1.3. Формирование и кристаллизация сварочной ванны

Процесс наведения жидкой ванны характеризуется очертанием границ растекания и временем существования металла в жидкой фазе.

Основными параметрами ванны являются: длина L_в, ширина в, высота h и глубина _пр проплавления (рис. 6).

z L_в

у L_в _ж

в

 _ж-г  _ж

х

_т-ж _т-г х

а б

Рис. 6. Схема течения расплава: а - вертикальное сечение; б – вид сверху

L_в – длина ванны; в- ширина ванны; _ж – скорость растекания расплава

Формообразование сварочной ванны характеризуется краевым углом ^о и является функцией сил поверхностного натяжения (_ж-г, _т-г, _т-ж) по периметру расплава и объясняет её форму и размеры (рис. 7):

Кристаллизация металла начинается с зарожденя центров кристаллизации. Затем происходит их рост. Выросшие кристаллы носят дендритный характер, рис. 7.

Ц ентры кристаллизации Зона слабины Дендриты Зона сплавления

Рис. 7. Схема кристаллизации металла шва (дендриты растут перпендикулярно поверхности разделок кромок)

1.4. Классификация сварных соединений и швов

Все сварные соединения и швы классифицируют по конструктивно- технологическим и эксплуатационным признакам. Существуют стандарты (например, ГОСТ 16037 – 80), регламентирующие основные типы, конструктивных элементов, их толщину, форму подготовки кромок и их условные обозначения (Приложение 1). Положение сварки в пространстве обозначается в соответствии с технологическим регламентом РД 03613-03, рис. 8, и рис. 9, табл. 2

Н1 (РА) - нижнее стыковое

Н2 (РВ) – нижнее тавровое Г (РС) – горизонтальное

В1 (РF)– вертикальное снизу вверх П1 (РУ) - потолочное стыковое

В2 (РG) – вертикальное сверху вниз

45⁰ 45⁰

П2 (РD) – потолочное тавровое Н 45 (Н-LО 45) – наклонное от 10 до 45⁰

Рис 8. Положение шва при сварке

стыковых, угловых и тавровых соединений листов и труб

По взаимному расположению свариваемых элементов соединения подразделяют: стыковые; тавровые; нахлесточные, (рис. 10).

Таблица 2

Обозначения положений сварки

Обозначение шва	Положение сварки	Обозначение шва	Положение сварки
Н1 (РА)	нижнее стыковое и в «лодочку»	В2 (РG)	вертикальное сверху вниз
Н2 (РВ)	нижнее тавровое	П1 (РУ)	потолочное стыковое
Г (РС)	горизонтальное	П2 (РD)	потолочное тавровое
В1 (РF)	вертикальное снизу вверх	Н 45 (Н-LО 45)	наклонное от 10 до 450

Примечание: в скобках указана европейская классификация.

Рис. 9. Виды швов по расположению а — нижний; б — полувертикальный; в — вертикальный; д — полупотолочный; 9 — потолочный; е — горизонтальный

Рис. 10. Виды сварных соединений и швов: а — стыковые; б — угловые; в — тавровые, г — нахлесточные; / — с отбортовкой; 2, 8, 9 — без скоса; 3 — со скосом; 4 — со скосом и накладкой; 5 — с криволинейным скосом; 6 — с накладками; 7 — с отбортовкой; 10…16— с двумя скосами кромки; // — со скосом кромки и накладкой; 12, 13, 14—без скоса кромок с однорядным и двойным швами; 17 — с проваром по контуру; 18 — крестовое; 19 — с удлиненным отверстием; 20 — с отгибом кромок; 21, 22 — нахлестчные; 23 — без подготовки изделия; 24 — с подготовкой рельефной поверхности; h — высота усиления шва; b— зазор между кромок; е —ширина шва

По назначению швы подразделяются на основные (2,3,4 — крупные) и вспомогательные (3, 12 — мелкие). По конструкции — на односторонние (1, 2, 5, 7, 13), двусторонние (3, 10, 12, 6, 14, 22), лицевые — 7, 9, 12), обратные (13, 11, 15, 17), без накладок (1, 2, 5), с накладками и подкладками (4, 11}. По форме разделки кромок различают швы с отбортовкой кромок (1,7), без скоса (2, 8, 17), со скосом (3, 4, 5), С-образные (11, 15), Х-образные (10, 16), с подготовленными отверстиями и прорезами (19).

По протяженности швы могут быть: непрерывные (обозначаются на чертеже прямой линией, на обратной — штриховой); замкнутые по контуру. Швы могут быть прерывистыми или точечными с цепным расположением (20, 23, 24, обозначаются на чертеже наклонной линией /); прерывистые с шахматным расположением (обозначаются знаком Z).

По геометрической форме швы классифицируют по длине l, ширине е (4, 8); по величине зазоров между кромками деталей (2, 5); высоте усиления шва h (3, 8), по величине катета К (14, 15, 16, 22), по размеру шага между прерывистыми швами (20, 23, 24).

П о состоянию поверхности швы могут быть: с усилением (1, 2, 3, 5), без усиления (на чертеже обозначается знаком ), с плавным переходом наплыва к основному металлу (знак с шероховатостью R_z).

Сварные соединения обозначают буквами и цифрами (ГОСТ 5264—69): стыковое — С, угловое — У, тавровое — Т, нахлесточные — Н), а цифры — вид шва и форму разделки кромок. Например, С2 — стыковое соединение без скоса кромок; У4 — угловое соединение с V-образным скосом; ТЗ —тавровое соединение без скоса кромок и т. д.

Положение сварки на чертежах указываются буквами: Н — нижнее; Ну — нижнее угловое; Нс — нижнее стыковое; Гр — горизонтальное; ППт — полупотолочное; Пт — потолочное; Вр — вертикальное.

Способы сварки обозначаются буквами: А — автоматическая, Р — ручная, М — механизированная, ЭШ —шлаковая, К — контактная.

Сварка «в лодочку» допускает большие катеты шва, она более производительна, но требует более тщательной сборки, рис. 11 и 12

Рис. 11 Очертания угловых швов (характеризуются степенью выпуклости и вогнутости соотношением размеров катетов)

Р ис. 12. Положение электрода и изделия при выполнении угловых швов: а) – сварка в «лодочку», б) – в несимметричную «лодочку», в) – «в угол» наклонным электродом, г) - с оплавлением кромок

.