Сварные соединения. Классификация.

Неразъемное соединение, выполненное сваркой, называется сварным соединением.
В зависимости от взаимного расположения в пространстве соединяемых металлических деталей различают соединения: стыковое, тавровое, угловое и нахлесточное (рис. 4).

Рис. 4. Виды соединений металла:
а - стыковое, б - угловое, в - нахлесточное, г - тавровое

Стыковые сварные соединения (рис. 5, а). В этих соединениях свариваемые элементы располагаются в одной плоскости или на одной поверхности. ГОСТ 5264-80 устанавливает 32 вида стыковых сварных соединений, которые обозначаются CI, С2, СЗ, С4 и т. д. Стыковые сварные соединения наиболее распространены и применяются при изготовлении стальных колонн, балок, горизонтальных, вертикальных и шаровых резервуаров, трубопроводов, доменных и цементных печей, газоходов, городских и магистральных газопроводов и железобетонных конструкций. Эти соединения широко встречаются в сварных машиностроительных конструкциях, а также при изготовлении самолетов, ракет, судов и т. д.
Угловые сварные соединения (рис. 5, б). Сварное соединение двух элементов, расположенных под прямым углом и сваренных в месте примыкания их краев, называется угловым.
Угловые сварные соединения, условно обозначаемые в ГОСТ 5264-80 У1, У2, У4 и т. д., встречаются в стальных колоннах, балках, фермах и резервуарах. Они особенно распространены в машиностроительных конструкциях, баках, котлах и трубопроводах.
Тавровые сварные соединения (рис. 5, в). Отличительной особенностью этих соединений является то, что одна из соединяемых деталей торцом устанавливается на поверхности другой и приваривается, образуя в сечении как бы букву Т (отсюда и название - тавровое).

Рис. 5. Виды сварных соединений;
а - стыковые, б - угловые, в - тавровые, г - пахлесточные

Тавровые сварные соединения, условно обозначаемые Т1, ТЗ, Т6 и т. д., встречаются в стальных колоннах, балках, фермах, вертикальных резервуарах, машиностроительных и самолетных конструкциях, ракетах и судах и т. д.
Нахлесточные сварные соединения (рис. 5, г). Соединение, в котором свариваемые элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга, называется нахлесточным. Величина перекрытия должна быть в пределах 3-240 мм и зависит от толщины свариваемого металла.
Эти сварные соединения встречаются при изготовлении мачт, ферм, горизонтальных цилиндрических резервуаров, вертикальных цилиндрических резервуаров, различного рода баков. Нахлесточные сварные соединения обозначаются HI и Н2 и могут быть как с односторонним, так и с двусторонним швами.

Конструктивные требования

Требования предусматривают надежность работы, удобство выполнения работ и наибольшую экономичность конструкции:

- предусматривать высокопроизводительные механизированные способы сварки;

- обеспечить свободный доступ к местам сварных соединений;

- стремиться к наименьшему объему сварки, избегать близкого расположения швов друг к другу, образования замкнутых контуров швами и ориентации швов поперек направления растягивающих напряжений;

- стыки балок, колонн и т. п. следует выполнять без накладок встык, с двухсторонней сваркой и полным проплавлением и подваркой корня шва или на подкладках;

- катеты угловых швов К_f должны быть не более 2×t;

- К_f вдоль кромки прокатных профилей принимать 0.9×t;

- при ручной сварке за один проход может быть выполнен шов К_f до 8 мм, более толстые швы получают путем многослойной сварки;

- на одной отправочной марке желательно иметь не более 2-3 различных толщин швов;

- расчетная длина углового шва должна быть не менее 4 К_f и не менее 40 мм, флангового шва – не более 85β_f К_f, за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва;

- размер нахлестки должен быть не менее 5×t;

- соотношение катетов как правило принимается 1:1.

Конструирование и расчет сварных конструкций из алюминиевых сплавов принципиально не отличается от стальных конструкций, за исключением некоторых особенностей, обусловленные теплофизическими и механическими характеристиками сплавов:

- используется аргоно-дуговая сварка неплавящимся электродом, не исключая других способов;

- требует концентрированных источников тепла;

- применение способов снижения деформативности (нагартовка – разупрочнение в области соединения, выбор режима сварки и сварочных материалов, обработка после сварки);

- назначение соответствующих коэффициентов при проектировании.