Сварное соединение - Welding joint

Сварное соединение

А сварное соединение точка или край, где два или более куска металл или же пластик соединены вместе. Они образованы сварка две или более заготовок (из металла или пластика) определенной геометрии. Существует пять типов соединений, относящихся к Американское сварочное общество: стык, угол, кромка, внахлест и тройник. Эти конфигурации могут иметь различные конфигурации на стыке, где может происходить фактическая сварка.

Стыковые швы

Основная статья: Стыковая сварка

Стыковые швы - это сварные швы, при которых две соединяемые металлические детали находятся в одной плоскости.[1] Эти типы сварных швов требуют лишь некоторой подготовки и используются с тонкими металлическими листами, которые можно сваривать за один проход.[2] Распространенные проблемы, которые могут ослабить стыковой сварной шов, - это застревание шлак, излишний пористость, или растрескивание. Для прочных сварных швов цель состоит в том, чтобы использовать как можно меньше сварочного материала. Стыковые сварные швы широко используются в автоматизированных сварочных процессах, таких как сварка под флюсом, из-за их относительной простоты подготовки.[3] Когда металлы свариваются без участия человека, нет оператора, который мог бы внести коррективы в неидеальную подготовку стыка. Из-за этой необходимости стыковые сварные швы могут быть использованы из-за их упрощенной конструкции для эффективной подачи через автоматические сварочные аппараты.

Типы

Геометрия стыкового соединения

Существует много типов стыковых швов, но все они попадают в одну из этих категорий: стыковые стыковые соединения одинарными сварными швами, стыковые соединения двойными сварными швами, а также открытые или закрытые стыковые соединения. Одиночное сварное стыковое соединение - это название соединения, которое было сварено только с одной стороны. Двойной сварной стык образуется при сварке шва с обеих сторон. При двойной сварке глубина каждого сварного шва может незначительно отличаться. Закрытый сварной шов - это тип соединения, в котором две детали, которые будут соединяться, соприкасаются в процессе сварки. Открытый сварной шов - это такой тип соединения, при котором между двумя деталями в процессе сварки остается небольшой зазор.

Квадратные стыковые соединения

Квадратная канавка представляет собой стыковое сварное соединение, при этом две детали плоские и параллельны друг другу. Этот шов прост в приготовлении, экономичен в использовании и обеспечивает удовлетворительную прочность, но его толщина ограничена. Закрытый квадратный стыковой сварной шов представляет собой тип соединения с квадратной канавкой без промежутков между деталями. Этот тип соединения распространен при газовой и дуговой сварке.

Для более толстых соединений край каждого элемента соединения должен быть подготовлен к определенной геометрии, чтобы обеспечить доступ для сварки и обеспечить желаемую прочность и прочность сварного шва. Отверстие или зазор в основании соединения и угол наклона канавки должны быть выбраны таким образом, чтобы потребовалось наименьшее количество сварочного металла, необходимого для обеспечения необходимого доступа и соответствия требованиям прочности. Для стыковых соединений квадратного сечения обычно используется только металл толщиной до 4,5 мм.

V-образные соединения

Одиночные стыковые сварные швы подобны стыку со скосом, но вместо того, чтобы иметь скошенную кромку только на одной стороне, скошены обе стороны сварного шва. В толстых металлах и когда сварка может выполняться с обеих сторон детали, используется соединение с двойным V-образным вырезом. При сварке более толстых металлов для двойного V-образного соединения требуется меньше присадочного материала, поскольку есть два более узких V-образных соединения по сравнению с более широким одинарным V-образным соединением. Двойной V-образный шарнир также помогает компенсировать деформационные силы. В случае соединения с одним V-образным соединением напряжение имеет тенденцию к деформации детали в одном направлении, когда V-образный шов заполнен, но в случае соединения с двойным V-образным соединением с обеих сторон материала имеются сварные швы, имеющие противоположные напряжения, выпрямляющие материал. .

J-соединения

Стыковые швы с одинарным J-образным соединением - это когда одна часть сварного шва имеет форму J который легко принимает наполнитель, а другой кусок квадратный. J-образный паз формируется либо с помощью специального режущего оборудования, либо путем шлифования кромки соединения до формы J. Хотя J-образный паз сложнее и дороже подготовить, чем V-образный паз, одиночный J-образный паз на металле между Толщина в полдюйма и три четверти дюйма обеспечивает более прочный сварной шов, требующий меньше присадочного материала. Двойные J-образные стыковые сварные швы состоят из одной детали с J форма с обоих направлений, а другая часть квадратная.

U-образные соединения

Стыковые швы с одинарной U-образной формой представляют собой сварные швы, у которых обе кромки поверхности сварного шва имеют форму буквы J, но когда они соединяются, они образуют U-образную форму. Соединения с двойной U-образной формой имеют U-образную форму как сверху, так и снизу подготовленного соединения. Карбоновые стыки - это самая дорогая кромка для подготовки и сварки. Они обычно используются на толстых основных металлах, где V-образная канавка будет находиться под таким большим углом, что ее заполнение будет стоить слишком дорого.

Тройники

Сварное соединение тройника образуется, когда два стержня или листа соединяются перпендикулярно друг другу в форме Т форма. Этот сварной шов выполняется методом контактной стыковой сварки. Это также может быть выполнено Экструзионная сварка. Обычно два плоских куска полимера привариваются друг к другу под углом 90 градусов, и сварной экструзией с обеих сторон.

Другие

Тонкие листы металла часто соединяются фланцами для выполнения сварных швов между кромками и фланцами. Эти сварные швы обычно выполняются без добавления присадочного металла, поскольку фланец плавится и обеспечивает весь необходимый присадочный материал. Трубы и трубки могут быть изготовлены из прокатки и сварки полос, листов или пластин материала.[4]

Соединения с развальцовкой и канавкой используются для сварки металлов, которые из-за своей формы образуют удобную канавку для сварки, например трубы, на плоской поверхности.

Выбор правильного сварного шва зависит от толщины и используемого процесса. Квадратные сварные швы наиболее экономичны для деталей тоньше 3/8 дюйма, потому что они не требуют подготовки кромки.[5] Сварные швы с двойной канавкой являются наиболее экономичными для более толстых деталей, поскольку они требуют меньше сварочного материала и времени. Использование сварка плавлением является общим для закрытых одинарных скосов, закрытых одинарных J, открытых одинарных J и закрытых двойных J стыковых соединений. Использование газа и дуговая сварка Идеально подходит для сварных стыковых швов с двойным скосом, закрытого двойного скоса, открытого двойного скоса, одинарного скоса и открытого одинарного скоса.

Ниже перечислены идеальные толщины стыков для различных типов стыков. Когда толщина стыкового шва определена, она измеряется в более тонкой части и не компенсирует усиление сварного шва.

Пределы толщины заготовки для каждого типа соединения[нужна цитата ]
Тип соединенияТолщина
Квадратный стыкВплоть до 1⁄4 дюйм (6,35 мм)
Односкатное соединение3⁄16–3⁄8 в (4,76–9,53 мм)
Двойной скосНад 3⁄8 дюйм (9,53 мм)
Соединение встык одно-VВплоть до 3⁄8 дюйм (9,53 мм)
Двойной V-образный стыкНад 3⁄8 дюйм (9,53 мм)
Одинарное J-соединение1⁄2–3⁄4 в (12,70–19,05 мм)
Двойное J-соединениеНад 3⁄4 дюйм (19,05 мм)
Одно-U-образное соединениеВплоть до 3⁄4 дюйм (19,05 мм)
Двойной U-образный шарнирНад 3⁄4 дюйм (19,05 мм)
Фланец (край угла)Листовой металл меньше, чем 12 калибр (0,1046 дюйма или 2,657 мм)[требуется разъяснение ]
Канавка под развальцовкуВся толщина

Крестообразный

Схема крестообразного соединения трех металлических пластин.

А крестообразный сустав это особый стык, в котором четыре промежутка создаются путем сварки трех металлических пластин на прямые углы. Страдают крестообразные суставы усталость при воздействии постоянно меняющихся нагрузок.[6]

в Американское бюро судоходства Правила для стальных сосудов: крестообразные соединения могут считаться двойным барьером, если два вещества, требующие двойного барьера, находятся в противоположных углах по диагонали. Двойные барьеры часто требуются для разделения масло и морская вода, химикаты и Питьевая вода, так далее.[7]

Подготовка кромки пластины

В обычных методах сварки поверхность сварки необходимо подготовить, чтобы обеспечить максимально прочный сварной шов. Подготовка необходима для всех видов сварки и всех типов соединений. Как правило, стыковые сварные швы требуют очень небольшой подготовки, но для достижения наилучших результатов она все же необходима. Кромки пластин можно подготовить для стыковых соединений различными способами, но пять наиболее распространенных методов - это кислородно-ацетиленовая резка (газокислородная сварка и резка ), механическая обработка, измельчение, шлифование и воздушно-угольная резка или выдолбление. Каждая техника имеет уникальные преимущества.

Для стальных материалов кислородно-ацетиленовая резка является наиболее распространенной формой подготовки. Этот метод выгоден своей скоростью, низкой стоимостью и адаптируемостью. Механическая обработка является наиболее эффективной для воспроизводимости и массового производства деталей. Подготовка J- или U-образных соединений обычно выполняется механической обработкой из-за необходимости высокой точности. Метод скалывания используется для изготовления деталей, изготовленных методом литья. Использование измельчения для подготовки деталей предназначено для небольших участков, которые невозможно приготовить другими методами. Резка с воздушной угольной дугой широко используется в отраслях промышленности, которые работают с нержавеющей сталью, чугуном или обычной углеродистой сталью.[8]

Перед сваркой разнородных материалов одну или обе стороны канавки можно смазать маслом. Смазанный слой может быть из того же сплава, что и присадочный металл, или из другого присадочного металла, который будет действовать как буфер между двумя соединяемыми металлами.

Стандарты

Основная статья: Список сварочных кодов
  • AWS A03.0: «Стандартные термины и определения в сварке»
  • ISO 9692: «Сварка и родственные процессы. Рекомендации по подготовке стыков».
  • BS 499-2C: «Термины и символы сварки. Европейские символы дуговой сварки в виде таблиц»

Смотрите также

Ссылки и примечания

  1. ^ Хендерсон, 50
  2. ^ Фанк
  3. ^ Смит, 473
  4. ^ Фонд Джеймса Ф. Линкольна
  5. ^ Фонд Джеймса Ф. Линкольна, 7-4,7-5
  6. ^ Скорупа, М. (август 1992 г.). «Прогнозирование усталостной долговечности крестообразных соединений, выходящих из строя на носке сварного шва». Сварочные исследования: 269–275.
  7. ^ Правила АБС для стальных сосудов, Часть 5С - Особые типы сосудов
  8. ^ Фонд Джеймса Ф. Линкольна, 7-7
  • Хендерсон, Дж. (1953). Металлургический словарь. Нью-Йорк: Издательство Reinhold Publishing Corporation.
  • Смит, Дэйв (1984). Сварочные навыки и технологии. Нью-Йорк: Книжная компания Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-000757-8.
  • Фонд дуговой сварки Джеймса Ф. Линкольна (1978). Принципы промышленной сварки. Кливленд, Огайо: Фонд дуговой сварки Джеймса Ф. Линкольна.
  • Функ, Эдвард (1985). Справочник по сварке. Бостон, Массачусетс: Бретонские издательства.