Сварные нахлесточные соединения (сварка внахлест)

22.10.2021 Автор: VT-METALL

Из этого материала вы узнаете:

• Понятие нахлесточного соединения
• Сфера применения нахлесточного соединения в сварке
• Плюсы и минусы сварки внахлест
• Виды нахлесточных сварных соединений
• Подготовка металла к сварке внахлест
• 2 метода нахлесточных соединений при сварке
• Нюансы нахлесточного соединения при сварке арматуры
• Технологические требования к нахлесточным соединениям

Сварка нахлесточного соединения не является сложной, даже неопытные сварщики способны быстро его освоить. Такой тип шва практически невозможно испортить, что делает его довольно распространенным в самых разных сферах.

VT-metall предлагает услуги:

Однако, несмотря на свою простоту, нахлесточное соединение все же требует определенных навыков и соблюдения правил. В нашей статье мы расскажем о технологических требованиях к таким швам, поговорим об их разновидности и опишем особенности создания соединений внахлест.

Понятие нахлесточного соединения

Для формирования нахлесточного соединения листовые заготовки размещают параллельно друг другу таким образом, чтобы край одной частично закрывал кромку другой. Технология подходит для сварки металлических листов толщиной 0,4–0,8 см. Размер нахлеста должен быть больше толщины обеих заготовок. До начала сварных работ кромки необходимо зачистить, специальная подготовка деталей не требуется. Место соединения проваривают с двух сторон во избежание попадания внутрь шва воды и, как следствие, снижения его качества.

Для сваривания внахлест заготовки прочно скрепляют друг с другом при помощи косого, бокового, лобового или комбинированного способов соединения. В редких случаях пользуются заклепочными или прорезными швами.

В первом случае в листе делают прорези, по которым проходятся электродом при сварочных работах. Во втором – в расположенной сверху заготовке прожигаются отверстия.

Принцип создания и разновидности нахлесточных соединений

При таком соединении поверхности деталей лежат параллельно, частично перекрывая по краям друг друга. Оно пользуется популярностью, потому что малочувствительно к погрешностям при наложении сварного шва, и его можно доверить начинающему сварщику. Однако стоит знать, что нахлесточные соединения уступают стыковым при возникновении нагрузок, особенно динамических.

Если на растяжение оно выдерживает значительные усилия, то при изломе такое сварное соединение может лопнуть. Чтобы этого не случилось, есть возможность его дополнительного усиления.

Принцип нахлесточного соединения заключается в том, что детали располагаются параллельно, перекрывая друг друга по краям.

Обычно при перекрывании соединяемых поверхностей сварка производится вдоль края нижнего листа. Чтобы повысить сопротивление нагрузкам на излом, еще один сварной шов можно провести и вдоль края верхнего листа. Если же и этого недостаточно, то край нижней стыкуемой поверхности можно после нагрева загнуть вниз, а затем снова выпрямить параллельно верхнему, получая своеобразный балкон.

В него войдет край верхней пластины, а сварка производится вдоль краев обеих. Это придаст всему соединению очень значительный запас прочности и предотвратит возможное повреждение соединения. Оно успешно выдержит нагрузку и на разрыв, и на излом.

[my_custom_ad_shortcode3]

Сфера применения нахлесточного соединения в сварке

Сварка нахлесточных соединений широко применяется в самых разных сферах производства. При помощи специальных сварочных аппаратов:

• собирают различные павильоны и комплексы, автотенты;
• изготавливают рекламные конструкции и баннеры с разными параметрами и различной конфигурации;
• конструируют навесы, предназначенные для защиты от солнца.

Сварка нахлесточным соединением широко применяется в автосервисе. С ее помощью приваривают заплаты, ремонтные вставки, соединяют детали. В основном технологию используют при работе с силовыми элементами автомобиля.

Также поговорим о соединении проволоки. Делают это двумя способами:

• два пересекающихся элемента соединяют вместе точечной сваркой;
• концы проволоки соединяют и сваривают встык.

Виды нахлесточных сварных соединений

Выделяют четыре основных вида сварных соединений:

• Одностороннее, при котором шов проваривают только с одной стороны. Сварка односторонним нахлесточным соединением подходит для изделий, которые предполагается использовать для работы с минимальными нагрузками в нормальных условиях.
• Двустороннее, при котором шов проваривают с двух сторон. Это наиболее распространенное нахлесточное соединение сварки. Данный тип шва прочнее, надежнее, выдерживает большие нагрузки по сравнению с односторонним.
• Со скошенными кромками, при котором кромки соединяемых заготовок срезают под определенным углом в зависимости от толщины металла. Такой прием помогает лучше сваривать шов.
• Без скошенных кромок. Сварка таким нахлесточным соединением подходит для заготовок из тонколистовых металлов. Нахлест должен быть достаточно большим.

Основные виды сварочных швов

В первую очередь все швы делят по способу соединения деталей. По данному признаку выделяют следующие виды швов:

• стыковые
  – получаемые между заготовками, примыкающими торцевыми поверхностями друг к другу,
• нахлесточные
  – получаемые за счет наложения деталей друг на друга с частичным перекрытием,
• тавровые
  – получаемые за счет приваривания торцевой поверхности одной заготовки к плоскости другой заготовки,
• угловые
  – получаемые между заготовками, расположенными под углом друг к другу, шов получается в месте примыкания деталей,
• торцевые
  – получаемые за счет сваривания торцов заготовок.

Стыковые швы

Стыковые швы

являются самыми распространенным видом швов. Они используются при сварке металлических листов или труб различной толщины. Для сварки заготовки должны быть надежно зафиксированы. Между деталями остается небольшой зазор – около 1-2мм. В процессе сварки он заполняется расплавленным металлом заготовок или присадочным материалом.

Различают односторонние

и
двухсторонние
швы. При односторонней сварке шов формируется только на одной стороне деталей. В случае двухстороннего шва сварка проводится на обеих сторонах заготовок.

В зависимости от толщины свариваемых деталей для стыковых швов по-разному готовят сварочные кромки. Соответственно этому различают формы:

• с отбортовкой – для деталей толщиной до 4мм,
• без скоса – для деталей толщиной до 8мм,
• с V-образным скосом – для деталей толщиной от 3 до 60мм,
• с X-образным скосом – для деталей толщиной от 8 до 120мм,
• с K-образным скосом – для деталей толщиной от 8 до 100мм,
• с криволинейным скосом – для деталей толщиной от 15 до 100мм.

Для тонких деталей возможна стыковая сварка без обработки кромок или с обработкой только на одной стороне.

Нахлесточные швы

При выполнении швов внахлест

поверхности свариваемых деталей параллельны друг другу и частично друг друга перекрывают. Такие швы считаются самыми простыми и удобными для практики неопытных сварщиков.

Сварка швами внахлест всегда выполняется с двух сторон

. Кромка каждой заготовки должна быть приварена к поверхности другой. Кромки подготавливаются без скоса. Угол наклона электрода при выполнении сварки должен быть в пределах 15o-45o. Если угол наклона будет выходить за эти пределы, то шов «заползет» на одну и сторон стыка.

Тавровые швы

Тавровые швы

выполняются привариванием торца одной заготовки к боковой поверхности другой заготовки и в разрезе напоминают букву Т. Чаще всего сварка проводится под прямым углом, но возможно и другие варианты. В процессе сварки заполняется угол, образованный между деталями. Поэтому важно обеспечить глубокое проплавление деталей. Обычно это достигается за счет использования методов автоматической сварки.

Тавровые швы всегда двухсторонние

. Форма подготовленных кромок возможна без скоса и с одним или двумя скосами одной кромки. Обрабатывается только привариваемый торец. Как правило, без скоса свариваются детали небольшой толщины – от 2 до 40мм. Для деталей толщиной от 8 до 100мм производится обработка кромки.

При сваривании тавровых швов важно знать их особенность: получаемые швы в итоге прочнее основного металла. Поэтому перед сварочными работами нужно проводить расчеты по получаемому сопротивлению материалов. Это необходимо, чтобы избежать неравномерной прочности деталей, разной стойкости к нагреву и охлаждению и другим скрытым дефектам.

Угловые швы

Угловые швы

часто относят к подвиду тавровых швов. Но при этом угловые швы больше распространены, чем тавровые. По форме угловые швы напоминают букву Г. Угол между деталями может быть любой, но чаще всего – прямой. В работе необходимо выполнять правила геометрии шва: ширину, изогнутость, выпуклость шва и корень стыка.

При работе с угловыми швами главной проблемой является стекание металла по углу или с вертикальной поверхности на горизонтальную. Поэтому важно контролировать ровное ведение электрода, соблюдая углы наклона. Так для сварки листов разной толщины нужно держать электрод под углом 60o по отношению к более толстой заготовке. В результате основное тепло придется на более толстую деталь, а более тонкая не перегреется и не прогорит.

Угловые швы бывают односторонние

и
двухсторонние
. Для двухстороннего шва сварка выполняется и на внутреннем, и на внешнем угле. Возможна сварка без обработки кромок или скосами. Скос может выполняться с одной или с двух сторон одной кромки. Вторая кромка при этом не обрабатывается.

Прочность угловых швов ниже прочности основного металла. Этот момент нужно учитывать при проектировании и проведении работ.

Торцевые швы

Торцевые швы

используются для сваривания деталей разной формы, прилегающими друг к другу боковыми поверхностями. Угол прилегания может находиться в пределах от 0o до 30o. Такая сварка подходит для работы как с тонкими, так и с толстыми металлами, а также для сварки деталей разной толщины. Перед сваркой выполняется разделка кромок под односторонние скосы.

Торцевые швы отличаются высокой выносливостью к нагрузкам. Но при этом возможно попадание влаги или загрязнений между поверхностями деталей, что в будущем приведет к коррозии. Особенно это вероятно при наличии непроваров.

Подготовка металла к сварке внахлест

До начала сварных работ нахлесточным способом металлические заготовки нужно соответствующим образом подготовить.

Поверхность должна быть очищена от загрязнений, ржавчины, остатков краски, грунта, смазки, антикоррозионных составов.

Рекомендуем статьи:

• Приспособления для сварочного стола: обзор наиболее важных
• Как варить швы: разбираемся в секретах техники сварки
• Как варить тонкий металл: руководство для начинающих и профессионалов

Если поверхность будет грязной, то нахлесточное соединение при сварке получится некачественным. В ряде случаев сварные работы будут невозможны, поскольку:

• загрязнения могут препятствовать прохождению тока;
• некоторые загрязнения могут спровоцировать разбрызгивание жидкого металла при работе, что влечет вероятность получения ожогов мастером или возникновения пожара;
• газы, образующиеся при определенных видах загрязнений, могут спровоцировать пористость соединения с существенным снижением его качества;
• повышается вероятность задымления при работе.

При сварке проволоки нахлесточным соединением ее необходимо выровнять и обрезать.

Соединяемые детали должны быть прочно прижаты друг к другу с помощью зажимов, временных креплений саморезами, болтами и пр.

Для получения качественного нахлесточного соединения деталей при сварных работах нужно четко соблюдать названные выше несложные правила.

Нюансы нахлесточного соединения при сварке арматуры

Для придания строительным конструкциям прочности и долговечности используют бетонные элементы, прочность которых увеличена каркасами из арматуры. Арматурные пруты соединяются при помощи сварки.

Создать прочный армированный металлический каркас достаточно сложно. Качество готовых арматурных стержней во многом зависит от соблюдения технологии и нормативных требований при проведении работ.

Сварка арматуры нахлесточным соединением применима в тех случаях, когда нагрузка должна быть равномерно распределена по поверхности конструкции. Нахлест образуют в местах наименьшего напряжения. Арматурные пруты должны иметь одинаковый диаметр, толщина стержней не должна превышать 2 см.

При соединении арматуры учитывают рельефы и швы, сварные работы выполняют ручным электродуговым способом.

Тавровые сварочные соединения должны соответствовать инвентарной форме, при работе используется один электрод. При применении флюса отсутствует необходимость в дополнительном использовании присадочной проволоки.

Внахлест сваривают арматурные прутья марок А400С и А500С, поскольку они хорошо соединяются сваркой.

Сталь этих марок относится к дорогостоящей, поэтому чаще всего используют арматурные стержни марки А400. Однако при нагревании ее прочность и коррозионная устойчивость снижаются.

Сварка нахлесточных соединений: технология выполнения, область применения

Не менее важным для получения высококачественных швов является использование проверенных расходных материалов. Плохие электроды станут непреодолимым препятствием на пути к достижению нужного результата. Лучшими на сегодняшний день считаются такие марки:

• АНО-21, АНО-24 и МР-3. Для использования требуется сеть переменного тока. В связи с невысокой стоимостью расходный материал востребован в самых разных отраслях деятельности человека, включая приусадебные хозяйства. Такие электроды отлично справляются с задачами сваривания конструкций для частного подворья: ворот, теплицы, навеса и т.д. Для соединения труб, а особенно магистралей высокого давления перечисленные расходные материалы непригодны;
• УОНИ. Высокого качества сердечники заслужили похвалу профессионалов. Тем не менее, электродам свойственны и отрицательные моменты. К примеру, они не позволяют выполнять сварочные работы в быстром темпе. Шов формируется медленно и очень важно поддерживать стабильность электрической дуги. Работать с такими электродами смогут те, кто имеет за плечами опыт с аналогами АНО и МР;
• LB-52U. Из всех рассматриваемых марок для сваривания труб электросваркой подходят лучше всего. Японская разработка предпочтительная в реализации крупных проектов. Электроды формируют ровный, привлекательный шов и отлично держат дугу. Единственный их недостаток – это сравнительно высокая стоимость.

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.

Основные приемы сварки труб

Соединение частей магистральных трубопроводов может выполняться разными способами:

• Варить трубу встык. Соединяемые поверхности располагают напротив. Это самый распространенный способ, который характеризуется простотой исполнения. Однако, есть и некоторые сложности. Справится с ними будет намного проще, если учесть некоторые нюансы. Во-первых, сварочный шов лучше формировать по направлению от нижней части вверх. Во-вторых, металл следует проваривать на всю толщину стенки трубы.
• Внахлест. Метод может использоваться только в случаях, когда соединяемые поверхности имеют небольшие различия в диаметре и один из них плотно входит в другой. это может быть разница в размерах труб или же специальная механическая обработка торцевой части одной из них – развальцовка.
• Тавровое. Такой способ соединения подразумевает расположение поверхностей под прямым углом относительно друг друга.
• Угловое. Две части соединяются между собой под углом меньше 90 градусов.

Советы и рекомендации

Хорошее качество сварного шва получается не сразу. Только со временем приходит опыт и требуемая сноровка. Чтобы конечный результат был как можно лучше, стоит следовать советам специалистов со стажем:

• При стыковом или тавровом способах соединения деталей желательно использовать электроды толщиной 2-3 мм. Именно они показывают самый лучший результат.
• Силу тока рекомендуется выставлять в диапазоне 80-100 ампер. Если сварка выполняется внахлест, то этот показатель можно увеличить до 120 ампер.
• При заполнении сварочной ванны следует ориентироваться с высотой наплава: он должен выступать над металлической поверхностью на 2-3 мм.
• Если выполняются работы с профильными трубами (сечение не круглое, а квадратное или прямоугольное), то применяется точечный способ соединения.

Несколько слов о точечном методе соединения заготовок. Он еще называется «прихватом» и сводится к тому, что свариваются небольшие участки на диаметрально противоположных сторонах. И только после этого ложится цельный шов. Подход исключает вероятность того, что одну из частей «уведет» под воздействием температуры.

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.

Технологические требования к нахлесточным соединениям

Для того чтобы выполнить сварку нахлесточным соединением и получить качественный шов, важно правильно настроить сварочное оборудование. В нижеприведенной таблице указаны рекомендуемые параметры работы оборудования при сваривании различных заготовок:

Если края заготовок предварительно не разделывались, то при выборе размера стержня необходимо руководствоваться данными, приведенными в таблице. Если кромки срезаны, то для формирования шва подойдет электрод диаметром 0,2–0,4 см. При применении электродов большей толщины повышается вероятность возникновения дефектов, включая непровары, шлаковые вкрапления.

Для верхних слоев шва используют электродные стержни диаметром 0,4 см. Если обработке подвергаются заготовки толщиной более 12 мм, то можно пользоваться электродами диаметром 0,5 см.

Применение электродов диаметром 0,2 см уменьшает риск появления трещин за счет меньшего нагревания основного металла. Шов при этом будет иметь вид тонкого валика.

Соединяемые детали помечаются определенными отметками, означающими тот или иной способ их крепления друг к другу. Так, для обозначения нахлесточного сварного шва используется буква Н. Она указывается на схематичном рисунке с параметрами собираемой конструкции. На схеме также могут встречаться параметры Н1, Н2, в которых цифрой обозначают номер соединения в чертеже.

Что из себя представляют

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

Сварка производится:

• лобовым,
• фланговым (боковым),
• комбинированным либо косым швом.

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.

Внимание! Этот вид сварки не рекомендуется применять для изделий, которые подвергаются воздействию переменных нагрузок.

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.