Технология сварки нахлесточных швов

Рассматриваем плюсы и минусы сварки в нахлест

Мы постараемся дать полный и исчерпывающий ответ, на эти указанные вопросы:

• Как именно осуществляется такая сварка?
• В каких областях она в основном применяется?
• Как правильно подготовить поверхность к предстоящей работе?

Главное преимущество, такого вида сварки, это эстетичный вид

Сварка в нахлест — что это?

Из приведенного определения следует, что сварка предполагает соединение хотя бы двух деталей. При осуществлении сварки нахлестных соединений, детали имеют, по меньшей мере, одно основание. Их располагают так, чтобы эти самые основания были развернуты друг к другу, и при этом детали перекрывали друг друга непосредственно в области нахлеста. Соответственно, такая область будет хотя бы частично проходить через оба основания.

Соединение деталей в ходе работы осуществляется с образованием одного (как минимум) сварного шва.

В целях соединения лишь двух заготовок прибегают к односторонней точечной сварке. Односторонняя точечная сварка соединений также может использоваться при необходимости сваривания металла тонкого с толстым. В остальных случаях, когда нужно соединить большее количество деталей, применяется двусторонняя сварка.

Укажем на то, что точечная сварка соединений в нахлест, обладает некоторыми существенными недостатками. Дело в том, что точечная сварка не предполагает краевых угловых сварных швов.

Следовательно, возникает такая проблема: между деталями, подлежащими соединению, образуются зазоры (уже за пределами участков соприкасания). Такие зазоры весьма подвержены коррозионным процессам, поскольку, в частности, в них может происходить скопление влаги. Влага в этих зазорах распространяется далеко и остается там.

Можно ли побороть такую проблему?

Сложно, поскольку для предотвращения коррозии необходимо заполнить все зазоры противокоррозионным покрытием, что представляется довольно-таки затруднительным.

В силу описанной причины считается, что долговечность полученного точечной сваркой внахлест сварочного узла не достигает оптимальных показателей.

Области применения

Сварка соединений внахлест обладает необычайно широкой сферой использования.

Так, целый ряд сварочных аппаратов предназначен для:

• Сборки различного рода павильонов;
• Сборки автотентов;
• Изготовления рекламных баннеров разных размеров и форм;
• Конструирования навесов, оберегающих от воздействия солнца.

Широкое распространение точечная сварка соединений нашла в области автосервиса. Здесь, сварка внахлест, как наиболее доступный и распространенный способ сваривания металлических деталей, применяется в ходе вваривания заплат, к примеру, либо ремонтных вставок. Преимущественно это происходит при ремонте отдельных силовых элементов автомобиля.

Также затронем тему сваривания проволоки. Здесь может быть использована чистая точечная сварка проволоки, когда нужно две пересекающиеся между собой проволоки соединить вместе.

Второй вариант – сварка проволоки встык. В таком случае соединяются два конца проволоки.

Как подготовить металл?

Точная и подробная инструкция по подготовке металла к предстоящей обработке выглядит следующим образом:

Очень важно тщательно очистить металл от любого рода загрязнений. Это означает, что нужно удалить ржавчину, краску, грунт, любые антикоррозионные покрытия, любые виды смазок.

Не маловажную роль играет, подготовка изделия

Сохранение указанных загрязнений приведет к некачественным результатам сварки, а в худшем случае – к невозможности сварки. Почему?

• Наличие загрязнений, которые не проводят ток, не позволит начать работу;
• Ряд загрязнений способен выделять газы под воздействием тепла, что приводит к разбрызгиванию жидкого металла во все стороны. Следовательно, возникает опасность получения ожогов и возникновения пожара;
• Те же газы могут привести к тому, что сварной шов окажется пористым;
• Не исключены сильные задымления.

Если говорить о соединении проволоки, то подготовка будет в себя включать также выравнивание проволоки и ее резку.

Этап 2: подгонка деталей.

Данный этап предполагает максимально плотное прижатие металлических деталей друг к другу. В этих целях используются различные зажимы, временные крепления на саморезах, болтах и т.д.

Таковы основные положения, касающиеся точечной сварки нахлесточных соединений. Четкое следование всем правилам и требованиям обеспечит достижение качественного результата.

Особенности сварки внахлест

Сваривание внахлест чаще всего применяют при точечной контактной сварке. В других случаях получается слишком большой расход материалов и рабочего времени, требуется проваривать шов с двух сторон.

При соединении внахлест разделка кромок не требуется, но сами кромки должны быть аккуратно обрезаны, без заусенцев от механической обрезки или наплывов от газового резака.

Торцы кромок и прилегающие области в пределах двух сантиметров должны быть зачищены до металлического блеска, при необходимости обезжирены.

Электродуговой метод

В зависимости от положения нахлесточного соединения в пространстве, сварка должна производиться по технологиям, разработанным для конкретного вида сварочного соединения. Чтобы предотвратить появление ржавчины требуется проварить нахлестовое соединение с одной и другой стороны.

Сварку внахлест электродуговым методом обычно применяют при монтажных и сборочных работах стальных конструкций. Для сварщика технология внахлест не представляет трудностей, если имеется возможность кантовать свариваемое изделие.

Естественно, если необходимо приварить внахлест листовую заготовку к металлическому потолку, то возникнут трудности с потолочным швом.

При сварке внахлест, в зависимости от конкретных требований, соединение заготовок производится одним или двумя швами.

Шов проходит по краю одной или другой поверхности свариваемого изделия. Технология практически исключает прожоги. Требования к краям изделия не такие жесткие, как при сварке встык.

При сборке деталей допускается некоторая нестыковка, неточности в размерах. Главное, чтобы внешние габариты соответствовали требованиям.

Простота сварки внахлест имеет и свою отрицательную сторону:

• некоторый перерасход материалов из-за того, что листы металла накладываются друг на друга, а не стыкуются;
• перерасход электродов, из-за необходимости в некоторых случаях проводить сваривание с двух сторон;
• нахлесточное соединение по прочности уступает стыковому.

При сварке внахлест шов формируется в углу, образованном торцом одной детали и боковой поверхностью другой детали. Это, по сути, соответствует угловому соединению. Поэтому к нахлесточному соединению применяют техники, использующиеся при угловых соединениях.

Контактный метод

Самым распространенным методом сваривания листовых материалов является соединение их внахлест. Его осуществляют с помощью рельефов (специальных выступов). Обычно применяют рельефы сферической формы. Рельефная сварка относится к разновидностям контактного метода.

При сварочном процессе внахлест рельефы формуют с применением холодной штамповки, что вызывает образование лунки. Если использовать материалы с высокой пластичностью, то можно получить рельефы любой сложности. Если рельефы получить затруднительно по каким-либо причинам, то можно использовать специальные вставки.

По сравнению с контактным сварочным процессом рельефный метод имеет некоторые отличия. Так, сварное соединение получается не за счет плавления металла, а за счет пластической деформации.

Данный вид сваривания используется при массовом производстве. Соединения получаются красивыми, без следов от электродов. Сваривание происходит по самому краю кромок, при этом не требуется предварительная подготовка поверхностей.

Контактная сварка в этом плане более требовательная, в ней сварочные точки не могут располагаться слишком близко к краю стыка. Между собой они тоже на должны находиться близко из-за шунтирующих токов.

Несмотря на это, контактная сварка внахлест очень распространена в автомобилестроении и приборостроении, широко применяется в изготовлении бытовой техники. Сам принцип действия контактной сварки предполагает нахлесточное соединение.

Применение к арматуре

При любом строительстве требуется армирование бетона для получения прочных конструкций. Чтобы обеспечить прочность, необходимо создавать каркасы из арматуры. Для этого проводят соединение арматуры с помощью вязальной проволоки или сварки.

Получение прочного каркаса из отдельных стержней арматуры является сложной задачей. Необходимо соблюдать технологию и множество правил.

Например, сварку арматуры внахлест используют, когда требуется все нагрузки равномерно распределить по поверхности. При этом необходимо учитывать, что нахлест применяется в местах наименьшего напряжения. Желательно брать арматурные стержни одного диаметра, при этом толщина арматуры не должна быть больше 20 мм.

Технология внахлест производится с учетом двух рельефов и швов. Сварочный процесс осуществляется аппаратом ручной электродуговой сварки.

Сварное соединение типа тавр должно иметь инвентарную форму, в ванне применяется только один электрод. Если сварка осуществляется под флюсом, то применять присадочную проволоку не нужно.

Нахлест арматуры в строительстве в случае применения сварки разрешается только при использовании стержней марок А400С и А500С. Арматура этого класса хорошо сваривается.

Недостатком является высокая стоимость этих марок. Наибольшее применение получила арматура марки А400, но она при нагревании теряет свои прочностные свойства и устойчивость к коррозии.

Требования к технологии

По западным стандартам запрещено производить сварочный процесс в областях перехлеста арматурных стержней, независимо от их марки. По российским нормирующим документам сваривание разрешено при толщине арматуры, не превышающей 25 мм.

При сварочных работах необходимо учитывать диаметр электродов. При использовании электродов толщиной 4-5 мм, длина нахлеста арматурных стержней будет более 10 диаметров свариваемых стержней. Этого требует ГОСТ 14098 и ГОСТ 10922.

Сваривание стержней арматуры можно осуществлять внахлест электрошлаковым полуавтоматом, ручной электродуговой, ванно-шовной, контактной сваркой.

Длинные швы делают для монтажа горизонтальных и вертикальных элементов арматурного каркаса. Такое соединение позволяет использовать вариант с накладками или внахлест.

Хотя соединение внахлест производится длинными швами, допускается также использование дуговых точек. Допустимо делать нахлестку короткой и длинной, а шов двусторонним или односторонним.

Длина сварного стыка накладки и арматурного прутка может быть разной. При этом допускается смещать накладки по длине. Сваривание арматурных стержней производится разнообразными фланговыми швами.

При сваривании арматурных стержней вертикального расположения необходимо на 10-20 % уменьшить сварочный ток. При использовании двусторонних швов возможно появление горячих трещин. Для предотвращения этого требуется точно соблюдать технологию сварки и правильно подбирать вид электрода.

Сварные нахлесточные соединения (сварка внахлест)

Раздел: Без рубрики

В настоящее время большинство элементов металлических конструкций соединяют путем накладки сварочных швов. Такое соединение отличается значительной прочностью и надежностью, не требуя при этом больших затрат времени и труда. Наиболее распространенным видом сварных соединений являются нахлесточные (условное обозначение «Н»). Они имеют небольшую чувствительность к погрешностям при наложении сварного шва, вследствие чего могут выполняться сварщиками без высокой квалификации и особых навыков.

Что из себя представляют

При таком соединении боковые поверхности деталей располагаются параллельно, частично перекрывая друг друга по краям. Его применяют для металла, толщина которого находится в пределах от 4 до 8 мм, а размер перекрытия превышает удвоенную сумму толщин свариваемых кромок.

Поверхности, на которые накладывают сварочные швы, практически не подвергают обработке. Исключение составляет лишь зачистка кромок. Стальные листы проваривают с обеих сторон, чтобы исключить риск проникновения влаги в зазор в процессе эксплуатации изделия.

Элементы, скрепляемые внахлест, перед сваркой плотно стягивают, поскольку зазоры снижают прочность соединения.

Сварка производится а)лобовым, б)фланговым (боковым), в)комбинированным либо г)косым швом. Стрелкой на картинке показано направления усилия.

Иногда сварные нахлесточные соединения выполняют с помощью прорезных и заклепочных швов. Первый тип предполагает прожигание сквозного отверстия в поверхности, наложенной сверху пластины и последующее накладывание кольцевого шва вдоль краев указанного отверстия.

Во втором случае шов накладывают вдоль периметра щели, прорезанной на пластине.

Дополнительный прорезной шов

Где применяются

Для металлических конструкций сварка нахлесточных соединений актуальна в ситуациях, когда соединяемые детали имеют большой вес, а возможность их перемещения с требуемой точностью ограничивается.

Сварку внахлест с лобовыми швами используют при производстве конструкций листового типа (резервуаров, сосудов, обшивки и т.д.), нахлесточное соединение с фланговыми швами применяют при изготовлении изделий из профильных материалов (мачт, колонн, подкрановых и стропильных ферм).

Накладка сварочных швов внахлест с применением пазов и круглых отверстий используется при креплении стального настила к балкам и в других подобных случаях.

Преимущества и недостатки

К плюсам нахлесточной сварки относятся:

• Простота сборки, предусматривающая возможность корректировки размеров собираемой детали за счет величины нахлестки.
• Отсутствие скоса кромок под сварку.
• Незначительная усадка металла при накладке сварных швов.

Однако нахлесточные соединения имеют и минусы:

• Низкая эффективность работы при динамической и переменной нагрузке.
• Увеличение расхода основного металла на перекрытие.
• Возможность проникновения влаги в зазор между перекрываемыми деталями и последующее развитие коррозионных процессов.

Как варить

Существенным недостатком сварки внахлест является низкая устойчивость к изломам. Чтобы соединение не лопнуло при возникновении нагрузки, ему можно придать дополнительный запас прочности. С этой целью сварочный шов проводят вдоль края не только нижнего, но и верхнего листа.

Прочность нахлесточной сварки также повышают следующими способами:

1. Вид сварочного шва выбирают, исходя из типа предстоящих нагрузок.
2. Швы располагают симметрично силе воздействия нагрузок.
3. Используют несколько типов швов, тем самым увеличивая их общую длину и снижая падающее на них напряжение.

Видео

Виды и классификации сварных соединений и швов

Сварочный шов – это участок соединения двух частей в единое целое, благодаря расплавлению металла под воздействием высокой температуры и дальнейшей его кристаллизации. На сегодняшний день различают более 100 типов соединений. Они все разделяются по особым параметрам и делятся на различные группы и подгруппы, в связи с чем и существует множество классификаций сварных швов.

ПО ВИДУ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Классификация сварных швов по виду сварного соединения делится на стыковые и угловые. Какое именно произвести соединение в той или иной ситуации, решает мастер, отталкиваясь от положения деталей в пространстве.

• Швы угловые производятся тогда, когда заготовки находятся по отношению друг к другу под углом.
• Сварка стыковых соединений образуется в результате прилегания двух частей или деталей торцами друг к другу, которые располагаются на одной плоскости. Сама дорожка при этом может быть трех видов – вогнутая, выпуклая или плоская. Последняя применяется чаше всего, так как она не имеет особо выраженного перехода на стыке деталей, что выглядит более естественно, в сравнении с остальными двумя типами. Такой метод чаще всего используется при электродуговой сварке на низких токах, чтобы не пропалить заготовку. Например, тонколистовая сталь – идеальный материал для применения сварки стыковых соединений.
• Прорезной (электрозаклепочный) производится в отверстии, которое имеется на детали и выполняется в виде точечных заклепок. То есть, при этом не образуется сварная ванна и шов результате, а детали спаиваются небольшими участками через пазы в заготовке.

ПО МЕСТУ ВЫПОЛНЕНИЯ СВАРКИ

Классификация сварных соединений и швов данной категории зависит от положения свариваемых деталей в пространстве. Например, если нужно починить деталь какой-то конструкции, которую нельзя снять и положить, но она при этом находится на некотором расстоянии от пола, то работу мастер будет производить потолочным,нижним, горизонтальным или вертикальным соединением, отталкиваясь от размещения этой детали.

• Горизонтальные – это сварные швы, которые тянутся слева направо (или наоборот) на вертикальной детали. Чтобы при этом масса металла не стекала вниз, необходимо правильно подобрать скорость движения электродом или горелкой и силу тока (это подбирается для каждого случая в индивидуальном порядке, отталкиваясь от типа сварки, характеристик деталей и мастерства специалиста).
• Вертикальный метод производства стыковых швов ведется на вертикально расположенных заготовках, при этом швы ведутся сверху вниз (или наоборот). Сложность данного процесса заключается в том, что срабатывает сила притяжения Земли и расплавленная металлическая масса все время стекает вниз, что портит и качество и внешних вид детали. Такое соединения рекомендуется проводить в крайних случаях и только тем мастерам, у которых уже есть определенный теоретический и практических багаж знаний для работы такими дорожками. Подробнее с технологией вертикального шва можно ознакомиться тут.
• Потолочным называется положение, при котором деталь находится выше головы мастера, что намного усложняет процесс. При осуществлении потолочных сварочных швов нужно строго соблюдать правила безопасности и технологию выполнения сварки, потому что в данном случае опасность заключается в стекании массы расплавленного металла.
• Нижние способы сварки выполняются тогда, когда деталь располагается внизу по отношению к мастеру. Это самый удобный метод соединения, так как металл не растекается по сторонам или вниз, а стекает в кратер. Кроме этого, свободно выходят газы и шлаки на поверхность. Стыковое сварное соединение в нижнем положении выполняется формированием валиков на протяжении всего стыка деталей. При этом технология сварки простая – достаточно вести электрод или горелку прямо или зигзагом для создания надежной и эстетически привлекательной дорожки.

ПО КОНФИГУРАЦИИ

Данная категория стыковых швов используется при ручной дуговой сварке электродом. Сюда относятся три типа сварочных швов – прямолинейные, криволинейные и кольцевые (спиральные). Они производятся вне зависимости от положения рабочего изделия. Все типы швов данной классификации предполагают, как стыковое, так и нахлесточное сварное соединение.

ПО ПРОТЯЖЕННОСТИ

Классификация сварных швов по протяженности бывает двух видов: сплошные или прерывистые.

• Прерывистый – это такой шов, который производится определенной длины с синхронным интервалом. Он, в свою очередь, делится на два типа – цепная дорожка и шов в шахматном порядке. Например, двусторонние прерывистые соединения на одной стороне стенки расположены против сваренных участков шва с другой ее стороны. Такие типы сцепления могут быть как односторонними, так и двусторонними. То есть, деталь спаивается с двух сторон. Расстояние между этими сварными отрезками называется «сварочный шаг».
• Сплошные способы сварки также делятся на короткие и длинные дорожки, и совершаются вдоль всей заготовки.
• Точечный способ стыковых швов значительно отличается от других, за счет того, что здесь нет сварочной ванны и дорожки. В этом случае заготовки соединяются точками, за счет нахлесточного сварного соединения. Такой способ зачастую применяется для пайки тонкого металла или аккумуляторов.

Способы протяженных швов: а) сплошной б) прерывистый, в) точечный, г) прерывистый шахматный, д) прерывистый сплошной (цепной)

ПО ТЕХНОЛОГИИ ВЫПОЛНЕНИЯ

В зависимости от технологии, по которой производится скрепление, выделяют основные четыре вида:

• Подварочный, где — меньшая часть двухстороннего шва, выполняется предварительно для предотвращения прожогов при последующей сварке;
• шов-прихватка позволяет фиксировать детали, которые уже расположены для сварки;
• временный шов необходим, чтобы скрепить заготовки на некоторое время, а по окончанию работ он удаляется.
• монтажный сварной шов, используется во время монтажа различных конструкций.

ПО ОТНОШЕНИЮ К НАПРАВЛЕНИЮ ДЕЙСТВУЮЩИХ УСИЛИЙ

Сварка стыковых соединений содержит еще одну важную классификацию, в зависимости от отношения к направлению усилий:

• Продольный способ создания стыка (фланговый), при котором усилие действует параллельно оси дорожки;
• Поперечный метод (лобовой) сварного шва, при котором его ось находится перпендикулярно (90 градусов) к оси усилия;
• Комбинированное соединение сваркой включает в себя одновременно и фланговый и поперечный тип;
• Косой, при котором ось шва располагается под углом к направлению действующих усилий.

ПО ФОРМЕ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

По форме поверхности сцепления делятся на три основных типа:

• Выпуклые (усиленные)- это многослойные швы, применяемый в сцеплениях при статических нагрузках, но усиленный наплыв приводит к чрезмерному расходу электродного металла и в связи с этим для его использования нужно экономическое обоснование.
• Вогнутые (ослабленные) способы используются для скрепления тонкого металла.
• Нормальные или плоские актуальны при динамических нагрузках, так как они не имеют особого перепада между дорожкой и основным металлом.

ПО ВИДУ СВАРКИ

Классификация сварных швов по виду сварки разделяется в зависимости от типа воздействия сварочного аппарата. Например, при работе в среде аргона или другого защитного газа, соединение будет не иначе, как «газовым», при работе с электродом – «электродуговым». Самыми основными видами являются следующие швы:

• ручной дуговой сварки – стыковое или нахлесточное соединение реализуется вручную с помощью электрода. Таким образом, можно скрепить практически любой металл, толщиной от 0,1 до 100 мм в любом положении;
• автоматической сварки, которые осуществляются при работе с аппаратом – трансформатором, выпрямителем или инвертором ;
• сварки в инертном газе. Такие стыковые, угловые и нахлесточные соединения считаются самые прочные, так как сварка происходит в среде инертных газов, которые защищают его от окисления. Большим плюсом такого скрепления является эстетический вид и отсутствие отходов и шлаков;
• газовой сварки – дорожка формируется под воздействием температуры, которая создается за счет горения рабочего газа, исходящего из горелки;
• паяных соединений, которые совершаются с помощью паяльника.

Кроме описанных, существует еще множество способов для соединения деталей, как обычных, так и нестандартных, которые применяются для заваривания деталей в труднодоступных местах. Например, швы могут быть однослойными (а) или многослойными(б, в), при которых накладывается несколько валиков, располагающихся на одном уровне поперечного сечения шва.