыми деталями составляет 1-3 мм. Производится сборка, устанавливаются прихватки (после прихватки зачищаются), далее сварку производим с обратной стороны прихваток.
Толщина валика не должна превышать 9 мм, а высота 1,5 мм. Сварку осуществляем слева направо, выполняем кольцевые колебательные движения против часовой стрелки, так же завариваем вторую сторону, на второй стороне можно увеличить ток, после сварки зачищаем поверхности.
стыковое соединение с отбортовкой кромок (для тонкого металла)
В процессе сварки электродом совершается 2-3 движения.
- Электрод опускают вниз по мере его плавления обеспечивая стабильное горения сварочной дуги.
- Электрод перемещают с равномерной скоростью наклонив его под углом 15-30 градусов от вертикали. В другой плоскости электрод перпендикулярен поверхности соединения.
- В случае необходимости получения сварного шва увеличенной ширины применяют различные колебательные движения.
Виды стыковой сварки
Сварка пластин и других металлических изделий встык может проводиться несколькими способами — оплавлением и сопротивлением. Каждый метод имеет характерные особенности и нюансы, которые обязательно нужно соблюдать при проведении сварочных работ.
Сварка оплавлением
Стыковая сварка оплавлением является популярной технологией, которую используют в разных сферах промышленности. Ее суть состоит в том, что определенный объем напряжения, который подается на область обмоток трансформатора, прекращается, как только два свариваемых изделия соприкоснутся. Если говорить простыми словами, напряжение повышается и в момент наивысшей точки сразу же прекращается его подача. Но при этом сохраняется достаточный объем тепловой энергии для расплавления металлической основы.
На поверхности стыков двух изделий имеются небольшие неровности, именно они обеспечивают хороший контакт между изделиями. Но все же если вы хотите получить отличный результат, то лучше торцевые части сдавить и полностью их выровнять. Это улучшит площадь соприкосновения. Данные условия обеспечат быстрое разогревание и расплавление металла, он в прямом смысле закипит всего за несколько секунд.
Сварка оплавлением характеризуется тем, что при ее проведении могут появляться дополнительные неровности, в которых могут концентрироваться паровые смеси от расплавленных металлов. Но данные пары приносят пользу сварочному процессу, они оказывают защитное воздействие, а именно защищают сварочную зону от негативного воздействия кислорода.
Важно! Контактная стыковая сварка оплавлением проводится с использованием усилия или давления. Его прикладывать необходимо тогда, когда стыки свариваемых изделий уже немного расплавились.
В момент, когда происходит сжатие двух изделий, лишний жидкий металл выходит за пределы. Как раз в это время происходит соединение двух элементов. В результате получается прочный и качественный шов, При его осмотре практически не обнаруживается видимых и скрытых дефектов. Дело в том, что продукты разложения, оксидная пленка удаляются вместе с излишками расплавленной металлической массы.
Контактная сварка оплавлением не требует предварительно подготовки и особой обработки металлических поверхностей. Для проведения не нужно подготавливать торцевые части изделий, это существенно экономит время. Если необходимо сварить элементы, которые имеют разное сечение, то заранее можно сделать противоположные скосы. Это намного улучшит контакт между заготовками, увеличит их площадь соприкосновения.
Сварка сопротивлением
Стыковая сварка сопротивлением существенно отличается от сварочного процесса оплавлением. Во время проведения этой технологии изделия прижимаются губками к поверхности электродов. Именно это позволяет получить хороший контакт, а губки отлично удерживают элементы, предотвращают их скольжение.
Затем элементы с усилием прижимают друг к другу, и после подается электрический ток. Именно он начинает постепенно разогревать металлическую структуру. Разогревание металла должно проводиться до той степени, когда он приобретает пластичные свойства. Под сильным давлением изделия соединяются друг с другом. Лишняя расплавленная металлическая масса выходит, вместе с ней удаляется оксидная пленка.
Обратите внимание! Сварка сопротивлением проводится с постоянным давлением, его подача не должна прекращаться пока металлическая структура полностью не остынет и не образуется прочное соединение. Если соблюдать все правила и принципы, то шов выйдет ровным, без изъянов, дефектов с хорошей износостойкостью.
Контактная стыковая сварка сопротивлением машины и других изделий требует предварительно подготовки и обработки свариваемых изделий. Их необходимо хорошо зачистить. Кроме этого стоит учитывать, что детали, которые сваренные при помощи сварочного процесса сопротивлением имеют меньшую устойчивость к окислению, поэтому этот метод редко применяется. Также сварка подходит только для деталей с небольшим сечением.
Выбор величины зазора
Величина зазора будет зависеть от толщины стенок труб, которые подготавливают к соединению. Обычно он устанавливается в пределах двух-трех миллиметров. Если толщина стенок превышает десять миллиметров, то выбирается зазор, размером три миллиметра.
Удобным способом выставления зазора задуманной величины является вставление между деталями электрода заданного размера, например, трех миллиметров.
Преимущества
Стыковая сварка проволоки и других металлических элементов имеет много положительных особенностей, которые сделали данную технологию популярной и востребованной.
Среди главных преимуществ можно выделить следующие качества:
- Не нужно проводить предварительную очистку, обработку и подготовку свариваемых кромок.
- Не требуется предварительная термообработка. Это значительно упрощает задачу и ускоряет процесс. Но все же подготовка и термообработка не выполняется при методе оплавления, в остальных случаях данные меры обязательны.
- Соединения получаются ровными и качественными. Если при проведении сварки соблюдать важные правила и принципы технологии, то сваренные изделия смогут прослужить несколько десятков лет.
- Простое и легкое проведение. Стыковой сварочный процесс сможет провести средний специалист и сварщик без опыта. Для выполнения технологии не нужно обладать глубокими знаниями и навыками.
- После сваривания состав металла имеет высокую химическую однородность. Это положительно отражается на прочностных характеристиках шва.
- Сварочный процесс поддается полному автоматизированию.
- Быстрое выполнение.
Недостатки
Важно учитывать, что стыковая сварка уголка и других металлических изделий имеет негативные качества. По сравнению с преимуществами их не так много, но все же не стоит про них забывать.
Среди основных недостатков можно выделить:
- при проведении сваривания наблюдаются достаточно большие затраты на электрическую энергию. Во время плавления материала необходимо постоянно подавать ток с высокими показателями напряжения;
- повышенные требования к параметрам свариваемых изделий из металла;
- используемое оборудование имеет высокую стоимость. По этой причине данная технология не проводится в домашних условиях.
Аппараты и электроды
Потолочные швы можно выполнять инвертором или обычным трансформатором. Важно правильно установить силу тока, которая ниже на 25%, чем при сварке на полу. Например, для пластин толщиной 5 мм достаточно 100А. Работать будет легче, если кабель будет не тяжелым. Это облегчит управление концом электрода и рука меньше устанет. Еще кабель можно намотать петлей на руку, чтобы уменьшить нагрузку на запястье.
Электроды для потолочной сварки подойдут диаметром 3 и 4 мм. Важно их хорошо просушить, чтобы уменьшить количество брызг. Если новички будут пользоваться короткими электродами, это позволит увереннее манипулировать дугой.
Стыковая сварка пластиковых труб
Сварка полипропиленовых труб встык позволяет прочно пластиковые изделия с разным диаметром и размером. Данная технология имеет отличия от сваривания металлических изделий, это связано с тем, что пластиковый материал не способен пропускать через себя электрический ток. Именно по этой причине торцевые части нагреваются специальными нагревательными элементами.
Стыковая сварка труб из пластика имеет несколько важных особенностей:
- при проведении работ стоит учитывать, что пластиковый материал не способен пропускать ток. По этой причине рекомендуется применять специальные приборы с контактным нагревательным элементом;
- соединяемые изделия сильно прижимаются друг к другу. По этой причине размер диаметра труб должен точно соответствовать;
- для равномерного прогревания поверхности обязательно должна использоваться насадка. Этот элемент должен повторять диаметр и форму трубы;
- при воздействии тепла насадка слегка сжимается. Под давлением образуется качественное и прочное соединение.
Небольшие ПВХ-трубы с диаметром не больше 10 см можно сваривать в домашних условиях. Для этих целей может применяться старый электроутюг. Однако для работ необходим опыт и наличие определенных навыков. Также специалисты указывают, что для получения качественного и прочного шва стоит использовать специальное сварное оборудование для стыковой сварочной технологии.
Устройства для осуществления процесса
Оборудование для контактной сварки может применяться для полной автоматизации проводимого процесса. В большинстве случаев достаточно лишь правильно разместить заготовки и нажать на одну клавишу. К другим особенностям аппаратов стыковой сварки можно отнести следующие моменты:
- Хорошая производительность.
- Возможность автоматизации процесса.
- Высокая стоимость оборудования.
- При проведении работы исключается вероятность допущения ошибки.
Аппарат для стыковой сварки
В продаже можно встретить оборудование самых различных производителей. Рекомендуется уделять внимание продукции лишь известных компаний.
Виды сварочной проволоки
Сварка пластин и других металлических изделий должна осуществляться с использованием специальной сварочной проволоки. От нее зависит качество и прочностные характеристики соединения.
Выделяют несколько разновидностей проволоки:
- Медная. Ее обычно применяют при сваривании изделий из низкоуглеродистых сталей.
- Нержавеющая. Подходит для изделий из хромированных и других легированных сталей.
- Алюминиевая. Ее часто используют при работе с силуминами и дюралюминием.
Стоит отметить! Особое внимание должно уделяться выбору поперечного сечения. Оно подбирается в соответствии с площадью контакта свариваемых компонентов.
Свойства шва
Контроль сварных стыковых соединений позволяет полностью проверить качество шва и своевременно обнаружить различные дефекты. На производстве данные работы выполняются при помощи специального оборудования, которое позволяет получить точные результаты.
Швы, которые получают при проведении стыковой сварочной технологии, обладают следующими свойствами:
- высокие декоративные качества. Иногда может образовываться широкий вал, который дополнительно обрабатывается. Это позволяет получить ровную и гладкую поверхность;
- надежное и прочное соединение. Соединение способно выдержать разное воздействие, включая переменную нагрузку;
- в области расположения шва металлическая структура не теряет свои свойства. Это связано с тем, что при сваривании происходит локальное нагревание металла.
Чем отличается от нахлесточного
Сварные нахлесточные соединения – это сплавление разных элементов детали, расположенных параллельно, частично перекрывая друг друга. Применяются, когда стыковое невозможно. Не рекомендуется соединение внахлест, если конструкция подвергается вибрации, толщина стали должна быть не более 10-12 мм.
При стыковом важно учитывать точность сборки, тогда как при нахлесточном сборка гораздо проще и не нужно разделывать кромки.
Недостатком нахлесточного соединения станет больший расход основного металла, так как одна деталь накрывает другую, возможно появление коррозии металла от проникновения влаги между деталями, а так же выявить дефекты будет не просто. В стыковом нет перекрытия (нахлеста) деталей, применяется разная техника сварки, когда сварка нахлесточных соединений выполняется угловым швом. В нахлесточных не нужна разделка кромок, так же имеется большое количество разновидностей стыкового соединения согласно ГОСТу.
Области применения
Стыковая сварочная технология применяется в следующих областях:
- В строительстве для сооружения монолитных арматурных конструкций.
- В области металлургической промышленности для соединения листового или проволочного проката.
- В железнодорожном строительстве для изготовления бесстыковых рельс.
- В сфере автомобильной промышленности при изготовлении разнообразных деталей.
- В инструментальном производстве.
- Для сваривания пластиковых и металлических труб.
Обратите внимание! Сварка стальных труб встык часто применяется при прокладке нефтепроводов и газопроводов. Именно эта технология позволяет быстро и прочно сваривать изделия с диаметром 142 см.
Стыковая сварочная технология востребованный метод, который нашел применение во многих областях производства. При помощи него изготавливаются разнообразные металлические и пластиковые конструкции особо значения. Но все же чтобы его проводить необходимо дорогостоящее оборудование — стыковая сварочная машина. Данные приборы могут позволить только крупные предприятия и производства, поэтому в домашних условиях этот метод не проводится.
