5 основных типов сварочных стыков: конструкция, качество и влияние на стоимость

Сварка — сложное ремесло, требующее терпения, внимания к деталям и творческого подхода. Для успешной работы сварщики должны глубоко понимать различные техники и практики отрасли, включая типы сварочных стыков.

Термин «конструкция сварочного стыка» (weld joint design) относится к способу соединения или выравнивания металлических деталей друг с другом. Конструкция каждого стыка влияет на качество и стоимость готового шва. Выбор наиболее подходящей конструкции стыка для сварочной работы требует особой заботы и мастерства.

Что такое сварочный стык?

Сварочный стык — точка или край, где соединяются две или более детали из металла или пластика. Они образуются сваркой двух или более заготовок (металла или пластика) согласно определенной геометрии.

По Американскому сварочному обществу (AWS) существует пять типов стыков: встык (butt), угловой (corner), краевой (edge), наложенный (lap) и Т-образный (tee). Эти конфигурации могут иметь различные варианты в зоне стыка, где происходит сама сварка.

Типы сварочных стыков

По AWS существует пять основных типов сварочных стыков, широко используемых в отрасли:

• Стык встык (Butt joint)
• Т-образный стык (Tee joint)
• Угловой стык (Corner joint)
• Наложенный стык (Lap joint)
• Краевой стык (Edge joint)

1. Сварка стыка встык (Butt Joint Welding)

Стык встык — один из самых простых и универсальных типов сварочных стыков. Соединение делается простым прикладыванием двух металлических деталей друг к другу и сваркой по линии стыка.

Для стыка встык важно, чтобы поверхности соединяемых заготовок лежали в одной плоскости, а наплавленный металл оставался в плоскостях поверхностей. В результате заготовки почти параллельны и не перекрываются, как в наложенных стыках.

Типы стыков встык

Стыки встык выполняются по-разному, каждый служит своей цели. Типичные примеры:

• Квадратный стык встык (Square butt weld). Основное применение — проекты, где толщина металлов 3/16 дюйма (4,8 мм) или меньше. Квадратный стык довольно прочен, но не рекомендуется, если готовая конструкция подвергается ударным нагрузкам или усталости при длительной эксплуатации.
• Шпоночный стык встык (Grooved butt weld). Для сварки металлов толще 3/16 дюйма обычно нужен шпоночный стык. Шпонирование плит дает соединению необходимую прочность. Толстые металлы дают больше места для наплавленного металла, шпонирование листов создает более прочный сплав.
• V-образный стык встык (V-butt welding). Одинарный V-стык чаще применяется на рамах толщиной 1/4–3/4 дюйма (6–19 мм). Угол заточки для плит обычно ~60°, для труб — ~75°. Подготовку металла можно сделать специальной фасочно-сверлильной машиной или резающим бреннером. V-образный шов дороже квадратного и требует больше наплавленного материала.
• Двойной V-образный стык встык (Double V butt welding). Отлично подходит для широкого круга проектов. Главное преимущество: металлы толще 3/4 дюйма (19 мм) можно шпонировать с обеих сторон. Но можно использовать и на более тонких плитах, где критична нагрузочная способность.

2. Т-образная сварка (Tee Joint Welding)

Т-швы создаются при пересечении двух деталей под углом 90°. Края сходятся в центре панели или компонента в форме Т. Т-швы считаются разновидностью угловых швов (fillet welds) и также образуются при сварке трубы или трубки к основной пластине.

Т-швы обычно не шпонируются, если только базовый металл не толстый и сварка с двух сторон не выдерживает нагрузку. Типичный дефект Т-швов — разрыв пластин (ламеллярный разрыв), возникающий из-за ограничения стыка. Для предотвращения сварщики часто используют ограничитель (stopper) для предотвращения деформации стыка.

3. Угловая сварка (Corner Joint Welding)

Угловая сварка — случаи, когда два материала встречаются в «углу», образуя L-образную форму. Угловые стыки используют для изготовления листовых металлических деталей: рам, коробок и подобных применений.

Для выполнения стыка начните с приварки внешних краев, затем делайте ту же изогнутую зигзагообразную плетение, как для углового шва Т-стыка.

Угловые стыки могут быть сложными, так как часто нельзя опирать руку на материал для стабилизации горелки. Можно потренироваться в сухом ходу вдоль стыка, чтобы убедиться в комфорте; я даже зажимал тиски к другому куску материала, чтобы создать опору для руки.

Стили для создания угловых стыков: V-шпонирование, J-шпонирование, U-шпонирование, точечное, краевое, угловое (fillet), углово-фланцевое, скосное шпонирование (bevel-groove), расширительное V-шпонирование (flare-V-groove), квадратное шпонирование или встык.

4. Наложенная сварка (Lap Joint Welding)

Наложенные сварочные стыки — по сути модифицированная версия стыка встык. Образуются, когда две металлические детали накладываются друг на друга перекрывающимся образом. Чаще всего используются для соединения двух деталей разной толщины. Сварка может выполняться с одной или обеих сторон.

Наложенные стыки редко используются на толстых материалах и часто применяются для листового металла. Потенциальные недостатки: ламеллярный разрыв или коррозия из-за перекрывающихся материалов. Но, как и всегда, это предотвращается правильными техниками и изменением переменных.

5. Краевая сварка (Edge Joint Welding)

Краевые сварочные стыки часто применяются к листовым металлическим деталям с фланцевыми краями или в местах, где сварка необходима для присоединения к смежным деталяя. Будучи шпонированным швом, краевые стыки располагают детали бок о бок и сварку производят по одному краю.

В краевом стыке металлические поверхности укладываются так, чтобы края совпадали. Одна или обе плиты могут быть сформированы гибкой под углом. Цель сварочного стыка — соединить детали так, чтобы напряжения распределялись. Силы, вызывающие напряжения в сварочных стыках: растяжение, сжатие, изгиб, кручение и сдвиг.

Способность стыка выдерживать эти силы зависит от конструкции стыка и качества шва. Некоторые стыки лучше выдерживают определенные типы сил. Используемый сварочный процесс 크게 влияет на выбор конструкции стыка. Каждый процесс имеет характеристики, влияющие на его эффективность.

Преимущества сварочных стыков

• Сварочный стык имеет высокую прочность, иногда выше базового металла.
• Можно сваркивать разные материалы.
• Сварка возможна в любом месте, не требуется большой зазор.
• Дают гладкий внешний вид и простоту конструкции.
• Можно выполнять в любой форме и направлении.
• Можно автоматизировать.
• Обеспечивают полностью жесткий стык.
• Добавление и модификация существующих конструкций просты.

Недостатки сварочных стыков

• Детали могут деформироваться из-за неравномерного нагрева и охлаждения при сварке.
• Это постоянные стыки, для разборки нужно ломать шов.
• Высокие начальные инвестиции.

Применение сварочных стыков

Сварка широко используется для изготовления сосудов под давлением, мостов, зданий, самолетов и космических аппаратов, ж/д вагонов, в судостроении, автомобилестроении, электротехнике, электронике, оборонной промышленности, прокладке трубопроводов и ж/д путей, на ядерных установках.

• Фабрикация листового металла.
• Автомобильная и авиационная промышленность.
• Соединение черных и цветных металлов.
• Соединение тонких металлов.

Часто задаваемые вопросы

Что такое сварочный стык?

Сварочный стык — точка или край, где соединяются две или более детали из металла или пластика. Образуются сваркой двух или более заготовок согласно определенной геометрии.

Каковы 5 основных типов сварочных стыков?

По AWS пять основных типов:

• Стык встык (Butt joint).
• Т-образный стык (Tee joint).
• Угловой стык (Corner joint).
• Наложенный стык (Lap joint).
• Краевой стык (Edge joint).

Каковы 4 самых распространенных сварочных стыка?

• Т-образная сварка (Tee Joint Welding). Желаемый результат — форма «Т».
• Краевая сварка (Edge Joint Welding). Краевые стыки обычно когда у двух листов металла фланцевые края.
• Угловая сварка (Corner Joint Welding). Листовой металл любит этот тип стыка.
• Наложенная сварка (Lap Joint Welding).
• Стык встык (Butt Joint Welding).

Каковы различные сварочные стыки?

Пять типов стыков по AWS: встык, угловой, краевой, наложенный и Т-образный. Эти конфигурации могут иметь различные варианты в зоне стыка, где происходит сварка.

Какой сварочный стык самый прочный?

TIG-сварка дает самый прочный тип шва.

Каковы три типа угловых швов (fillet joints)?

Угловые сварочные стыки: Т-образные, наложенные и угловые — самые распространенные соединения в сварочном производстве. Всего они составляют около 70–80% всех стыков, сделанных дуговой сваркой.

Нужно ли сваркивать с двух сторон?

Когда можно сваркивать с обеих сторон стыка, полнопроглубный шов легче получить. Для тонкого материала края могут сближаться встык, сварка с одной стороны и сварка с обратной стороны, полностью прогорающая в первую.

Какой тип стыка самый простой для выполнения?

Стык встык (Butt welding joint). Также известен как шов с квадратным шпонированием. Самый простой и, вероятно, самый распространенный шов. Состоит из двух плоских деталей, параллельно расположенных рядом.

Что такое угловой сварочный стык?

Угловая сварка — случаи, когда два материала встречаются в «углу», образуя L-образную форму. Угловые стыки используют для изготовления листового металла: рам, коробок и подобных применений.

Каковы типы угловых швов (fillet weld joints)?

Два основных типа угловых швов: поперечный угловой шов и продольный угловой шов.

Какой сварочный стык самый слабый?

Носок шва (toe of the weld) часто «слабое звено» в шве. Это связано в основном с геометрией и последующими концентраторами напряжений.

Какой электрод (стержень) самый легкий для сварки?

Самый легкий сварочный стержень — 1/8″ (3,2 мм) E6013. Тот факт, что большинство сварочных школ начинают обучение с E6013, достаточное доказательство. E6013 имеет легкое зажигание дуги и наиболее прощает ошибки манипулирования при сварке.

Как узнать, силен ли мой шов?

Хороший шов легко отличить. Он будет прямым и равномерным без шлака, трещин или пор. Не будет разрывов в шве. Не должен быть слишком тонким, и в шве не должно быть впадин или кратеров.

В чем разница между гнездовой сваркой (socket weld) и угловой сваркой (fillet weld)?

Гнездовая сварка (SW) — метод вставки трубопровода. Сваривают две трубы разного размера, меньшая вставляется в большую. Шов полностью на периферии большой трубы и является угловым швом.

Какой стык прочнее: наложенный или встык?

В заключение, стык встык дает гораздо более прочное соединение, чем наложенный. Более высокая прочность обусловлена большим объемом сваренной нержавейки 304 в зонах стыка. Наблюдается, что каждая точка шва имеет схожую максимальную прочность, но она не достигается одновременно.

Какой стык лучше: наложенный или встык?

При осевой нагрузке стыки встык дают улучшенное напряженное состояние по сравнению с наложенной точкой, так как изгибающий момент, вызванный смещением плит, минимизирован. Полнопроглубные стыки встык в толстых плитах можно создать скошением краев перед сваркой.

Читайте также

• Заклепные стыки: их типы, применение и типы заклепок
• Шплинтовое соединение | Типы, режимы отказа и применение
• Шарнирное соединение: применение, сборка и конструкция
• Шплинты валов | Типы, выбор материала, преимущества и ограничения соединения
• Поршень: определение, типы, функция, преимущества и недостатки
• Вал | Определение, типы, преимущества и ограничения
• Поршневое кольцо | Функция, принцип работы и типы
• Шкив: типы, применение, преимущества и недостатки