Катет шва определение: Катет сварного шва: определение, расчет, контроль

alexxlab | 14.06.1988 | 0 | Разное

Содержание

Катет шва при сварке: определение и способы расчета

В строительной отрасли при сварке массивных металлических сооружений в стыках возникают серьезные нагрузки, что при несоблюдении технологии несет риски обрушения конструкции. Это актуально в корабельной отрасли и машиностроении (при устройстве крупногабаритных автоматов), при возведении массивных строений. Качественное соединение должно быть изначально просчитано, чтобы избежать возможных будущих деформаций. Самый простой способ проверить правильность сварной линии — узнать катет шва.

Катетом сварного шва называют катет условного треугольника, который вписывается в поперечное сечение. Единой цифры, которая бы стала показателем надежного и качественного шва при определении его катета, нет. Чем больший размер равнобедренного треугольника можно вписать вместо шва, тем большие нагрузки он сможет выдержать. Часто эта характеристика зависит от вида металла и предела напряжения, которому он сможет противостоять. Увеличение катета дает противоположный эффект — деталь деформируется и не сможет работать в нужном режиме.

Как определить величину катета?

Для определения оптимального сварного соединения нужно произвести расчет шва, а также определить катет шва при сварке. При этом учитываются следующие факторы:

толщина металлозаготовок;
положение деталей относительно друг друга;
вид шва, используемого при соединении.

Для каждого изделия катет подбирается индивидуально, но здесь речь идет лишь о работе с большими нагрузками. Для частного использования сварки не нужны тонкие расчеты, но все же профессионалы учитывают свойства металла и стараются сделать шов прочным и при этом не навредить деталям. Задают катет шва по кромке в том случае, если две детали имеют одинаковую толщину. Если же разную, то катет определяют по более тонкому металлу. Важно правильно выбрать и рассчитать его размер. Ведь от этого зависит максимальная мощность, которой сможет сопротивляться деталь. Катет сварного шва определяется системой стандартизации ГОСТ 5264-80.

Катет шва при сварке равен толщине листов при нахлесточном соединении, но при этом она не должна превышать 4 мм. Если этот параметр больше, то следует брать 40 % от величины толщины металла и прибавить 2 мм. Так можно определить максимальное значение катета шва.

Как выбрать катет?

Определяется катет шва при сварке арматуры так же, как и при соединении любых других элементов металлических конструкций. Размер зависит от нескольких параметров, в их числе положение заготовок, их длина и толщина. Профессионалы пользуются шаблонами, которые уже наработали до них сварщики. Главным параметром выступает длина сварного шва, ведь именно она влияет на прочность будущей конструкции. Расход материала и вероятность деформации — основные опасности при шве большой длины. Многое зависит от типа шва, которым будут соединяться детали.

Сварной стыковой шов

Сварной стыковой шов предполагает следующую технологию — соединить два элемента сварки встык (т. е. расположить детали торцами поверхностей в одной или разных плоскостях). Разновидностей стыковых соединений более 30, все они предусмотрены ГОСТом. При этом проводится зависимость от толщины свариваемых элементов, оборудования и технологии сварки. Если конструкция будет подвергаться напряжению переменного характера, то такой способ стыка самый надежный. Стыковать и сваривать можно различные детали. Это могут быть не только листы металла, но и трубы, уголки, швеллеры. Чтобы сварить два листа, их не нужно даже соприкасать друг с другом, — сварка проводится при минимальном расстоянии двух заготовок.

Соединение внахлест

Соединение внахлест – это метод сварки, когда детали расположены параллельно и их кромки перекрывают друг друга. В отличие от сварного шва, существует всего две разновидности соединений внахлест. Торцы изделий могут привариваться с двух сторон или же с одной. Также есть соединение с помощью дополнительной накладки, которая приваривается к двум деталям, соединяя их под нужным углом. Внахлест сваривают детали, используя два вида швов — торцевой и лобовой. Режим сварки при данном соединении может быть более высоким, так как опасность прожога поверхностей отсутствует.

Угловое соединение

Сварка двух деталей, кромки которых располагаются под углом относительно друг друга, происходит методом углового соединения. Стандарт различает до 10 видов таких стыков. Иногда для прочности и надежности сварного шва используют специальную металлическую подкладку, которая позволяет лучше стыковать элементы и делает конструкции надежнее. В силовых конструкциях редко можно увидеть такой тип соединения, поэтому расчетов для таких швов не производят. Тем не менее при необходимости такого типа сварки расчеты производятся по аналогии с тавровым соединением и обязательным учетом типа шва.

Тавровое сварное соединение

Часто возникает необходимость соединить элементы, которые расположены в разных плоскостях. Наилучшее решение в этом случае — тавровое соединение, где торец одной заготовки примыкает под прямым или иным углом к другой. Типы подобных соединений различаются в пределах 9 видов, предусмотренных ГОСТом. Тавровое соединение требует глубокого проплавления в месте стыка, шов обычно делают автоматической сваркой или же заранее подготавливают кромки, например, угловым швом, который можно сделать вручную, или стыковым. Вид шва, которым было произведено соединение, влияет на его расчет. Здесь во внимание принимается тот факт, что место сварки, предварительно обработанное, будет намного прочнее основного металла.

Контроль качества шва

В любом из швов следует не забывать о катете шва при сварке, формула которого не является сложной и состоит в определении толщины металла. Если она составляет менее 4 мм, то катет берется равным ей, если же больше, то в диапазон 40 %- 45 % от толщины с прибавкой 2 мм. Формула для расчета катета: T = S cos 45º, здесь T – искомый катет, а S – гипотенуза или ширина валика шва.

Провести контроль за соединением заготовок несложно, при этом используют визуальные и инструментальные методы (с помощью приборов). Разработан инструмент, определяющий катет шва при сварке. Как измерить им интересующий шов? Для этого нужно приложить прибор к двум частям заготовки, а середину направить на шов, после чего записать показатели и провести несложный расчет. Обычно шов получается выпуклый, но это самый ненадежный вариант. Ведь именно в такой форме концентрируется напряжение.

Идеальным вариантом является вогнутый шов, получить который достаточно сложно. Здесь нужно соблюдать скорость сварки, а также добиться правильной работы сварочного аппарата. Опытные мастера смогут сделать такой шов. Но чаще его получают механическим путем, просто срезая ненужную часть шва.

Катет шва определение. Катет шва при сварке: определение и методы расчета

ГлавнаяРазноеКатет шва определение

Что такое катет шва при сварке | Что

» Что

Расчет катета сварочного шва #8211 что это такое?

Начинающих сварщиков интересует следующий вопрос: катет сварочного шва #8211 что это такое?

Схема определения катета сварного шва.

В настоящий момент инженерами разработано более 150 способов осуществления сваривания при помощи дуговой электросварки. Исследователи в этой области техники утверждают, что это количество способов сваривания металлов не является конечным, и в данный период времени ведутся исследования и эксперименты по проведению сваривания металлов новыми методами.

Основные типы сварных швов

Швом в сварке принято называть участок соединения, который сформирован за счет прохождения процесса кристаллизации расплавленного металла. Швы, получаемые в процессе проведения сварных работ, делятся на два типа:

Виды сварных швов.

Стыковые швы применяются для получения стыковых соединений. Чаще всего такой тип швов выполняется непрерывным. Отличительная особенность этого типа швов #8211 форма разделки кромок соединяемых заготовок. Разделка позволяет обеспечить подготовку места проведения сварки, помимо этого, за счет разделки кромки достигается высокое качество соединения деталей в месте их сваривания. Для улучшения качества сварного соединения применяют одно- и двухстороннюю разделку сварных кромок. Разделка кромок осуществляется прямыми линиями или в виде буквы U.

Угловые швы применяются при необходимости получения тавровых, крестовых и угловых соединений. Этот вид швов различается по форме подготовки кромки и по сплошности стыка.

В зависимости от поперечного сечения выделяют швы без разделки, с одно- или двухсторонней разделкой. По протяженности угловые швы делятся на непрерывные, прерывистые, имеющие шахматное и цепное расположение мест сваривания.

Вернуться к оглавлению

Параметры сварного соединения, влияющие на его качество

Характеристику стыка определяет большое количество различных параметров, основными геометрическими параметрами, определяющими характеристики стыка, являются следующие:

ширина
вогнутость
выпуклость
катет сварного шва
корень шва.

От качества сварки швов зависит целостность и качество всей конструкции.

Помимо этого, к параметрам, характеризующим качество, относят расчетную высоту углового стыка, его толщину и глубину провара.

Катетом углового шва называется кратчайшее расстояние от плоскости одной из соединяемых заготовок до границы углового сварного соединения на плоскости второй соединяемой заготовки.

Катетом углового шва называется катет наибольшего равнобедренного треугольника, который возможно вписать в поперечное сечение. При осуществлении сваривания деталей с одинаковой толщиной катет можно задать по кромке. В случае использования заготовок, имеющих различную толщину металла, катет задается исходя из толщины металла более тонкой заготовки. При определении катета требуется делать выбор его размерности таким образом, чтобы он мог обеспечить максимальную прочность соединения заготовок, однако стоит помнить, что слишком сильное его увеличение способно спровоцировать процесс деформации заготовки.

Ширина представляет собой минимальное расстояние между границами осуществления сплавления металла.

Вогнутостью и выпуклостью называется величина расстояния между линией основного металла поверхности заготовки и поверхностью, проходящей по линии максимальной вогнутости или выпуклости. Швы, имеющие выпуклую поверхность, являются усиленными. Такого типа соединения лучше всего работают при оказании на изделие статических нагрузок.

Вогнутые швы являются ослабленными, но такие соединения лучше всего выдерживают динамическую нагрузку. Чаще всего сварщики на практике используют швы, имеющие плоскую поверхность, так как такой тип соединения является наиболее универсальным.

Схема корня шва.

Корнем шва характеризуется часть сварного стыка, которая является максимально удаленной от лицевой поверхности заготовки со стороны проведения сваривания. Корень является обратной стороной шовного соединения.

При использовании двухстороннего сваривания заготовок корень шва перекрывается подварочным швом. Подварочный шов является небольшой частью двухстороннего сварочного соединения, которая выполняется заранее с целью предотвращения образования прожогов при дальнейшем проведении сварных работ по созданию основного шва.

Иногда, при необходимости создания двухстороннего соединения, подварочный шов может укладываться в последнюю очередь в корень основного соединения.

Вернуться к оглавлению

Расчет прочности и катета углового соединения

Прочность углового сварного соединения рассчитывается на основании производной от теоретической толщины соединения и его фактической длины. Катет углового соединения определяет его размер. Размер углового катета измеряется в соответствии с законами геометрии по длине катетов максимально возможного треугольника, который может быть вписан в продольное сечение соединения. Величина катета соединения определяет его толщину.

Катет должен иметь достаточную величину, чтобы соединение, получаемое при сварке, могло выдерживать расчетную нагрузку.

Однако стоит отметить, что слишком большие значения катета сварного соединения могут привести к возникновению сварочных деформаций. Помимо этого, увеличение катета способно привести к увеличению расхода материалов при выполнении работ по свариванию заготовок и, как следствие, увеличению стоимости работ.

В процессе проведения контроля качества угловых соединений при сварке в реальных условиях используются специальные шаблоны нескольких типов. Наиболее распространенным при сварке является определение катета с помощью универсального сварочного шаблона.

Дополнительные характеристики, влияющие на качество сварочных стыков

Формы поверхностей образующихся сварочных стыков находятся в большой зависимости от свойств электродов, используемых при проведении сварных работ. Помимо общих требований, которые предъявляются к изготавливаемым промышленностью электродам, таких как устойчивость горения электродуги, определенный специфический состав металла электродного металлического стержня, минимизирование разбрызгивания и т.д. специалисты предъявляют еще и дополнительные требования.

Влияние длины дуги на качество сварного шва: короткая, длинная и нормальная дуга.

К таким специфическим требованиям относится свойство, способствующее получению в результате проведения сварочных работ швов, с заранее заданной формой. Так, например, металлические электродные стержни, которые в результате плавления образуют густую и вязкую массу, способствуют быстрому и легкому формированию выпуклого сварного стыка. Если в результате плавления металлического стержня электрода образуется жидкий и растекающийся расплав, то при помощи таких электродов формируется вогнутая поверхность сварочного стыка.

Выбор электродов для работы осуществляется в соответствии с теххарактеристиками, которые указываются на упаковке.

На качество сварного стыка особое влияние оказывает выбранный режим сваривания. При осуществлении увеличения силы тока повышается глубина проваривания при неизменности ширины стыка. В случае постоянства силы тока и изменении напряжения наблюдается резкое изменение в сторону увеличения ширины сварного стыка при одновременном снижении глубины проваривания. При повышении скорости перемещения электрода до значения в 50 м/ч ширина сварочного стыка уменьшается, а глубина проварки значительно увеличивается. Повышать скорость выше 50 м/ч не рекомендуется, так как высока вероятность значительного снижения качества проведения сварочных работ за счет слабого прогрева основного материала.

Контроль качества соединения сварочного стыка осуществляется двумя наиболее распространенными методами -разрушающим и неразрушающим контролем.

Неразрушающий контроль осуществляется при помощи специализированных шаблонов, которые позволяют визуально установить наличие дефектов в стыке.

Шаблоны позволяют измерить внешние показатели сварочного стыка, такие как катет шва, выпуклость, вогнутость и его ширина. Внутренний контроль проводится при помощи специальных ультразвуковых и рентгеновских приборов, выявляющих внутренние дефекты.

Определение катета углового сварного шва

Какие типы стыков необходимы для различных элементов
Формула, по которой определяют размер стыка

Специалист должен знать, как производится определение катета сварного шва для сооружения с огромной несущей конструкцией, имеющей сложные углы и состоящей из множества соединений. Отметим, что это понятие применяют не только в обычном строительстве, но и в судостроении, и в тяжелом машиностроении. Для правильного сваривания углов, нахлеста, Т-образного типа соединения применяют экономичный (если сравнивать с таким видом, как разделенная кромка) угловой вид, так как его выполнение намного проще, и при этом нет необходимости подготавливать края.

Типы сварных швов и соединений.

Во время проектирования швов учитывают то, что:

необходимо применить как можно меньшее количество соединений, а их размеры должны быть по возможности минимальны
применяют высокоэффективные методы сварки
при работах используют специальные электроды, флюсы, газы и проволоки
применяют такие размеры швов, для которых нет необходимости производить последующую окантовку изделия
к соединительным местам должен быть открытый доступ, при котором не нарушается технология наложения шва и применения электродов.

Для определения прочности стыка, нужно вычислить производную не только от расчетной толщины, но и от его величины (фактической). Отметим, что размер такого сварного шва определяют, применив величину катета углового соединения, а поэтому его нетрудно рассчитать. Для его измерения необходимо вычислить размер одной из сторон самого большого прямоугольного треугольника, который вписывают в продольное сечение.

Катет сварного шва (углового) дает возможность определить его расчетную толщину. А для того чтобы он выдерживал определенное давление, стороны, составляющие прямой угол, не должны быть длинными, так как не только отдельные швы, но и вся конструкция может деформироваться, а также возможно, что возрастает стоимость всего сооружения.

Какие типы стыков необходимы для различных элементов

Положение электрода при сварке таврового соединения в вертикальном положении однопроходным угловым швом.

Например, в двутавровой стойке и центрально-сжатой колонне используют технику одностороннего поясного соединения, а в узлах крепежа балки или связки, а также в зоне, предназначенной для передачи напряжения, используют двухстороннее поясничное соединение, которое выходит за пределы прикрепленного элемента.

Для крепления к балкам ребер жесткости необходимы поясные непрерывные стыки, здесь же допускается применение одностороннего поясного стыка в двутавровому элементу.

Для укрепления фасовок к решетке фермы применяют сварочный шов, позволяющий вывести его на торец элемента (20 мм), при этом не используют технику лобовых стыков. Если имеется пояс из тавр, двутавровый или одиночный, то для сваривания их с полками делают проварку по всей толщине фасонины.

Существуют специальные правила и нормы для выполнения конструкций из стали. Рассмотрим один из них, например, AWS Dl.1, по которому производят вычисления минимальных размеров стороны прямоугольного треугольника (составляющей угол в 90º). Причем при использовании материала с различной толщины катет также изменяется. В стандарте указано, какое максимальное усиление стыков возможно, потому что если заметно увеличить эту величину, то это вызовет процесс разрушения всех сварных соединений.

Вернуться к оглавлению

Формула, по которой определяют размер стыка

Угловые швы.

Для того чтобы правильно определить теоретическую толщину угловых сварных соединений, рассмотрим изображение.

Здесь показано, что с применением формулы:

T = S cos 45º, где S #8211 сторона прямоугольного треугольника,
T #8211 ширина соединения,

можно произвести качественный расчет, который поможет определить необходимую величину.

Рассмотрим на примере: S = 3 мм. В данном конкретном случае T = 3 х 0,7 = 2,1 мм. При этом учитывают тот факт, что при толщине материала 12,7 #8211 19 мм, S = 6 мм (по выше приведенному стандарту).

Для контроля качества такого типа соединения на реальном изделии, его размеров, величины, усиления или ослабления, применяют так называемый сварочный шаблон.

На нем показано, как производят замер углового стыка, применив специальный инструмент.

Что такое шаблон сварщика?

Сварочные работы – это целый комплекс мероприятий, который подвергается особому контролю со стороны служб дефектоскопии, целью контроля которого является предотвращение негативных последствий, вызванных некачественной сваркой стыковых соединений на трубопроводах, и других сварных конструкциях.

Существует множество методов неразрушающего контроля за проведением сварочных работ, как на этапе входного контроля, так и на этапе уже готовых сварных соединений и наплавок. Здесь можно выделить:

– рентгенографический метод

– ультразвуковой метод

– магнитографический метод

– метод визуального осмотра.

При этом визуальному осмотру подвергается 100% всех сварных соединений.

Шаблон сварщика – это инструмент, который предназначается для проведения визуального контроля сварных соединений.

Существует много видов шаблонов сварщика, которые отличаются друг от друга, не только констркутивными особенностями, но и выполняемыми функциями. Однако самыми распространенными являются шаблоны УШС-2, УШС-3 и УШС-4, а также УШК-1(шаблон Красовского).

1) Универсальный шаблон сварщика УШС-2. называемый, также, катетомером, предназначается для определения катетов угловых сварочных швов в диапазоне от 4 – до 14мм. УШС-2 изготавливается в соответствие с СТБ 1133-98 «Соединения сварные. Метод контроля внешним осмотром и измерениями. Общие требования». При этом, катеты сварных швов контролируют методом ступенчатого подбора соответствующего угла катета на УШС-2 от максимального до минимального зазора.

Рисунок 1. Универсальный шаблон сварщика УШС-2

Конструктивно, УШС-2 представляет собой 3 металлические пластины, соединенные между собой при помощи соединительного кольца. Каждая пластинка имеет выемки определенной величины катета, при этом, каждая из таких выемок промаркирована в соответствии с величиной радиуса катета шва. Последовательно подбирая пластинки с выемками относительно поверхностей, соединенных сварным швом производится контроль катета сварного шва. Размер катета определяется в тот момент, когда длинная сторона пластины и перемычка между катетами пластины без видимого зазора прилегают к свариваемым поверхностям, а зазор между дугой пластины и дугой сварного шва является минимальным. В случаях, когда ни одна ступень пластины размеров не совпадает со сварным швом, значение катета определяется эмпирическим путем.

2) Универсальный шаблон сварщика УШС-3 предназначается для контроля измеряемых параметров труб и трубопроводов, контроля состояния стыковых соединений торцов труб и трубопроводов, а также визуального контроля качества сварного шва при проведении сварочных работ. УШС-3 применяют, также, перед проведением сварочных работ: для контроля сварочных электродов и элементов разделки под сварной шов.

Рисунок 2. Универсальный шаблон сварщика УШС-3.

УШС-3 основной измерительный инструмент, используемый для обучения будущих специалистов в сварочных учебных центрах, он входит в список обязательного оборудования для визуального контроля, и может быть использован на любых предприятиях и организациях, на которых проводятся сварочные работы.

Используя УШС-3 можно производить следующие контрольные измерения:

– Контроль и измерение размеров сварного шва (Рисунок 3), таких, как высота и ширина шва, глубина подреза, величина западаний между валиками шва и др.

Рисунок 3. Измерения при помощи УШС-3: а – измерение высоты сварного шва и глубины подреза б – измерение ширины сварного шва в – измерение западаний между валиками сварных швов.

– Измерение смещения (скосов) наружных кромок деталей (Рисунок 4.)

Рисунок 4. Измерение смещения наружных кромок деталей

– Измерение зазоров в соединениях (Рисунок 5.)

Рисунок 5. Измерение зазоров в соединениях.

– Контроль углов скоса разделки (Рисунок 6.)

Рисунок 6. Контроль угла скоса разделки.

– Опеределение диаметров проволоки и сварочных электродов (используя технологические пазы на верхней стороне инструмента).

Универсальные шаблоны сварщика УШС-3 применяются как в помещениях, так и на открытом пространстве. После использования, шаблон необходимо промыть в бензине и протереть мягкой тканью. Хранение шаблона должно осуществляться в чистом, сухом помещении, при температуре от -45 до +45 o C. Если шаблон не использовался в течение года, его необходимо заново законсервировать в соответствие с требованиями ГОСТ 9.014-78. При этом, транспортировка шаблонов допускается всеми видами открытого транспорта.

3) Универсальный шаблон сварщика УШС-4 – наиболее универсальный инструмент, который предназначается для визуального контроля элементов разделки под сварной шов, электродов, углов скоса кромок, высоты валика усиления и катета углового шва, выпуклости корня шва стыкового сварного соединения, а также величины зазора между свариваемыми деталями (Рисунок 7.).

Рисунок 7. Универсальный шаблон сварщика УШС-4.

Так же как и УШС-3, УШС-4 может использоваться на любых предприятиях, на которых производятся работы со сваркой.

Принципы измерений УШС-4 схожи с УШС-3, однако, в отличие от третьей модели, в серии УШС-4 реализованы некоторые дополнительные конструктивные возможности. УШС-4, благодаря встроенному шаблону Ушерова-Маршака, внешний вид которого представлен на рисунке 8, может производить некоторые виды измерений гораздо быстрее и удобнее (Рисунок 9.).

Рисунок 8. Шаблон Ушерова-Маршака.

Рисунок 9. Измерения с использованием шаблона Ушерова-Маршака.

4) Универсальный шаблон Красовского УШК-1 – узко специализированный инструмент, который предназначается для осуществления визуального и измерительного контроля стыковых, тавровых и нахлесточных сварных соединений, а также измерения зазора между кромками свариваемых деталей.

Общий вид универсального шаблона Красовского представлен на рисунке 10.

Рисунок 10. Универсальный шаблон Красвоского УШК-1.

Порядок измерений представлен на рисунках 11 и 12.

Рисунок 12. Измерение стыковых швов и зазоров.

Шаблон УШК-1 изготавливается по ГОСТ 15150-69 в исполнении V категории I.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что визуальный контроль при проведении сварочных работ, помимо других способов неразрушающего контроля, это неотъемлемая часть всего комплекса работ по обеспечению безопасной эксплуатации сварных конструкций, труб и трубопроводов.

Источники: http://expertsvarki.ru/tehnologii/katet-svarochnogo-shva-chto-eto-takoe.html, http://moiinstrumenty. ru/svarochnyj/opredelenie-kateta-svarnogo-shva.html, http://www.xn--80aggyh4a5bzb.xn--p1ai/info/articles/Chto-tekoe-shablon-svarshika.htm

Комментариев пока нет!

restart24.ru