Классификация сварных швов и соединений

Документация для свариваемых конструкций

Особой разновидностью моделей сборок являются сварные конструкции, процесс создания которых состоит из «разделки», «сварки», «обработки» и «моделирования». Для любого из состояний конкретные виды можно создать на чертеже:

виды состояния сборки позволяют увидеть, как выглядит модель без сварочных соединений или заданной к ним разделки;
виды подготовки представляют модель с уже заданной разделкой соединительных швов;
виды сварки показывают будущую модель со сварными стыками;
виды обработки определяют модель с подготовкой соединений, с уже готовыми стыками и обработкой после сварочных работ.

При оформлении чертежей только состояние сборки может применяться. Когда же конструкция переходит в какое-либо из других состояний, то должно осуществляться соответствующее сообщение об этом.

Использование САПР

В настоящее время все чертежи выполняют с помощью специального программного обеспечения. Разработчики предлагают множество продуктов, среди которых наибольшую популярность приобрели следующие программные комплексы:

AutoCAD;
Kompas;
SolidWorks;

Все студенты высших учебных заведений технической направленности умеют выполнять чертежи вручную. Это является данью традициям, ведь настоящий инженер должен не только читать чертеж, но и сделать его своими руками. Использование программ позволяет существенно повысить производительность работ, ведь время на создание любого чертежа сокращается в несколько раз.

На Горьковском автомобильном заводе, при расчетах затрат времени на разработку первых моделей ГАЗелей, на составление проектно-технической документации, закладывалось 8 лет. Использование САПР сократило эту цифру более чем в 2 раза. Для полной подготовки и проверки технической документации понадобилось всего 3 года.

Программное обеспечение помогает не только разрабатывать узлы и агрегаты. Некоторые продукты позволяют производить расчет максимальной нагрузки, с помощью реализации программы моделирования рабочих условий. Это позволяет применять верные решения еще на стадии разработки, практически полностью исключая этап изготовления и проверки опытных образцов.

Источником информации в программах являются базы данных. Они позволяют оперативно получить нужную информацию, например, выбрать нужный тип сварочного соединения и указать его на чертеже.

Все программы отечественного производства разработаны с учетом всех требований нормативно-правовых документов, которые регламентируют порядок составления технической и проектной документации.

Дополнительные данные стыковых соединений

К дополнительной информации относят следующие особенности соединительных швов:

круговой стык. В такой разновидности кружок является обозначающим символом;
монтажный стык. Здесь флажок выступает в качестве обозначения.

Если в изображении сварочного соединения дополнительно нужно указать:

в соответствии ISO 4063 код сварочной технологии;
в соответствии ISO 10042 и ISO 5817 выдвигаемый к стыку уровень качества;
в соответствии ISO 6947 положение сварки;
в соответствии ISO 544, 2560, 3581 используемый сварочный материал

то размещать такую информацию необходимо за вилкой, добавленной к сплошной линии-выноске.

Обозначение на чертежах

Сварщик должен читать чертёж, как говорится с листа — от этого зависит правильное выполнение сварочных работ. Все виды сварки указываются на чертежах согласно требованиям ГОСТ, где прописаны виды обозначений, например:

сплошная линия — это видимый шов;
пунктир — это невидимая часть шва;
контуры с указанием числа — это многослойные конструкции.

Выносные стрелки указывают точное место проведения сварочных работ, а тип сварки указывается буквенными символами, например, контактная сварка ГОСТ 15878-79 на чертежах обозначается так — Кт или КТ. Кроме этого, применяются обозначения, указанные в таблице:

Сварной угол	Литера	Дополнительные сведения
Стыковой	С	тип шва плюс тип сварки
Угловой	У	шов + катет угла + точка шва + тип сварки
Тавровый	Е	шов + катет угла + тип сварки
Внахлёст	Н	диаметр сварной точки, ширина сварки роликового пита

И. Р. Николаевкий, образование: колледж, специальность: мастер-сварщик, опыт работы с 2001 года: «Молодые исполнители обязаны разбираться в обозначениях, приведённых в ГОСТ, чтобы правильно выполнять порученные виды сварки и не допускать ошибок, негативно влияющих на качество и надёжность сварного соединения».

Проверка сварных швов на герметичность керосином

При монтаже сосудов и трубопроводов необходимо проверять герметичность каждого заваренного стыка. Швы на других конструкциях также требуется проверять на плотность и отсутствие микродефектов. Такие проверки регламентированы ГОСТ 3242-79, озаглавленным «Соединения сварные методы контроля качества». Метод керосиновой пробы использует уникальное свойство этого вещества- очень высокую текучесть. Керосин обладает низкой вязкостью, растворяет жировые пленки и способен проникать в самые мелкие поры и трещинки.

С одной стороны шва наносят мелкодисперсный индикаторный состав (например, мел), а другую смачивают небольшим количеством керосина. Жидкость просачивается через неплотности сварного соединения и окрашивает индикаторный порошок. Так можно локализовать дефекты, не видимые невооруженным глазом, не прибегая к аппаратным методам неразрушающего контроля.

Применяют несколько разновидностей метода керосиновой дефектоскопии:

обычный: индикаторный состав и жидкость наносятся подл атмосферным давлением;
пневматический: проверяемое соединение обдувают сжатым воздухом, ускоряя проникновение керосина в поры;
вакуумный: со стороны индикаторного состава создают разрежение, «вытягивающее» индикаторную среду из пор и трещин;
вибрационный: в контролируемом изделии с помощью пьезоэлектрических вибраторов возбуждаются колебания высокой частоты(ультразвук), они также повышают проницаемость шовного материала для молекул керосина.

Если требуется повысить разрешающую способность метода, применяют окрашенный различными цветными пигментами керосин — цветная дефектоскопия. Таким способом обнаруживаются трещины и поры размером до одной десятой миллиметра. Толщина испытываемых деталей достигает 25 мм.

На точность метода сильно влияет степень очистки индикаторной жидкости на основе керосина. Загрязнения, особенно масложировые, существенно снижают его проникающую способность и возможность проверить шов. Поэтому для контроля используют специальный керосин высокой очистки, а поверхность изделия тщательно обезжиривают.

Основные обозначения

В сварных конструкциях используются материалы разной толщины, размеров и форм, кроме того, детали могут иметь различное расположение по отношению друг к другу. Обозначение сварочного шва на чертеже напрямую зависит от взаимного расположения сварных элементов конструкции. Установлено всего 5 типов соединений (согласно ГОСТ 5264 и ГОСТ 14771):

— «С» стыковочное;

— «С» торцевое;

— «У» угловое;

— «Н» нахлестное;

— «Т» тавровое.

Стыковой на чертеже представляет собой соединение элементов, которые располагаются на одной поверхности или плоскости. Процесс сварки деталей происходит по смежным торцевым сторонам.

Торцевое соединение «С» представляет собой сваривание элементов по торцевым сторонам деталей, у которых боковые поверхности находятся вместе. Данный метод используется при сварке деталей из тонкого металла, для того, чтобы исключить возможность прожога. Обозначение сварочных швов на чертежах одинаковыми буквами, например, стыковочное и торцевое, должно иметь пояснение, касающееся конкретного типа используемого сварочного шва.

Обозначение сварочных швов на чертежах большой буквой Н при сварке нахлестным методом. При сварке детали расположены на параллельных линиях таким образом, что один элемент частично перекрывает другой.

Т – это обозначение на чертежах таврового сварного шва. Торцевая часть одной детали соединяется с торцевой частью другой детали под определенным углом (может быть и 90 градусов).

Последний тип «У» — угловой, представляет собой шов, который получается в результате расположения свариваемых элементов под прямым, острым или тупым углом по отношению друг к другу. Сварочный шов на чертеже, вне зависимости от того, какой именно тип сварки использовался, может быть обозначен, как видимый или невидимый.

Особенности указания швов на чертеже

Если чертеж имеет швы, которые были выполнены по одним и тем же стандартам, то сварочные чертежи, обозначения будут иметь одни и те же, но это следует указать в технических требованиях данного чертежа.

На чертежах одинаковые швы могут быть пронумерованы, но только в том случае, если все швы идентичны друг другу и имеют одностороннее изображение, например, только с лицевой или с обратной стороны. Если шов не имеет никакого обозначения, на чертеже он должен быть отмечен как линия – выноска, не имеющая полок.

Обозначение сварочного шва на чертеже симметричного изделия должно представлять собой линии – выноски, а сами швы должны быть изображены только на какой-то одной из симметричных частей изделия. Но это возможно только в случае, если присутствует ось симметрии.

Пример №1

На картинке выше вы видите стыковой шов, у которого одна кромка имеет криволинейный скос. Само соединение двустороннее, сделано методом ручной дуговой сварки. С обеих сторон нет усиления. С лицевой стороны шероховатость шва равна Rz 20 мкм, а с оборотной —Rz 80 мкм.

Пример №2

Здесь вы можете видеть, что шов угловой и двусторонний, у него нет ни скосов, ни кромок. Это соединение выполнено автоматической сваркой и с использованием флюса.

Пример №3

Тут у нас снова стыковой шов, но уже без скосов или кромок. Соединение одностороннее, с подкладкой. Выполнен шов с использованием нагретого газа и сварочной проволоки.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКЕ

В связи с важностью правильной подготовки свариваемых кромок с точки зрения качества, экономичности, прочности и работоспособности сварного соединения созданы государственные стандарты на подготовку кромок под сварку. Стандарты регламентируют форму и конструктивные элементы разделки и сборки кромок под сварку и размеры готовых сварных швов

ГОСТ 5264-80 «Швы сварных соединений. Ручная электродуговая сварка. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» и ГОСТ 11534-75 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» регламентируют конструктивные элементы подготовки кромок и размеры выполненных швов при ручной дуговой сварке металлическим электродом во всех пространственных положениях.

Необходимо отметить некоторые особенности применения стандартов. Различные способы электрической сварки плавлением в силу их технологических особенностей позволяют получить различную максимальную глубину проплавления. Варьируя основными параметрами режима сварки, конструктивными типами разделки кромок, можно увеличивать или уменьшать глубину проплавления и другие размеры шва.

По указанной причине упомянутые стандарты, регламентирующие конструктивные элементы разделки кромок, учитывают возможность варьирования силой сварочного тока, напряжением, диаметром электродной проволоки (плотностью тока) и скоростью сварки. В тех случаях, когда процесс сварки обеспечивает использование больших токов, высокой плотности тока и концентрации теплоты, возможны повышенная величина притупления, меньшие углы разделки и величина зазора.

При ручной дуговой сварке такие факторы, как величина сварочного тока, скорость сварки и напряжение дуги, изменяются в небольших пределах.

Чтобы обеспечить сквозное проплавление кромок изделия при сварке односторонних стыковых или угловых швов при толщине листов свыше 4 мм, сварку приходится вести по заранее разделанным кромкам. При ручной сварке сварщики не могут существенно изменить глубину проплавления основного металла, но, меняя размах поперечных колебаний электрода, они могут значительно изменять ширину шва.

При толщине листов 9 — 100 мм ГОСТ 5264-80 для стыковых соединений предусматривает обязательную разделку кромок и зазор, которые имеют различную величину в зависимости от толщины металла и типа соединения.

Во всех случаях, используя стандарты на подготовку кромок, следует выбирать такие типы разделок, при которых обеспечиваются наименьшие объем и стоимость работ по разделке кромок, объем и масса наплавленного металла, полный провар по толщине, плавная форма сопряжения внешней части шва и минимальные угловые деформации.

Большое влияние на качество сварных соединений и экономичность процесса сварки оказывают чистота кромок и прилегающей к ним поверхности основного металла, точность подготовки кромок и сборки под сварку. Заготовки для свариваемых деталей следует изготовлять из предварительно выправленного и зачищенного металла. Вырезку деталей и подготовку кромок осуществляют механической обработкой (на пресс-ножницах, кромкострогальных и фрезерных станках), газокислородной и плазменной резкой и др. После применения тепловых способов резки кромки зачищают от грата, окалины и т. п. (шлифовальными кругами, металлическими щетками и др.).

В некоторых случаях при сварке высоколегированных сталей основной металл в зоне термического влияния после резки также удаляют механическим путем. Перед сборкой кромки прилегающие участки основного металла (на 40 мм от кромки) должны быть очищены от масла, ржавчины и других загрязнений металлическими щетками, дробеструйной обработкой или химическим травлением. Детали собирают на прихватках (коротких швах) длиной 20 — 30 мм или в специальных сборочных приспособлениях.

Условные обозначения и их структура

Сочетание символов, букв и цифр для сварщика является руководством к действию и соблюдению параметров и последовательности производственного процесса. Для проектировщика обозначение сварных швов имеет основополагающее значение, это результат конструкторского расчёта, от которого зависит прочность здания или сооружения. Поэтому на чертежах указывается вид сварки, состоящий из следующих буквенных обозначений:

символ «З» означает сварку в среде защитного газа;
буквы «Кт» говорят о контактном способе сварочных работ;
сварка автоматическая без использования подкладок, но под флюсом − «А», на подушке флюса − «Аф»;
работа в инертном газе TIG без присадочного металла − «ИН», а с присадкой − «ИНп»;
сварка плавящимся электродом в среде инертного газа − «ИП», а в углекислом газе − «УП»;
газовую сварку обозначают символом «Г»;
буква «Э» символизирует электродуговую сварку.

Кроме вида сварки в условном обозначении присутствует и ряд других параметров, который можно отнести к способам обработки заготовок и характеру шва с зачисткой наплывов и неровностей. Иногда обозначение многократного прохождения шва служит для снятия остаточной термической деформации заготовок и используется для повышения качества соединяемого стыка.
Запись имеет вид:

❶ ❷-❸-❹-❺-❻-❼

Условно структура обозначения сварочного шва выглядит таким образом и обозначает порядок выполнения сварочных операций, заключающихся в следующем.

❶ − Здесь косая односторонняя стрелка или линия-выноска с горизонтальной полкой и размещением на ней информации о способе сварки по замкнутой линии «О» или монтажу по месту стыковки «┌».

❷-❸-❹ − Информация о способе стыковки и сварки по стандарту, например ГОСТ 5264-80-Т7, означает, что это тавровое соединение с двусторонним угловым швом и со скосом одной кромки.

❺ − Параметры шва, выполненные в виде прямоугольного треугольника с размерами катетов сварных швов по стандартам.

❻ − Указывается длина провариваемого участка для прерывистой сварки «/» или шахматного порядка «Z», а также параметры их разновидностей, например 50Z100.

❼ − Размещаются вспомогательные знаки, которые указывают способ зачистки и чистоту обработки лицевого и внутреннего шва.

В структуре условного обозначения на чертеже могут присутствовать указания на точечную сварку или газосварку с соответствующими буквенными сокращениями.

Вспомогательные знаки

Обозначение сварки на чертеже будет неполным и непонятным без вспомогательных знаков. В таблице ниже приведены знаки вспомогательного характера, указано что каждый из них значит при нанесении на схему.

Используя вспомогательные знаки специалисты при составлении схем металлоконструкций указывают следующую информацию:

Необходимость устранить на стыке выпуклость, возникшую при проведении сварочных работ.
Потребность в обеспечении на основную поверхность плавного перехода. Осуществить это можно с помощью механической или ручной обработки всех существующих неровностей.
Линия сваривания элементов должна оставаться незамкнутой.
Контур сварочного стыка должен быть замкнутым.
Вначале необходимо провести монтаж подготовленных деталей и только после этого приступать к сварочному процессу.
Нужно выполнить точечный или прерывистый шов, расположение его при этом должно быть цепным.
В шахматном порядке необходимо создавать соединительный стык.

Каждое дополнительное обозначение сварного шва регламентировано ГОСТом и указывает на уточнения, которые следует дополнительно провести на стыке.

Примечания к обозначениям

Чтобы увидев, как на чертеже обозначается сварной шов правильно прочитать всю техническую информацию, следует запомнить некоторые нюансы:

сторона, с которой осуществляется сварка одностороннего стыка, является лицевой поверхностью;
в двустороннем соединении, кромки которого одна относительно другой несимметричны, лицевой стороной считается та, с которой осуществляется выполнение основного шва;
лицевой поверхностью двустороннего стыка, в котором кромки подготовлены симметрично может выступать любая из сторон.

Все дополнительные символы и знаки наносятся на схемы тонкими сплошными линиями

При создании чертежей следует обратить внимание на то, что все знаки должны иметь такую же высоту, что и цифры

В таблице ниже приведено несколько примеров того, как используются на чертежах дополнительные символы.

Название	Как выглядит стык	Изображение на чертежах
Одностороннее плоское соединение, разделка кромок V-образная
Шов выпуклый двусторонний, кромки разделены в виде символа V
Угловой стык вогнутого типа
Стыковое односторонне соединение, кромки разделены V-образным способом с плоским подварочным швом
Стыковой шов односторонний, V способом выполнен раздел кромок с большим притуплением и подварочным швом
Односторонний плоский стык с V-образным разделением кромок. С помощью дополнительной обработки снято усиление
Угловое соединение с плавным переходом к основному металлу от самого шва

Нормативная база

Сварочные соединения могут быть классифицированы по разным параметрам – это и геометрия шва, и тип соединения и многое другое. При проектирования изделия, в котором будут использоваться сварочные швы, проектировщик в первую очередь должен руководствоваться результатами прочностных расчетов. И только после этого выбирать способ соединения заготовок.

В своей работе проектировщики и изготовители должны руководствоваться следующими документами:

ГОСТ 2601-84;
ГОСТ5264;
ГОСТ15878;
ГОСТ15164.

На основании данных из этих нормативных документов, необходимо определить геометрию шва и тип сварки. Уже затем должны быть установлены критерии раздела кромок, если таковой требуется. На последней стадии определяют допустимые и предельные отклонения размеров шва.

Правила нанесения обозначений и особенности их расшифровки

Выше уже упоминалось о том, как должно выполняться обозначение сварных соединений разных типов. На черту стыка указывает линия с направленной стрелкой, над или под которой наносятся надписи.

Существуют определенные правила, согласно которых должны наноситься все технические надписи. Маркировка сварных швов состоит из 9 взаимосвязанных между собой блоков. На фото ниже показана структура расположения маркировочных знаков.

На фото показано как обозначается сварное соединение на чертеже на примере двухстороннего монтажного стыкового шва, выполняемого ручной дуговой сваркой:

В первой колонке изображен вспомогательный знак. Это контур замкнутого шва, определяющий выдвигаемые к элементу монтажные условия.
Второй блок содержит код межгосударственного стандарта, в соответствии которого должны осуществляться работы по свариванию металлоконструкции.
Третья колонка — это маркировка (обозначение) сварного шва на чертеже.
Далее изображен дефис, который на подкатегории разделяет все последующие позиции.
Буквы в пятом блоке указывают на технологию, по которой выполняются сварочные работы. Обязательно к заполнению эта позиция не является.
В шестой колонке содержится величина углового катета, величина его указана в миллиметрах.
Седьмой блок: дополнительное обозначение — прерывистый сварной шов, интервал шага, цепное или шахматное расположение и т. д.
В восьмом блоке изображаются вспомогательные знаки, указывающие на тип обработки.
Последняя девятая колонка — это показатели чистоты поверхности стыкового соединения. Указывается в случаях, когда после сварочного процесса необходима механическая обработка изделия.

Это приведено стандартное обозначение сварных швов на чертежах, примеры обозначения некоторых уже выполненных соединений приведены ниже.

Пример 1

Представленное на чертеже условное обозначение сварного шва расшифровывается следующим образом:

знак говорит о том, что непосредственно на месте монтажа после подгонки элементов следует осуществлять их соединение;
ГОСТ 5264-80 — это номер регламентирующего документа, в данном случае он указывает на то, что с помощью электродуговой сварки выполнен стык;
С13 — значит, что в стыковом соединении на одном скосе изогнутая фаска;
знак указывает что с двух сторон шва осуществлено снятие внутреннего термического напряжения (усилия);
Rz20 — показатель чистоты поверхности лицевой стороны, Rz80 — обратной стороны.

Пример 2

Здесь изображен выполненный автоматической дуговой сваркой (А) по замкнутой линии под флюсом (ГОСТ 11533-75) двусторонний (У2) угловой шов без скоса кромок.

Пример 3

С тыльной стороны создан стык.

Соединение выполнено с применением электродуговой сварки по ГОСТу 5264-80. Шов односторонний с загибом края, контур разомкнутый.

Пример 4

Сварочное соединение под наклоном

контур стыковки элементов сплошной, выполнен в форме кольца;
в газовой среде осуществлена сварка, ГОСТ 17771-76;
стык тавровый (ТЗ), выполнена обработка каждой его стороны без разделки кромок;
в качестве газовой среды использована окись углерода (УП) газообразной консистенции, электрод — расплавляемый;
6 мм составляет длина катета стыкового соединения;
в шахматном порядке (Z) периодически создается сплошной проваренный участок длиной 50 мм и с шагом 100 миллиметров.

Пример 5

Для выполнения шва применена дуговая полуавтоматическая сварка, чертеж обозначает что шов односторонний (Н1), созданный плавящимся электродом внахлестку без скоса кромок в среде защитных газов. Шов круговой (), выполнен по замкнутой линии, 5 мм (Δ5) составляет дина катета.

Если на чертеже содержится несколько одинаковых соединительных стыков, то только на одном их них наносится условное обозначение. К остальным швам в местах, где должно быть обозначение указываются только их порядковые номера. При этом количество одинаковых соединений указывается на линии-выноске, как показано на примере ниже.

Одинаковыми стыковые соединения считаются в случаях, когда:

разновидности стыков и размеры элементов являются одинаковыми при сравнении их поперечного сечения;
одинаковые требования выдвигаются ко всем соединениям.

Когда для сварочного стыка установлена категория его контроля либо контрольный комплекс, то только под линией выноской должно наноситься условное обозначение.