Очень важно уметь правильно пользоваться измерительным инструментом, чтобы не получить искажённые данные, влияющие на расчёт прочности соединения.

Мы убедились в важности такого показателя, как катет сварного шва при визуальном контроле качества работ и расчёта прочности всего соединения в целом. Метод оценки соответствия выполненных работ техническому заданию с помощью замеров, является наиболее недорогим и проверенным временем способом, который не требует использования высокотехнологичной аппаратуры и дорогостоящего обучения персонала.

Подводим итог

Мы рассказали об относительно доступном и надёжном способе расчёта прочности сварочного соединения с помощью такого параметра, как катет сварного шва. При упрощённом, примерном подсчёте можно выполнять простые работы, но если требуются ответственные строительные конструкции, то необходим взвешенный инженерный подход, основанный на правильных замерах специальными шаблонами.

Расчет катета сварочного шва – что это такое?

Начинающих сварщиков интересует следующий вопрос: катет сварочного шва – 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:

• стыковые;
• угловые.

Виды сварных швов.

Стыковые швы применяются для получения стыковых соединений. Чаще всего такой тип швов выполняется непрерывным. Отличительная особенность этого типа швов – 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.

Читайте также:

Как правильно использовать плазменный резак.

Способ изготовления плазмореза своими руками.

Об аргонодуговой сварке читайте здесь.

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

Также читайте: Все про сантехнику и трубы от А до Я.

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.

Вернуться к оглавлению

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.

что это такое при сварке? Таблица размеров, как измеряется

Сварной шов измеряется значениями нескольких параметров. Кроме высоты, глубины и ширины провара, существует не менее важная составляющая – катет сварного шва.

Что это такое?

Сварочный шов в поперечном срезе – по сути, треугольник с кривыми, выпуклыми сторонами наружу. Высота шва – расстояние от плоскости свариваемых конструкций, с той стороны, откуда идёт провар, до верхушки (центральной точки наплыва). Ширина – фактически расстояние между параллельными его кромками, где сам шов переходит в материал (сплав или металл) свариваемых листов, профилей, уголков и т. д. Глубина – расстояние от плоскости, в которой лежат состыкованные по краю, свариваемые металлические поверхности, до крайней (нижней) точки, до которой добралась расплавляемая в процессе сварки сталь стержня электрода.

Катет – величина, применяемая к состыкованным под прямым углом деталей.

Чтобы было до конца ясно, обратимся к школьному курсу геометрии. Катет – сторона треугольника, в котором обязательно присутствует прямой угол. Под этим углом и стыкуются края свариваемых деталей. В сварочном деле чаще используют катет вертикальной, а не горизонтальной стороны. Она является прилежащей к прямому углу стороной воображаемого треугольника сварного шва в поперечном разрезе. Простыми словами, катет сварного шва – расстояние от плоскости соприкосновения краёв (граней) деталей до верхней точки (по вертикали), до которой добралась расплавленная при сварке электродная сталь, смешиваемая с поверхностным слоем стали верхней примыкающей детали. Но катет не менее легко рассчитать для соединений в виде тавра или нахлёста (две плоские детали, чьи стыкующиеся рёбра разнесены).

Как его рассчитать?

Определение катета сварного шва сочетается с условием теоремы Пифагора, гласящей, что квадрат значения гипотенузы (по сути, шов без усиления, чья косая грань в идеале ровная) равен сумме квадратов значений катетов. Здесь используется правило равнобедренного треугольника с прямым углом – и верхний, и нижний катеты, если смотреть на поперечный разрез шва, одинаковы. Точный, ровный шов без усиления может быть исполнен на конвейере – человеку сделать такой шов сложно: в большинстве случаев даже многоопытному сварщику удастся шов с усилением (наплывом) или ослаблением (вмятиной), а не «срезанный».

Простейшая формула для углового шва – вычисление катета по закону: T = S * cos 45º, где Т – значение катета шва, S – ширина наплыва.

Для вычисления значения катета измерьте ширину шва. Косинус половины прямого угла равен 0,7. Например, когда ширина валика равна 3 мм (шов сварен посредством прямого ведения электрода с такой же толщиной стержня), катет шва равен 2,1 мм. В исключительных случаях, где требуется, к примеру, катет не равнобедренного (в том числе и египетского) треугольника, расчёт осуществляется по меняющемуся углу.

Существует и другой метод расчёта катета: квадрат его значения соизмерим объёму расплавляемой электродной стали. В общем и целом, катет шва определяется по ГОСТам 11534-75 и 5264-80. Например, когда катет возрастает на 1 мм при длине шва в 10 мм, расход электродной стали (по объёму) больше на 1/5 от первоначального значения. При сварке деталей с толщиной стали до 4 мм внахлёст катет выбирается таким же. Большие значения выбираются по 40% толщины стали, к которым дополнительно прибавляют 2 мм.

При сварке, к примеру, полос стали в тавр (Т-образную деталь), катеты сварных швов должны быть одинаковыми с обеих сторон.

То же самое относится к профтрубе, части которой обрезаны под углом в 45 градусов перед сваркой.

Таблица размеров катета в зависимости от иных параметров шва и метода сварки позволит точно рассчитать его величину.

Она позволит избавиться от пересчёта – здесь приводится большинство типовых значений катета.

Как выбрать?

Значение катета сварного шва выбирается по характеристикам свариваемых деталей: толщина листовой стали, уголка или профиля, диаметр арматурных прутов, размеры привариваемых болтов, гаек, шпилек, комплектов шайб и т. д. Есть отдельно оговоренные ГОСТы и условия СНиПа, где сварка, например, арматурного каркаса для строящейся высотки из железобетонных изделий, телебашни или сотовой вышки, арок и пролётов мостов и т. д., обязательно требует точного расчёта катета шва.

Пренебречь катетом можно лишь при сварке некапитальных конструкций: невысоких лестниц, опор под антенны или небольшие фонари, заборных пролётов – то есть изделий, на которые не приходится почти вся нагрузка высоких и сложных сооружений.

Наплавленная с избытком сталь – без оглядки на катет – позволит конструкции простоять десятилетия. Но она утяжелится, возрастёт расход электричества и электродов. Когда сварщик работает с почасовой оплатой, то он, соответственно, тратит больше времени на многократное наплавление стали, что повышает стоимость его труда.

Например, чтобы сварить две детали с толщиной стали в 12-19 мм, ширина шва приближённо равна 6 мм, а катет – 4… 5 мм. Уменьшение этих количественных показателей приведёт к меньшей прочности шва, увеличение – сделает конструкцию более тяжёлой и уязвимой к перекосу.

На практике пользуются следующим правилом расчёта катета. Он меньше толщины самого тонкого элемента, с коэффициентом 1,2. Размер шва меньше четверного значения катета.

Для ровных (без усиления) соединений значение равно толщине детали с меньшим её значением. На ослабленном (вогнутом) соединении значение это умножается на 0,85, на выпуклом – считается по вышеприведённой формуле.

Коэффициент умножения на 0,7 и ниже влечёт за собой опасность преждевременного обрушения конструкции или опоры из-за пониженной её прочности.

Померить, соответствует ли выбранное значение заявленному конкретными требованиями, можно при помощи катетомера. Это набор пластинок с округлыми вырезами на концах, проверяющих сторону треугольника по контуру полученного сварного соединения. В отсутствие катетомера применяются угольник и штангенциркуль.

Заключение

Катет шва, не соответствующий заявленным значениям, чаще всего выходит таким от слишком медленного или быстрого движения электрода в процессе сварки. Чтобы получить шов с нормальным катетом, выставляйте оптимальный ток сварки, используйте электроды нужной разновидности. Оптимальный катет – залог долговечности конструкции.

О том, что такое катет сварочного шва и как его выбрать, смотрите далее.

Что такое катет при сварке шва

Расчет катета сварочного шва — что это такое?

• 12 ноября
• 215 просмотров
• 32 рейтинг

Оглавление: [скрыть]

• Основные типы сварных швов
• Параметры сварного соединения, влияющие на его качество
• Расчет прочности и катета углового соединения
• Дополнительные характеристики, влияющие на качество сварочных стыков

Начинающих сварщиков интересует следующий вопрос: катет сварочного шва — 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 — 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

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

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.

Вернуться к оглавлению

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.

expertsvarki.ru

Что такое катет сварного шва

Сварочные швы характеризуются различными параметрами: выпуклостью, шириной, толщиной провара и прочими. Все зависит от конкретного типа шва: прямого или углового. Для прямоугольных соединений одна из таких характеристик — это катет сварного шва.

В данном материале мы разъясним, что это такое, как сделать нужные расчеты и какими свойствами обладает такая характеристика углового соединения.

Типы швов и геометрия угловых соединений

Сварочный шов — это место соединения деталей, образованное за счет расплавления и остывания металла.

В зависимости от геометрии заготовок, различают два типа: стыковые и угловые. Их различие происходит по пространственному размещению двух деталей.

Стыковые швы соединяют два элемента торцами в одной плоскости. Чаще всего такой вид крепления выполняют в горизонтальном положении.

Угловые сварные соединения составляют двумя деталями угол. Наиболее распространенным видом является прямой в 90 градусов. Производные таких типов швов — это двутавровые виды соединений в виде буквы «Т».

Основные характеристики угловых сварных составлений: толщина, выпуклость, высота и катет шва. Что это за параметры?

• Толщина включает в себя высоту и выпуклость шва. Говоря проще — это наибольшая глубина провара деталей от их стыка до выпуклой части.
• Высота характеризует расстояние от начала соединения до его гипотенузы (прямой линии, соединяющей крайние кромки шва).
• Выпуклость — это длина от гипотенузы до наиболее выпуклой и высокой точки.
• Катет — расстояние от кромки шва до поверхности другой детали.

Зачем нужен расчет катета сварочного углового соединения и что от него зависит?

Зачем нужен расчет катета

Зачем нужно делать расчеты катетов углового сварного соединения, если можно просто сделать наплавку побольше? На какие нюансы влияет величина этого значения?

• С учетом такого параметра изменяются все другие прочностные характеристики. Нельзя просто сделать катет как можно большим, хотя на первый взгляд и кажется, что так соединение будет более прочным.
• При большей ширине охвата возрастает площадь нагревания деталей и объем расплавленного металла. В итоге это может привести к деформации всего изделия.

Слишком широкие швы увеличивают затраты расходных материалов, что недопустимо, особенно при массовом производстве.

• Также расчет катета важен, например, при сварке деталей разной толщины, тонкостенных и толстых конструкций. В этом случае нужно учитывать параметры более тонкой заготовки.
• Слишком узкие швы не обеспечивают должной прочности всего соединения и изделия. Особенно это учитывается при сварке несущих конструкций и перекрытий, которые будут испытывать постоянные нагрузки.

Катет — одна из основ прочного и качественного соединения деталей под углом. Но как рассчитать оптимальное значение, какими способами можно это сделать?

Как сделать расчет катета сварного соединения

В промышленных условиях расчеты прочности и параметры сварочных соединений проводят математическим путем с использованием формул.

В бытовых условиях можно использовать готовые шаблоны. Самый распространенный — универсальный сварочный шаблон. Это набор из тонких металлических пластинок, скрепленных между собой с одного конца. Закрепив заготовки под прямым углом, шаблоны прикладывают поочередно к углу. Которая из них будет прилегать к поверхностям лучше всего (плотно), та и определяет параметры сварочного шва.

Если сварочный шов не будет испытывать сильных нагрузок, а сама конструкция не несет большую ответственность, габариты можно прикинуть исходя из толщины металла.

Например, нужно сварить две детали, толщина которых в пределах четырех-пяти миллиметров. В этом случае приблизительный катет должен составлять не более 4 мм. При более толстых заготовках (5-6мм) этот показатель составляет максимум 5 мм.

Более точно можно сделать расчет, используя геометрию. Если нужно прикинуть параметры катета прямоугольного соединения, подойдет такая формула:

Т=S×cos45°

Т — это длина катета сварного шва

S — ширина самого шва от одной плоскости до другой

Косинус 45 градусов равняется значению 0,7

Исходя из этого, стоит замерить расстояние между плоскостями деталей и рассчитать показатель катета.

Например, нужно сделать расчеты катета будущего шва с шириной в 4 мм. Для этого подставляем в формулу Т=4×0,7, в итоге имеем показатель в 2,8 миллиметра.

После расчетов проводят сварочные работы. По окончанию работу можно проверить соответствующим шаблоном. Если есть зазор — соединение выполнено неправильно.

Оптимальная геометрия углового шва

Кроме прочности такой параметр, как катет, влияет и на правильную геометрию сварного соединения.

Качество и прочность шва будет зависеть от того, насколько симметрично соединение. Смещения в стороны, слишком большое углубление или выпуклость неприемлемы. В разрезе шов должен представлять собой идеальный треугольник с одинаковыми сторонами и равномерно выгнутой гипотенузой (выпуклостью).

Если одна из сторон шва будет очень вытянутой, то это означает, что расплав наложен на одну из заготовок, а вторая плоскость лишь слегка держится. Исходя из этого, катеты должны быть одинаковыми с обеих сторон изделия. Изъян такого характера является следствием смещения дуги влево или вправо.

Плоская и растянутая форма свидетельствует о растекании расплавленного металла по поверхности заготовок. В таком случае изделие также не качественно. Такой брак возникает в случае слишком короткой дуги (утапливание электрода в сварочную ванну).

Слишком короткие катеты соединения способствуют большой выпуклости сварного шва. Металл просто застыл сверху деталей и держится непрочно. Этот дефект возникает вследствии длинной дуги.

Идеальным считается сварочный шов с одинаковыми катетами и слегка выпуклой поверхностью (лучше даже, когда соединение имеет небольшую вогнутость). Такой результат свидетельствует о получении надежного качества изделия.

Получить шов с оптимальными геометрическими параметрами можно только соблюдая технику сварочного дела. После зажигания дуги она выдерживается точно по центру будущего соединения. Ее длина должна составлять 1-1,5 диаметра электрода. Угол наклона держателя составляет 60-80 градусов. Обязательно в процессе сварки нужно контролировать форму сварочной ванны и скорость движения. Отклонения недопустимы. Если ванна вытянулась или, наоборот, сформировалась в круг, это значит, что работа делается неправильно. Она должна быть слегка овальной.

При слишком большой скорости движения электрода возникнет так называемый непровар металла. Если двигаться очень медленно, то детали можно прожечь насквозь.

Соблюдая технику сварки со всеми необходимыми расчетами можно получить отличный сварной крепеж, который обеспечит надежную службу любого изделия.

А что Вы можете добавить к этому материалу? Насколько важно в сварочном деле учет таких характеристик соединения? Поделитесь своим опытом по расчетам параметров сварного шва? Как Вы считаете — что нужно учитывать при сварке угловых соединений? Нам очень важен Ваш опыт, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.

wikimetall.ru

Катет сварного шва

В профессиональном строительстве при возведении металлоконструкций, а также при создании различных транспортных средств, которые обладают большой массой, многие соединения сталкиваются с очень высокими нагрузками. Чтобы их выдержать, следует сделать не только качественное соединение, но и рассчитать его параметры, чтобы при создании он приобрел максимальную прочность. Катет сварного шва является наиболее коротким расстоянием от плоскости соединяемой заготовки №1 до границы углового соединения, которое расположено на плоскости заготовки №2. Иными словами, катет шва при сварке – это катет самого большого условного равнобедренного треугольника, который можно вписать в поперечное сечение.

Данный параметр имеет прямое отношение к тому, насколько крепким будет шов. Это легко объяснить увеличением площади сцепления двух деталей основного металла и наплавочного материала. Нагрузка, которая буде воздействовать, распределится равномерно по всей поверхности, так что изделие сможет выдержать больший, сильный удар и так далее. Но не всегда самый большой размер будет лучшим вариантом. В сварочном деле необходимы тонкие расчеты нагрузок, чтобы не допустить перенапряжение металла. При увеличенном катете может согнуться сама деталь, что приведет к невозможности ее использования.

При выборе данного параметра учитывается множество факторов. Это толщина заготовок, а также одинаковая она или нет. Нужно знать положение сварки и вид используемого шва. Здесь же необходимо учитывать особенности металла, с которым ведется работа. Несмотря на то, что для каждого шва катет подбирается индивидуально, имеются общие принципы его выбора. В частной сфере эта практика практически не применяется, так как нет необходимости в работе со сверх нагрузками, но все равно все стараются создать как можно большую площадь сцепления, чтобы при этом не навредить заготовке.

Когда свариваются детали с одинаковой толщиной стенок, то катет задается по кромке. Но периодически случается и так, что заготовки имеют различную толщину, благодаря чему катет сварочного шва подбирают на основании более тонкой заготовки. Правильный выбор его расположения и размерности является очень важным и ответственным делом. При грамотном подборе он сможет обеспечить максимальную мощность. Если размерность окажется меньше, чем нужно, то прочность шва будет слишком слабой. Если она окажется больше, то это может привести к деформации заготовки. Катет сварного шва должен соответствовать ГОСТ 5264-80.

Виды швов

Геометрия сварного шва

Рассмотрев разновидности мест, где катет может иметь свои параметры и особенности, стоит взглянуть на другие составляющие сварного соединения, которые также могут оказаться важными. Многие величины взаимозависимы, но некоторые можно доработать уже после создания шва. К примеру, высота валика всегда может стать меньше при обтачивании, если это необходимо. Основные параметры выглядят следующим образом:

Схема обтачивания сварного шва

• E – ширина полученного шва;
• T – толщина созданного шва;
• B – зазор между свариваемыми деталями;
• H – глубина залегания области проварки;
• S – толщина используемой заготовки;
• Q – размер выпуклой части.

Для углового соединения они несколько отличаются, так как здесь другое геометрическое положение. Тем не менее, важность из значения не становится меньше. Здесь выделяют:

Схема углового соединения

• K – катет шва;
• A – Величина толщины углового шва, к которой относится величина расчетной высоты и выпуклости;
• Q – выпуклость наплавленной области;
• P – расчетная высота, что должна соответствовать перпендикулярной линии, которая проводится из места наиболее глубокого проплавления к гипотенузе наибольшего прямого треугольника, который вписан во внешнюю часть шва.

Свойства

Разобравшись с тем, что такое катет сварного шва, следует отметить свойства, которыми должно обладать соединение. В первую очередь это однородность и равномерность наплавленного валика. Это легко определиться, так как здесь может применяться даже визуально-измерительный контроль сварных швов, самый простой и доступный из них. Высота валика должна быть примерно одинаковой по всей поверхности. Это же касается и его ширины, так как в этом случае нагрузки на нем будут распространяться равномерно. Если будет какое-либо послабление, то вероятность поломки возрастает именно в этом месте.

Однородность состава обеспечивает лучшее скрепление. Как правило, различные марки металла очень плохо свариваются и чем больше различий в составе, тем хуже будут скреплены заготовки. Для высокого качества соединения следует знать, какие электроды выбрать для сварки инвертором, или другим удобным способом. Также следует рассчитать правильное геометрическое расположение шва, чтобы у него был максимальный охват скрепляемых деталей.

Не менее важным параметром является глубина проварки. Если заготовки будут соединены не по всей возможной площади, то они не смогут выдерживать максимальные нагрузки. В профессиональной сфере рассчитывается каждый параметр соединения, чтобы придать конструкции максимальную прочность. Здесь нужно знать, как рассчитать катет сварного шва, чтобы он приобрел требуемые параметры и как провести сварку.

Выбор катета шва

Расчет катета сварного шва совершается под каждое отдельное соединение. Чтобы правильно выбрать его, требуется знать параметры свариваемых деталей. Прочность здесь будет зависеть от толщины соединения и его длины. Основным параметром выбора и расчета является длина, так как от этого зависит прочность. Слишком большая длина приведет к увеличению расхода материалов, а также деформации заготовки.

Схема чтения длины катета сварного шва

На практике применяются разнообразные шаблоны, которые проверены опытом предыдущих сварщиков. Для каждого типа соединения, в зависимости от размера заготовки и положения, подбирают готовые размеры.

Как измерить катет сварного шва

Разобравшись с тем, как выбрать катет сварного шва, необходимо узнать, как правильно провести его измерения. Это требуется для того, чтобы проконтролировать полученный результат. Размер искомого значения определяется по обыкновенным геометрическим законам. Для этого требуется вычислить катет максимально возможного треугольника, вписанного в продольное сечение соединения. Итоговый размер катета соединения и будет искомой величиной.

Схема определения катета сварного шва

Как рассчитать катет сварного шва

В каждом случае, расчет проводится по-разному, в зависимости от имеющихся условий. К примеру, для определения нахлесточных соединений листов, толщина которых составляет менее 4 мм, катет стараются делать равным по толщине самих листов. Если же толщина листов составляет больше 4 мм, то здесь берется 40% от толщины металла и добавляется 2 мм. Таким и должен быть максимальный катет сварного шва.

svarkaipayka.ru

Что такое катет сварного шва и его расчет

Прочность сварных швов определяется не только правильно выбранным режимом сваривания двух металлических заготовок или правильно подобранными расходными материалами, но и точными размерами самого сварочного шва. И если при стыковом виде сварки за основу берется ширина валика, то при угловом катет сварного шва. Что это такое, и почему именно этот параметр влияет на прочностные характеристики соединительного участка.

Содержание

• 1 Что такое катет сварочного шва
• 2 Расчет катета шва
• 3 Выводы

Что такое катет сварочного шва

Если рассмотреть сварочный шов в разрезе при угловой сварке, то это в идеале должен быть равнобедренный треугольник. Так вот его катет, а это расстояние от конца шва одной детали до плоскости другой. По сути, катет шва и есть катет треугольника, поэтому данный показатель так и назван.

Итак, от значения катета углового соединения зависят прочностные характеристики стыка. Но в этом плане нельзя говорить о том, что чем больше катет, тем прочнее соединение. Потому что большое количество наплавленного металла может привести к сварочным деформациям. Плюс, это всегда большой расход электродов, газа, флюса и присадки, и как следствие повышение себестоимости проводимых сварочных работ.

Поэтому необходимо учитывать геометрию стыка с таким учетом, чтобы в него поместился катет с большими параметрами продольного сечения. Если производится сваривание двух заготовок разной толщины, то катет определяется по детали с меньшей толщиною. Обычно данный параметр сварочного шва определяется и измеряется специальными шаблонами. Сегодня все чаще сварщики пользуются универсальными измерительными инструментами УШС-2. Их называют катеомерами сварщика.

Это несколько тонких пластин, на концах которых есть выемки, определяющие разные размеры катетов. Соединяются пластины кольцом или шарниром. Прикладывая поочередно каждый шаблон к сварочному шву, находится тот, который точно будет прилегать к образовавшемуся валику.

По форме шов должен быть без выпуклостей и вогнутостей. Но так получается редко.

• Обычно сварной шов – это валик с выпуклой поверхностью. Специалисты отмечают, что это не самый лучший вариант, потому что внутри такой формы концентрируются напряжения, плюс увеличивается расход материалов.
• Идеальный же вариант – валик с вогнутой поверхностью, который получить очень сложно. Для этого необходимо правильно настроить параметры сварочного аппарата, а также точно соблюдать определенную одинаковую скорость электрода. А этим владеют только сварщики с большим опытом. Поэтому вогнутую поверхность получают после сварки механической обработкой. Данный вид сварного шва в сборке металлоконструкций не используется.

Что касается размеров катета углового соединения, то, как уже было сказано выше, все зависит от толщины свариваемых деталей. К примеру, если их толщина находится в пределах 4-5 мм, то катет не должен превышать 4 мм. Если толщина больше данного показателя, то и катет не должен быть 5 мм – и это минимальный показатель.

Необходимо отметить, что вогнутость и выпуклость сварного валика во многом зависит от того, каким электродом проводился сварочный процесс. Здесь имеется ввиду химический состав стержня. К примеру, если сварка проводилась электродом, расплавленный металл которого становился вязким и густым, то получается в конечном итоге выпуклая поверхность валика. Если расплавленный металл был жидковатым и растекающимся, то получается вогнутая поверхность.

Что касается режима и скорости проведения сварочного процесса.

• В основе выбранного режима лежат две величины: сила тока и напряжение. Так вот при увеличении силы тока и стабильном напряжении увеличивается глубина проварки, и уменьшается ширина шва. При стабильном токе и изменении напряжения наблюдается снижения параметра глубины проварки и увеличения ширины валика. Понятно, что и катет шва при сварке будет изменяться.
• Если скорость перемещения электрода вдоль сварочного стыка не превышает 50 м/час, то глубина проварки стыка увеличивается, а его ширина уменьшается.
• Все происходит наоборот, если скорость начинает увеличиваться и превышает обозначенное значение. В любом случае, не только уменьшается катет шва, но и снижаются характеристики металла внутри зазора между заготовками, потому что нагрев ванны производится незначительный.

Расчет катета шва

Так как в сечении сварной шов – это прямоугольный равнобедренный треугольник, то размер его катета рассчитать несложно. Для этого можно воспользоваться тригонометрической формулой: T = S cos 45º, где

• Т – это величина катета шва;
• S – это ширина валика или гипотенуза треугольника.

Чтобы узнать размер катета, необходимо в первую очередь замерить ширину сварного шва. Сделать это несложно. При этом cos 45° равно 0,7. Подставляя все значения в формулу, можно с большой точностью определить размер катета сварного шва.

К примеру, если ширина валика равна 3 мм, то его катет будет равен: 3х0,7=2,1 мм. А так как существуют определенные стандарты, которые гарантируют качество конечного результата в зависимости от ширины сварочного валика, то можно установить стандартные значения и самого катета. Так при сваривании двух заготовок толщиною 12-19 мм, оптимальное значение ширины шва находится в пределах около 6 мм, а значит, стандартный размер катета будет равен 4,2 мм или выбирается диапазон 4-5 мм.

То есть, сварив две заготовки данной толщины, можно измерить катет шва, выбрав катетомер определенного размера. Если он не совпадает, значит, сварка была проведена неправильно, и гарантировать ее высокое качество нельзя.

Выводы

Давая определение катету сварного шва, необходимо понимать, что данный показатель относится к категории качественных. От него во многом зависит прочность и надежность свариваемой конструкции, поэтому при создании схемы сварки на больших производствах обязательно данный параметр оговаривается. И если в неответственных конструкциях к нему отношение «прохладное», то для тех соединений, которые будут подвергаться большим нагрузкам, данному значению отводится важная роль.

В сложных сварочных технологиях катет выбирается индивидуально для каждого стыка. Но, в сущности, для него используют стандартные общие принципы выбора. А это, как уже было сказано выше, толщина соединяемых металлов, их химический состав, режим сварки, тип электрода или присадочной проволоки.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

svarkalegko.com

Что такое катет сварного шва определение

Конечная цель любого сварщика – получение качественного сварочного шва. От этого зависит прочность и долговечность соединения деталей. Для успешной работы важно правильно выполнить подключение; выбрать силу тока, угол наклона электрода; хорошо владеть техникой выполнения шва. Результатом правильной работы будет надежное сваривание металлических деталей.

Наклон электрода

Сварочные швы классифицируют по нескольким признакам. Виды и типы сварочных соединений нужно рассматривать последовательно, вникая в тонкости процесса. НА шов влияет расположение, направление и траектория движения электрода.

После закрепления выбранного электрода в фиксаторе, установки тока, подключения полярности начинается процесс сваривания.

У каждого мастера есть свой предпочтительный угол наклона электрода. Многие считает оптимальным значение 70 ° от горизонтальной поверхности.

От вертикальной оси при этом образуется угол, равный 20 °. Некоторые работают под максимальным углом 60 °. В целом, в большинстве учебных рекомендаций присутствует диапазон значений от 30 ° до 60 ° от вертикальной оси.

В определенных ситуациях, при сварке в труднодоступных местах, нужно ориентировать электрод строго перпендикулярно относительно поверхности свариваемого материала.

Перемещать электрод можно тоже по-разному, в противоположных направлениях: от себя или к себе.

Если материал требует глубокого прогрева, то электродом ведут к себе. В след за ним в направлении сварщика тянется рабочая зона. Образующийся шлак накрывает место сплава.

Если работа не предполагает сильного прогревания, то электрод перемещают от себя. За ним «ползет» сварочная зона. Глубина разогрева при таком исполнении шва минимальна. С направлением вопрос ясен.

Траектория движения

Особое влияние на шов оказывает траекторию движения электрода. Она в любом случае имеет колебательный характер. Иначе две поверхности сшить не удастся.

Колебания могут быть похожи на зигзаги с разным шагом между острыми углами траектории. Они могут быть плавными, напоминающими движение по смещенной восьмерке. Траектория может быть подобна елочке или прописной букве Z с вензелями вверху и внизу.

Идеальный шов имеет постоянную высоту, ширину, равномерный внешний вид без дефектов в виде кратеров, подрезов, пор, непроваров. Название возможных изъянов говорит само за себя. Хорошо отработав умения, можно успешно накладывать любой шов, сваривать разнообразные металлические детали.

Нормативы и понятие катета

Сварной шов начинает формироваться в рабочей зоне при расплавленном состоянии металлов, и окончательно образуется после застывания.

Существующая классификация группирует швы по различным признакам: типу соединения деталей, образующейся форме шва, его протяженности, количеству слоев, ориентации в пространстве.

Типы возможных сварных соединений отображены в стандарте для ручной и дуговой сварки ГОСТ 5264. Соединения, выполняемые дуговой сваркой в атмосфере защитного газа нормированы документом ГОСТ 14771.

В ГОСТах имеется обозначение каждого сварного соединения, а также таблица, содержащая основные характеристики, в частности значения катета сварочного шва.

Что такое катет, понять достаточно просто, взглянув на рисунок соединяемых деталей. Это сторона умозрительного равнобедренного треугольника максимальных размеров, который поместится в поперечном сечении шва. Правильно рассчитанное значение катета гарантирует прочность соединения.

У деталей неравномерной толщины за основу берут площадь сечения детали в самой тонкой ее части. Не следует пытаться неоправданно увеличивать катет. Это может привести к деформации сваренной конструкции. К тому же увеличится расход материалов.

Проверка размеров катета проводится с помощью универсальных справочных шаблонов, представленных в специальной литературе.

Виды соединений

В зависимости от взаимного расположения деталей сварочные соединения происходят:

• встык;
• внахлест;
• угловым способом;
• тавровым способом.

При сварке встык приваривают торцы двух деталей, расположенных в одной плоскости. Стык может выполняться с отбортовкой, без скоса и со скосом. Форма скоса может напоминать буквы Х, К, V.

В некоторых случаях сварку делают внахлест, тогда одна деталь частично водружена на другую, расположенную параллельно. Совмещенная часть является нахлестом. Сваривание при этом делают без скоса с двух сторон.

Часто появляется необходимость сделать сварной угол. Такое соединение относят к угловому типу. Оно всегда выполняется с двух сторон, может не иметь скосов или иметь скос на одной кромке.

Если сварные части образовали в результате букву Т, значит было сделано тавровое соединение. Иногда детали, сваренные тавровым швом, образуют острый угол.

В любом случае одна деталь приваривается при этом к боковой части другой. Сваривание проводят с двух сторон без скоса или со скосами с каждой стороны.

Форма и протяженность

Форма шва может быть выпуклой, ровной (плоской). Иногда появляется необходимость сделать вогнутую форму. Выпуклые соединения предназначены для усиленной нагрузки.

Вогнутые места сплавов хорошо выдерживают динамические нагрузки. Универсальностью характеризуются плоские швы, которые делают чаще всего.

По протяженности швы бывают сплошными, не имеющими интервалов между сплавленными соединениями. Иногда достаточно швов прерывистого типа.

Интересной промышленной разновидностью прерывистого шва является соединение, которое образует контактная шовная сварка. Делают ее на специальном оборудовании, оснащенном дисковыми вращающимися электродами.

Часто их называют роликами, а такой вид сварки – роликовой. На таком оборудовании можно выполнять также сплошные соединения. Полученный шов очень прочен, абсолютно герметичен. Способ используют в промышленных масштабах для изготовления труб, емкостей, герметичных модулей.

Слои и расположение в пространстве

Шов металла может состоять из валика, сделанного за один проход. В этом случае он называется однослойным. При большой толщине свариваемых деталей выполняют несколько проходов, в результате которых последовательно образуются валики один на другом. Такое сварочное соединение называется многослойным.

Учитывая многообразие производственных ситуаций, при которых происходит сварка, понятно, что сориентированы швы в каждом конкретном случае по-разному. Бывают швы нижние, верхние (потолочные), вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные швы проваривают обычно снизу верх. Применяется траектория перемещения электрода по полумесяцу, елочке или зигзагом. Начинающим сварщикам удобнее перемещать полумесяцем.

При горизонтальной сварке делают несколько проходов от нижней кромки соединяемых деталей до верхней кромки.

В нижнем положении проводят сварку встык или любым угловым способом. Хороший результат дает сварка под углом 45 °, «в лодочку», которая может быть симметричной и несимметричной. При сваривании в труднодоступных местах лучше применять несимметричную «лодочку».

Сложнее всего проводить сварку в потолочном положении. Для этого нужен опыт. Проблема заключается в том, что расплав пытается стечь из рабочей зоны. Чтобы этого не случилось, сварку проводят короткой дугой, силу тока уменьшают на 15-20 % по сравнению с обычными значениями.

Если толщина металла в месте сварки превышает 8 мм, то нужно выполнить несколько проходов. Диаметр первого прохода должен равняться 4 мм, последующих — по 5 мм.

В зависимости от ориентации шва выбирают соответствующее положение электрода. Для выполнения горизонтальных, вертикальных, потолочных соединений, сварки неповоротных стыков труб электрод направляют углом вперед.

При сварке угловых и стыковых соединений электрод направляют углом назад. Труднодоступные места проваривают электродом под прямым углом.

Обработка сварного соединения

При проведении сварки образуются шлаки. Если шлаковые включения попадают в шов, его качество ухудшается. Все шлаковые наслоения обязательно следует зачистить.

Если сварка выполняется несколькими проходками, то зачистка швов выполняется после каждого этапа сварки. При этом используют любые способы. Сначала сваренные детали оббивают молотком и чистят жесткой щеткой.

Затем проводят грубую зачистку. Мелкие детали чистят специальными ножами или шлифовальными кругами. Крупные болванки чистят на станках. На завершающей стадии место сварного соединения полируют.

Часто для этого применяют фибровый круг шлифовальной машины. Существуют другие способы полировки сварных соединений.

Сварочное дело постоянно развивается. Появляются новые материалы, совершенствуется технология. Необходимо следить за новостями в сварочном деле, чтобы узнавать много нового и интересного.

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

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:

– 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.

В профессиональном строительстве при возведении металлоконструкций, а также при создании различных транспортных средств, которые обладают большой массой, многие соединения сталкиваются с очень высокими нагрузками. Чтобы их выдержать, следует сделать не только качественное соединение, но и рассчитать его параметры, чтобы при создании он приобрел максимальную прочность. Катет сварного шва является наиболее коротким расстоянием от плоскости соединяемой заготовки №1 до границы углового соединения, которое расположено на плоскости заготовки №2. Иными словами, катет шва при сварке – это катет самого большого условного равнобедренного треугольника, который можно вписать в поперечное сечение.

Данный параметр имеет прямое отношение к тому, насколько крепким будет шов. Это легко объяснить увеличением площади сцепления двух деталей основного металла и наплавочного материала. Нагрузка, которая буде воздействовать, распределится равномерно по всей поверхности, так что изделие сможет выдержать больший, сильный удар и так далее. Но не всегда самый большой размер будет лучшим вариантом. В сварочном деле необходимы тонкие расчеты нагрузок, чтобы не допустить перенапряжение металла. При увеличенном катете может согнуться сама деталь, что приведет к невозможности ее использования.

При выборе данного параметра учитывается множество факторов. Это толщина заготовок, а также одинаковая она или нет. Нужно знать положение сварки и вид используемого шва. Здесь же необходимо учитывать особенности металла, с которым ведется работа. Несмотря на то, что для каждого шва катет подбирается индивидуально, имеются общие принципы его выбора. В частной сфере эта практика практически не применяется, так как нет необходимости в работе со сверх нагрузками, но все равно все стараются создать как можно большую площадь сцепления, чтобы при этом не навредить заготовке.

Когда свариваются детали с одинаковой толщиной стенок, то катет задается по кромке. Но периодически случается и так, что заготовки имеют различную толщину, благодаря чему катет сварочного шва подбирают на основании более тонкой заготовки. Правильный выбор его расположения и размерности является очень важным и ответственным делом. При грамотном подборе он сможет обеспечить максимальную мощность. Если размерность окажется меньше, чем нужно, то прочность шва будет слишком слабой. Если она окажется больше, то это может привести к деформации заготовки. Катет сварного шва должен соответствовать ГОСТ 5264-80.

Виды швов

Геометрия сварного шва

Рассмотрев разновидности мест, где катет может иметь свои параметры и особенности, стоит взглянуть на другие составляющие сварного соединения, которые также могут оказаться важными. Многие величины взаимозависимы, но некоторые можно доработать уже после создания шва. К примеру, высота валика всегда может стать меньше при обтачивании, если это необходимо. Основные параметры выглядят следующим образом:

• E – ширина полученного шва;
• T – толщина созданного шва;
• B – зазор между свариваемыми деталями;
• H – глубина залегания области проварки;
• S – толщина используемой заготовки;
• Q – размер выпуклой части.

Для углового соединения они несколько отличаются, так как здесь другое геометрическое положение. Тем не менее, важность из значения не становится меньше. Здесь выделяют:

• K – катет шва;
• A – Величина толщины углового шва, к которой относится величина расчетной высоты и выпуклости;
• Q – выпуклость наплавленной области;
• P – расчетная высота, что должна соответствовать перпендикулярной линии, которая проводится из места наиболее глубокого проплавления к гипотенузе наибольшего прямого треугольника, который вписан во внешнюю часть шва.

Свойства

Разобравшись с тем, что такое катет сварного шва, следует отметить свойства, которыми должно обладать соединение. В первую очередь это однородность и равномерность наплавленного валика. Это легко определиться, так как здесь может применяться даже визуально-измерительный контроль сварных швов, самый простой и доступный из них. Высота валика должна быть примерно одинаковой по всей поверхности. Это же касается и его ширины, так как в этом случае нагрузки на нем будут распространяться равномерно. Если будет какое-либо послабление, то вероятность поломки возрастает именно в этом месте.

Однородность состава обеспечивает лучшее скрепление. Как правило, различные марки металла очень плохо свариваются и чем больше различий в составе, тем хуже будут скреплены заготовки. Для высокого качества соединения следует знать, какие электроды выбрать для сварки инвертором, или другим удобным способом. Также следует рассчитать правильное геометрическое расположение шва, чтобы у него был максимальный охват скрепляемых деталей.

Не менее важным параметром является глубина проварки. Если заготовки будут соединены не по всей возможной площади, то они не смогут выдерживать максимальные нагрузки. В профессиональной сфере рассчитывается каждый параметр соединения, чтобы придать конструкции максимальную прочность. Здесь нужно знать, как рассчитать катет сварного шва, чтобы он приобрел требуемые параметры и как провести сварку.

Выбор катета шва

Расчет катета сварного шва совершается под каждое отдельное соединение. Чтобы правильно выбрать его, требуется знать параметры свариваемых деталей. Прочность здесь будет зависеть от толщины соединения и его длины. Основным параметром выбора и расчета является длина, так как от этого зависит прочность. Слишком большая длина приведет к увеличению расхода материалов, а также деформации заготовки.

На практике применяются разнообразные шаблоны, которые проверены опытом предыдущих сварщиков. Для каждого типа соединения, в зависимости от размера заготовки и положения, подбирают готовые размеры.

Как измерить катет сварного шва

Разобравшись с тем, как выбрать катет сварного шва, необходимо узнать, как правильно провести его измерения. Это требуется для того, чтобы проконтролировать полученный результат. Размер искомого значения определяется по обыкновенным геометрическим законам. Для этого требуется вычислить катет максимально возможного треугольника, вписанного в продольное сечение соединения. Итоговый размер катета соединения и будет искомой величиной.

Как рассчитать катет сварного шва

В каждом случае, расчет проводится по-разному, в зависимости от имеющихся условий. К примеру, для определения нахлесточных соединений листов, толщина которых составляет менее 4 мм, катет стараются делать равным по толщине самих листов. Если же толщина листов составляет больше 4 мм, то здесь берется 40% от толщины металла и добавляется 2 мм. Таким и должен быть максимальный катет сварного шва.

Катеты сварных швов: характеристика и свойства. Катет шва при сварке: определение и методы расчета

Прочность сварного шва определяется несколькими факторами. Первый важный показатель – это режим сваривания двух металлических конструкций между собой. Вторым фактором является верно выбранный расходный материал. Третий параметр, определяющий прочность соединения металлической конструкции – это точные размеры катетов сварного шва.

Что такое катет

Данное название происходит от того, что если рассматривать сварочный шов в разрезе, то при его идеальном исполнении он будет выглядеть как равнобедренный треугольник. В этом случае катетом будет являться то расстояние, которое находится между концом шва одной детали и плоскостью другой детали. По своей сути катет и будет являться катетом такого равнобедренного треугольника, отсюда и название.

Итак, что такое катет, теперь ясно. Важно понимать, что от значения углового соединения будет сильно зависеть прочность соединения. Однако здесь важно не заблуждаться. То, что катет сварного шва отвечает за его прочность, это вовсе не значит, что чем он толще, тем прочнее будет само соединение. В этом случае необходимо понимать, что слишком большое количество наплавляемых элементов приведет к ухудшению характеристик соединения. К тому же слишком большой расход электродов, газа, флюса и присадок сильно увеличит себестоимость проведения таких работ.

Геометрия стыка

По тем причинам, что были описаны выше, очень важно учитывать геометрию стыка. Основным параметром при соединении двух металлических конструкций станет то, что катет сварного шва должен иметь большие параметры продольного сечения.

К примеру, при осуществлении сварки двух металлических элементов, имеющих разную толщину, размеры катета шва должны определяться по той детали, которая обладает меньшей толщиной. Чаще всего размеры катета сварного шва определяются и измеряются по заранее подготовленным шаблонам. На сегодняшний день сварщики используют наиболее универсальный инструмент для измерения катета. Такие приборы получили название “катетомеры сварщика”.

Этот инструмент имеет вид двух тонких пластин, концы которого имеют форму выемки, предназначенную для определения разных параметров катета. Специалист по очереди прикладывает к шву разные по размерам катетомеры. Среди них обязательно найдется тот, который будет точно повторять геометрию катета сварного шва.

Форма шва

После проведения сварочных работ чаще всего образуется всего два вида шва.

Первый вид – это обычный сварочный шов, который выглядит как валик с выпуклой поверхностью. Однако здесь важно отметить, что этот вид шва, по словам специалистов, не является оптимальным. У такого утверждения существует две причины. Во-первых, внутри такого шва будет сильно увеличиваться напряжение на конструкцию, а во-вторых, расход материалов на создание такого шва сильно увеличивается.

Второй вид шва считается идеальным. Выглядит он как валик с вогнутой поверхностью, однако добиться такого исполнения при сваривании двух конструкций очень и очень сложно. Для того чтобы добиться такого типа шва, важно правильно настроить параметры сварочного аппарата, а также поддерживать одинаковую скорость расхода электрода. Для того чтобы выполнить оба условия, нужен специалист, обладающий большим количеством опыта в таких работах. Стоит добавить, что этот тип сварочного шва не используется при сборке металлических конструкций.

Размеры углового соединения

Если говорить о размерах катета углового сварного шва, то, как упоминалось выше, решающим фактором станет толщина деталей, подвергающихся сварке. К примеру, если имеются детали с толщиной 4-5 мм, то размер катета будет равен 4 мм. Если толщина увеличивается, то и катет должен будет расти.

Очень важный фактор, который влияет на вогнутость или выпуклость сварного валика – это то, каким электродом проводились работы. Имеется в виду химический состав расходуемого элемента. Допустим, если использовать электрод, который при использовании будет становиться густым и вязким, то в итоге получится поверхность валика выпуклой. Если же при расплавлении валика металл будет жидким и растекающимся, то поверхность его окажется вогнутой.

Скорость и режим проведения сварки

Для того чтобы при проведении работ получить оптимальный катет сварного шва, а также обеспечить прочное соединение, необходимо учитывать несколько пунктов.

• Основными параметрами выбранного режима работы будут являться сила тока, а также напряжение. Специалисты в этой области знают, что если увеличить силу тока, а также создать стабильное напряжение, то сварной шов окажется глубже и будет иметь меньшую толщину. Если же в процессе работы сохранить стабильный ток, но изменить напряжение, то полученное соединение будет менее глубоким, но его толщина возрастет. Из этого следует логичный вывод, что и толщина катета сварного шва будет также изменяться.
• Второй фактор – это скорость. Если не превышать этот параметр более чем на 50 м/час, то глубина проварки стыка будет расти, а толщина уменьшаться.
• Если же сделать все наоборот, то есть увеличить скорость, то уменьшится не только глубина сварки, но и толщина катета шва. Также будут снижены характеристики металла, образовавшегося внутри зазора между заготовками. Это происходит из-за того, что при быстром перемещении нагрев ванны оказывается незначительным.

Как определить катет сварного шва

Стоит сказать о том, что сделать это не очень трудно. Основанием этому утверждению служит то, что в сечении данный шов является равнобедренным треугольником, а вычисление катета такой фигуры – довольно простая операция. Для того чтобы провести расчеты, можно воспользоваться обычной тригонометрической формулой: T = S cos 45º.

Т – это величина катета сварного шва, а S – это ширина полученного валика, или гипотенуза треугольника.

Для того чтобы определить катет шва, важно узнать толщину самого шва целиком. Эта операция довольно проста, плюс к этому в таком случае cos 45º будет равен 0,7. После этого можно подставить все имеющиеся значения в формулу и с высокой точностью получить значение катета. Расчет катета сварного шва по этой формуле – одна из простейших операций.

Виды швов

На сегодняшний день различают два основных вида сварного шва. Здесь важно понимать, что шов и сварочное соединение – это разные вещи.

• Сварные стыковые швы. Этот тип используется при соединении деталей встык, то есть торцами. Чаще всего на практике этот тип шва используется при сборке трубопроводов, а также при производстве конструкций из листового металла. Применение такого типа шва считается наиболее экономным, а также наименее затратным в плане энергии.
• Есть также угловые швы. На самом деле здесь стоит выделить три типа – угловые, тавровые, нахлесточные. Разделка кромок материалов в этом случае может быть как односторонней, так и двухсторонней. Это зависит от толщины металла. Угол разделки находится в пределах от 20 до 60 градусов. Однако здесь важно понимать, что чем больше выбран угол, тем больше придется потратить расходных материалов, а также снизится качество.

Конфигурация сварных швов

Сварные швы также отличаются по своей конфигурации. Тут можно выделить несколько видов: продольные прямолинейные и криволинейные, кольцевые.

Если будет осуществляться сварка продольных швов, то очень важно провести тщательную подготовку поверхности металла, особенно если работы будут проходить с большой протяженностью шва. При создании такого типа шва важно, чтобы поверхность не была волнистой, а все заусеницы кромок необходимо очистить. Также важной деталью будет удаление влаги, ржавчины, грязи или любых других нежелательных элементов с рабочей поверхности до начала сварки.

Если будет проводиться кольцевая сварка, то тут очень важно откорректировать режим работы сварочного аппарата. Если диаметр изделия небольшой, то для достижения качественного сварочного шва важно понизить силу тока.

Можно добавить, что полученные швы могут быть не только вогнутыми или выпуклыми, но и плоскими. Плоские и вогнутые типы лучше всего подходят для тех конструкций, которые эксплуатируются при динамических нагрузках. Причиной этому стало то, что у такого типа шва отсутствует ощутимый переход от самого соединения к металлу.

ГОСТ катетов сварного шва

ГОСТ 5264-80 – это документ, который устанавливает основные типы, конструктивные элементы, а также размеры всех сварных соединений. Однако важно отметить, что эта бумага не распространяется на те типы швов, которые используются для соединения трубопровода.

Один из пунктов данного ГОСТа говорит о том, что при проведении сварочных работ стыкового типа и разной толщине деталей, их можно соединять так же, как и детали с одинаковой толщиной, если их разница не превышает определенных показателей.

Также в этом документе описано, что допускается смещение свариваемых кромок перед сваркой по отношению друг к другу. Также там установлены числовые параметры смещения, которые разрешаются при определенной толщине заготовки.

К этому документу есть приложение, в котором прописаны все минимальные размеры катетов сварного шва. Стоит добавить, что выпуклость, как и вогнутость шва, может быть не более чем 30 % от значения его катета.

Тавровые и нахлесточные соединения

Угловые швы характеризуются катетом и формой шва. Различают три типа угловых швов: нормальный, выпуклый (усиленный) и вогнутый (ослабленный). Форма шва выбирается в зависимости от условий эксплуатации изделий. В сварных конструкциях, работающих под действием вибрационных нагрузок, тавровые и нахлесточные соединения стремятся выполнять вогнутыми швами.

Конструктивные элементы и форма угловых швов показаны на рис. 16. За катет К принимают меньший катет вписанного в сечение шва сварного соединения неравнобедренного треугольника (рис. 16, а) и катет вписанного равнобедренного треугольника (рис. 16, б и в). Выпуклость (усиление) шва сварного соединения q допускается: до 1 мм – при катете менее 5 мм, до 2 мм – при катете от 5 до 10 мм, до 3 мм- при катете свыше 10 мм. Вогнутость (ослабление) шва сварного соединения? допускается не более 3 мм. Величина катета шва сварных соединений устанавливается при проектировании. предельные отклонения катетов шва сварных соединений от номинальных размеров, указанных на чертежах, принимают: + 1 мм при катете меньше 6 мм, 12 мм при катете, равном или большем 6 мм.

Автоматическую сварку угловых швов можно выполнять вертикальным электродом при положении изделия для сварки в симметричную или несимметричную “лодочку”, а также наклонным электродом поперек шва при положении соединения не “в лодочку”. При сварке в симметричную “лодочку” создаются наиболее благоприятные условия для формирования шва – жидкий расплавленный металл равномерно смачивает обе кромки свариваемого соединения, шов хорошо формируется, образуя плавный переход к основному металлу. Поэтому во всех случаях, когда позволяет установка изделия, следует применять сварку “в лодочку”. При положении “в лодочку” за один проход можно выполнять швы значительно большего сечения, чем при положении не “в лодочку”. При сварке “в лодочку” в связи с большой возможностью протекания жидкого металла и флюса через зазор к сборке предъявляются более жесткие требования, чем при сварке не “в лодочку”.

В практике часто бывают затруднения в установке изделия в положение для сварки “в лодочку”. В этих случаях применяют сварку наклонным электродом. Так, при изготовлении балок двутаврового и Н-образного сечения сварка четырех швов “в лодочку” связана с необходимостью трехкратной кантовки. При сварке наклонным электродом при положении изделия не “в лодочку” требуется лишь одна кантовка. Сокращение числа кантовок обеспечивает повышение производительности труда и снижение стоимости продукции.

При сварке наклонным электродом на параметры углового шва (рис. 17): глубину сплавления по линиям примыкания кромок, размеры горизонтального и вертикального катетов, а также на его форму большое влияние оказывает не только значение сварочного тока, но и диаметр электродной проволоки и угол наклона ее поперек шва.

Глубина проплавления в значительной степени зависит от угла наклона электрода. Для обеспечения максимальной глубины проплавления углового соединения и равенства горизонтального и вертикального катетов при односторонней сварке электродную проволоку необходимо наклонять в плоскости поперечного сечения на угол около 40° к плоскости вертикальной стенки. При сварке электродной проволокой диаметром 2 мм конец ее нужно направлять в вершину угла, при сварке проволокой диаметром 3-5 мм конец электрода из вершины угла следует смешать на горизонтальную полку на расстояние, равное примерно половине диаметра электрода.

Зависимости размера катета шва от тока при сварке электродной проволокой диаметром 2 и 5 мм со скоростью 30 и 60 м/ч иллюстрируются графиками, приведенными на рис. 18. Из графиков видно, что при сварке электродной проволокой диаметром 2 мм достигается более широкий диапазон калибров шва при применении меньших сварочных токов. Возможность получения угловых швов с катетом 3-4 мм является весьма ценным преимуществом применения электродной проволоки диаметром 2 мм. При этом швы с катетом до 6 мм можно получать с вогнутой поверхностью. Сварку угловых швов с катетом 3-4 мм целесообразно производить на постоянном токе обратной полярности.

При сварке проволокой диаметром 5 мм швы с катетом меньше 5 мм получать практически невозможно.

При сварке наклонным электродом за один проход получаются угловые швы правильной формы с катетом не более 8 мм. При катетах более 8 мм жидкий металл стекает на горизонтальную полку, образуя наплавы, а на вертикальной стенке – подрезы. Для получения полноценных швов с катетом более 8 мм сварку наклонным электродом необходимо производить за несколько проходов.

При сварке электродной проволокой диаметром 2 мм вследствие более глубокого проплавления по сравнению со сваркой электродной проволокой диаметром 5 мм обеспечивается равнопрочность швов при меньших катетах. Поэтому объем наплавленного металла при сварке электродной проволокой диаметром 2 мм может быть уменьшен на 20-40%.

Для стабильности процесса сварки и благоприятного формирования угловых швов при сварке на переменном токе под стекловидным флюсом для проволоки диаметром 2 мм можно рекомендовать применение сварочного тока от 300 до 400 А. При пемзовидном флюсе стабильность горения дуги и формирование шва значительно улучшаются. Поверхность шва получается более ровной и менее выпуклой, чем при сварке под стекловидным флюсом. Для сварки угловых швов с катетом 8 мм под пемзовидным флюсом можно применять ток до 500 А, при этом скорость сварки может быть повышена примерно на 20-25% по сравнению со скоростью сварки под стекловидным флюсом.

В зависимости от характера соединения двух деталей сварные швы бывают стыковые и угловые. Параметры, характеризующие их качество – выпуклость, вогнутость, глубина проплавления и геометрические размеры.

Геометрические размеры швов

Сварные соединения в процессе визуального контроля проверяются не только на наличие дефектов, но и на соответствие полученных геометрических размеров показателям, регламентированным конструкторской и технологической документацией.

Если на стыковых швах основным параметром является ширина, то на тавровых, нахлесточных и угловых – катет. Это длина перпендикуляра, условно опущенного из вершины угла на гипотенузу. Простыми словами – расстояние от плоскости одной заготовки до грани шва на поверхности второй детали.

Угловые соединения могут иметь различные очертания:

• Выпуклые – нецелесообразны с технической точки зрения. Помимо большего количества наплавленного металла (а значит и расхода материалов), они ведут к концентрации напряжений.
• Вогнутые – трудно получить. Нужна точная настройка рабочих параметров сварочного аппарата и соблюдение соответствующей скорости ведения электрода, что требует немалого опыта от сварщика. Чаще вогнутая конфигурация придается с помощью механической обработки. Подобные швы при изготовлении металлоконструкций применяют крайне редко.

Широко применяются угловые швы нормального очертания (без выпуклостей и вогнутостей). При разработке конструкторской документации катет принимается равным толщине более тонкой детали, но может быть и меньше – важно, чтобы обеспечивалась максимальная прочность соединения. Так, для заготовок толщиной 4-5 мм он должен составлять 4 мм, а для более толстых деталей – рассчитывается или определяется конструктивно, но принимается не менее 5 мм.

Как проверяются значения катета?

В отличие от качества проплавления, которое контролируется специальными приборами, катет шва измеряется с помощью специального приспособления УШС-2 (универсальный шаблон сварщика). Также его еще называют катетомер.

Шаблон представляет собой несколько пластинок из тонколистового металла, имеющих выемки с определенной величиной катета. Они соединены между собой шарнирно или соединительным кольцом.

Измерения проводятся с помощью ступенчатого подбора самого подходящего размера катета. А определяется он, когда одна из выемок на пластинках прилегает к сварному шву с минимальным зазором между дугой шаблона и поверхностью соединения.

Основные виды сварных соединений электродуговой и газовой сваркой следующие: стыковые С, угловые У, нахлесточные Н, тавровые Т .
Валиковые угловые швы треугольного профиля делают прямыми, выпуклыми и вогнутыми. Чаще всего применяют прямой (нормальный) шов. Выпуклые швы (условно называемые швами с усилением) склонны к образованию подрезок (непровары на участках соединения шва со стенками деталей) и обладают пониженной циклической прочностью. Наиболее прочны вогнутые швы, но выполнение их труднее и менее производительно

Основной размерной характеристикой угловых швов является расчетный катет К

Катет швов нахлестанных соединений при сварке тонких листов (менее 4 мм) делают равным толщине s листов. Для материалов большей толщины (4 -16 мм) катет шва определяют из соотношения
К = 0,4 s + 2 мм (1)
При сварке материалов различной толщины катет шва делают равным толщине s более тонкого материала (однако не более, чем указано в соотношении (1). При сварке материалов различной толщины шов рекомендуется делать вогнутым.
В угловых соединениях с одинаковой толщиной стенок размер катета задан толщиной кромок. В угловых и тавровых соединениях, где размеры шва могут быть произвольными, катет шва делают равным толщине s свариваемых материалов, но не более приведенных в соотношении (1) величин.
При тавровом соединении материалов различной толщины катет шва делают равным толщине s более тонкого материала. Швы рекомендуется делать вогнутыми

Среди видов соединений листов наиболее простые и прочные – стыковые.

Недостаток нахлесточных соединений состоит в том, что под действием растягивающих или сжимающих усилий они подвергаются изгибу моментом, приблизительно равным произведению действующей силы на сумму полутолщин свариваемых листов и деформируются. Производительность сварки из-за наличия двух швов и масса нахлесточных соединений больше, чем стыковых. Соединения с накладкой можно усилить подваркой листов. Соединения с двусторонними накладками разгружены от изгиба, но тяжелы и малотехнологичны

Разновидность нахлесточных соединений – прорезные (пробочные) швы, образуемые заплавлением предварительно проделанных одном из соединяемых листов круглых или продолговатых отверстий (эти соединения иногда называют электрозаклепками). Из-за высокой трудоемкости изготовления, низкой прочности и негерметичности шва — это один из худших видов соединения. К нему следует прибегать только в крайних случаях, когда по конструктивным условиям нельзя применить сварку другими более производительными способами

При толщине одного из свариваемых материалов менее 6 – 8 мм сварку прорезными швами заменяют простой и производительной операцией точечного проплавления более тонкого из соединяемых материалов или шовного проплавления.
Кромки свариваемых тонких листов (в среднем

Кромки листов толщиной

При большей толщине необходима разделка кромок, заключающаяся в снятии фасок; цель – создать сварочную ванну и обеспечить проплавление на полное сечение.
Круговые фаски получают точением, прямые – фрезерованием или строганием. При толщине кромок более 15 – 20 мм фаски снимают автоматической газовой резкой.
Разделку с криволинейными скосами применяют преимущественно для прямых и круговых швов. Швы, имеющие в плане фигурную форму, разделывают с помощью копирного фрезерования

Условные изображения и обозначения швов сварных соединений см. ГОСТ 2.312

Катеты сварных швов: краткая характеристика и свойства

Прочность сварного шва определяется несколькими факторами. Первый важный показатель – это режим сваривания двух металлических конструкций между собой. Вторым фактором является верно выбранный расходный материал. Третий параметр, определяющий прочность соединения металлической конструкции – это точные размеры катетов сварного шва.

Что такое катет

Данное название происходит от того, что если рассматривать сварочный шов в разрезе, то при его идеальном исполнении он будет выглядеть как равнобедренный треугольник. В этом случае катетом будет являться то расстояние, которое находится между концом шва одной детали и плоскостью другой детали. По своей сути катет сварочного шва и будет являться катетом такого равнобедренного треугольника, отсюда и название.

Итак, что такое катет, теперь ясно. Важно понимать, что от значения углового соединения будет сильно зависеть прочность соединения. Однако здесь важно не заблуждаться. То, что катет сварного шва отвечает за его прочность, это вовсе не значит, что чем он толще, тем прочнее будет само соединение. В этом случае необходимо понимать, что слишком большое количество наплавляемых элементов приведет к ухудшению характеристик соединения. К тому же слишком большой расход электродов, газа, флюса и присадок сильно увеличит себестоимость проведения таких работ.

Геометрия стыка

По тем причинам, что были описаны выше, очень важно учитывать геометрию стыка. Основным параметром при соединении двух металлических конструкций станет то, что катет сварного шва должен иметь большие параметры продольного сечения.

К примеру, при осуществлении сварки двух металлических элементов, имеющих разную толщину, размеры катета шва должны определяться по той детали, которая обладает меньшей толщиной. Чаще всего размеры катета сварного шва определяются и измеряются по заранее подготовленным шаблонам. На сегодняшний день сварщики используют наиболее универсальный инструмент для измерения катета. Такие приборы получили название “катетомеры сварщика”.

Этот инструмент имеет вид двух тонких пластин, концы которого имеют форму выемки, предназначенную для определения разных параметров катета. Специалист по очереди прикладывает к шву разные по размерам катетомеры. Среди них обязательно найдется тот, который будет точно повторять геометрию катета сварного шва.

Форма шва

После проведения сварочных работ чаще всего образуется всего два вида шва.

Первый вид – это обычный сварочный шов, который выглядит как валик с выпуклой поверхностью. Однако здесь важно отметить, что этот вид шва, по словам специалистов, не является оптимальным. У такого утверждения существует две причины. Во-первых, внутри такого шва будет сильно увеличиваться напряжение на конструкцию, а во-вторых, расход материалов на создание такого шва сильно увеличивается.

Второй вид шва считается идеальным. Выглядит он как валик с вогнутой поверхностью, однако добиться такого исполнения при сваривании двух конструкций очень и очень сложно. Для того чтобы добиться такого типа шва, важно правильно настроить параметры сварочного аппарата, а также поддерживать одинаковую скорость расхода электрода. Для того чтобы выполнить оба условия, нужен специалист, обладающий большим количеством опыта в таких работах. Стоит добавить, что этот тип сварочного шва не используется при сборке металлических конструкций.

Размеры углового соединения

Если говорить о размерах катета углового сварного шва, то, как упоминалось выше, решающим фактором станет толщина деталей, подвергающихся сварке. К примеру, если имеются детали с толщиной 4-5 мм, то размер катета будет равен 4 мм. Если толщина увеличивается, то и катет должен будет расти.

Очень важный фактор, который влияет на вогнутость или выпуклость сварного валика – это то, каким электродом проводились работы. Имеется в виду химический состав расходуемого элемента. Допустим, если использовать электрод, который при использовании будет становиться густым и вязким, то в итоге получится поверхность валика выпуклой. Если же при расплавлении валика металл будет жидким и растекающимся, то поверхность его окажется вогнутой.

Скорость и режим проведения сварки

Для того чтобы при проведении работ получить оптимальный катет сварного шва, а также обеспечить прочное соединение, необходимо учитывать несколько пунктов.

• Основными параметрами выбранного режима работы будут являться сила тока, а также напряжение. Специалисты в этой области знают, что если увеличить силу тока, а также создать стабильное напряжение, то сварной шов окажется глубже и будет иметь меньшую толщину. Если же в процессе работы сохранить стабильный ток, но изменить напряжение, то полученное соединение будет менее глубоким, но его толщина возрастет. Из этого следует логичный вывод, что и толщина катета сварного шва будет также изменяться.
• Второй фактор – это скорость. Если не превышать этот параметр более чем на 50 м/час, то глубина проварки стыка будет расти, а толщина уменьшаться.
• Если же сделать все наоборот, то есть увеличить скорость, то уменьшится не только глубина сварки, но и толщина катета шва. Также будут снижены характеристики металла, образовавшегося внутри зазора между заготовками. Это происходит из-за того, что при быстром перемещении нагрев ванны оказывается незначительным.

Как определить катет сварного шва

Стоит сказать о том, что сделать это не очень трудно. Основанием этому утверждению служит то, что в сечении данный шов является равнобедренным треугольником, а вычисление катета такой фигуры – довольно простая операция. Для того чтобы провести расчеты, можно воспользоваться обычной тригонометрической формулой: T = S cos 45º.

Т – это величина катета сварного шва, а S – это ширина полученного валика, или гипотенуза треугольника.

Для того чтобы определить катет шва, важно узнать толщину самого шва целиком. Эта операция довольно проста, плюс к этому в таком случае cos 45º будет равен 0,7. После этого можно подставить все имеющиеся значения в формулу и с высокой точностью получить значение катета. Расчет катета сварного шва по этой формуле – одна из простейших операций.

Виды швов

На сегодняшний день различают два основных вида сварного шва. Здесь важно понимать, что шов и сварочное соединение – это разные вещи.

• Сварные стыковые швы. Этот тип используется при соединении деталей встык, то есть торцами. Чаще всего на практике этот тип шва используется при сборке трубопроводов, а также при производстве конструкций из листового металла. Применение такого типа шва считается наиболее экономным, а также наименее затратным в плане энергии.
• Есть также угловые швы. На самом деле здесь стоит выделить три типа – угловые, тавровые, нахлесточные. Разделка кромок материалов в этом случае может быть как односторонней, так и двухсторонней. Это зависит от толщины металла. Угол разделки находится в пределах от 20 до 60 градусов. Однако здесь важно понимать, что чем больше выбран угол, тем больше придется потратить расходных материалов, а также снизится качество.

Конфигурация сварных швов

Сварные швы также отличаются по своей конфигурации. Тут можно выделить несколько видов: продольные прямолинейные и криволинейные, кольцевые.

Если будет осуществляться сварка продольных швов, то очень важно провести тщательную подготовку поверхности металла, особенно если работы будут проходить с большой протяженностью шва. При создании такого типа шва важно, чтобы поверхность не была волнистой, а все заусеницы кромок необходимо очистить. Также важной деталью будет удаление влаги, ржавчины, грязи или любых других нежелательных элементов с рабочей поверхности до начала сварки.

Если будет проводиться кольцевая сварка, то тут очень важно откорректировать режим работы сварочного аппарата. Если диаметр изделия небольшой, то для достижения качественного сварочного шва важно понизить силу тока.

Можно добавить, что полученные швы могут быть не только вогнутыми или выпуклыми, но и плоскими. Плоские и вогнутые типы лучше всего подходят для тех конструкций, которые эксплуатируются при динамических нагрузках. Причиной этому стало то, что у такого типа шва отсутствует ощутимый переход от самого соединения к металлу.

ГОСТ катетов сварного шва

ГОСТ 5264-80 – это документ, который устанавливает основные типы, конструктивные элементы, а также размеры всех сварных соединений. Однако важно отметить, что эта бумага не распространяется на те типы швов, которые используются для соединения трубопровода.

Один из пунктов данного ГОСТа говорит о том, что при проведении сварочных работ стыкового типа и разной толщине деталей, их можно соединять так же, как и детали с одинаковой толщиной, если их разница не превышает определенных показателей.

Также в этом документе описано, что допускается смещение свариваемых кромок перед сваркой по отношению друг к другу. Также там установлены числовые параметры смещения, которые разрешаются при определенной толщине заготовки.

К этому документу есть приложение, в котором прописаны все минимальные размеры катетов сварного шва. Стоит добавить, что выпуклость, как и вогнутость шва, может быть не более чем 30 % от значения его катета.

Руководство по номенклатуре и соединениям SMAW

Термины и определения, описывающие многие аспекты сварки, описаны и показаны на многих схемах ниже.

Рекомендации по размещению сварных швов и выбору электродов в зависимости от толщины материала и положения сварки также приведены в таблицах ниже.

Сварные швы

Номенклатура сварных швов

Глоссарий термических зон многопроходного сварного шва

Многопроходные сварные швы

Номенклатура сварного шва, зоны, на которые влияет тепло сварки, когда стыковой шов выполняется более чем за один проход или слой, и номенклатура, применяемая к канавкам, используемым при стыковой сварке, показаны на рисунке 6-14.

Рисунок 6-15 зависит от типа и положения сварного шва.

Зона первичного нагрева – это область, оплавленная или подвергшаяся воздействию тепла при первом проходе или нанесении наплавленного металла.

Зона вторичного нагрева – это область, на которую воздействуют во втором проходе, и она перекрывает зону первичного нагрева.

Часть основного металла, которая затвердевает или изменяет свои свойства в результате нагрева при сварке в первичной зоне, частично отжигается или размягчается за счет тепла сварки во вторичной зоне.

Металл сварного шва в первом слое также имеет улучшенную структуру за счет тепла сварки второго слоя.

Два режима нагрева важны для определения порядка или последовательности наплавки металла шва в конкретной конструкции соединения.

Диаграмма положения при сварке

Схема расположения плоских, горизонтальных и плоских сварных швов

Диаграмма вертикального положения сварного шва вниз и над головой для сварных швов менее 1 дюйма

Плоское и горизонтальное положение для сварных швов 1 ″ и более

Позиции для сварки материалов размером более 1 дюйма

Сварные соединения

Типы сварных соединений

Сварка – это процесс соединения материалов, используемый при сварке швов.

Сварной шов – это локализованная коалесценция металлов или неметаллов, полученная либо путем нагревания материалов до подходящей температуры с приложением давления или без него, либо путем приложения давления только с использованием присадочного металла или без него.

Coalescence – это срастание или срастание в одно тело, и оно используется во всех определениях сварочного процесса.

Сварная деталь – это совокупность составных частей, соединенных сваркой, которые могут состоять из множества или нескольких металлических частей.

Сварная деталь может содержать металлы различного состава, а детали могут быть в виде катаных профилей, листов, пластин, труб, поковок или отливок.

Для изготовления конструкции или сварного изделия, пригодного для использования, должны быть сварные швы между различными деталями, из которых состоит сварная деталь.

Соединение – это соединение элементов или кромок элементов, которые должны быть соединены или были соединены.

Присадочный металл – это материал, добавляемый при сварке, пайке или пайке.

Основной металл – это материал, который нужно сваривать, паять или резать.

Свойства сварного соединения частично зависят от правильной подготовки свариваемых кромок.

Вся прокатная окалина, ржавчина, оксиды и другие загрязнения должны быть удалены с кромок или поверхностей стыка, чтобы предотвратить их попадание в металл сварного шва.

Кромки должны быть подготовлены для плавления без чрезмерного плавления.Необходимо следить за тем, чтобы потери тепла из-за излучения в основной металл от сварного шва были минимальными.

Правильно подготовленный шов сводит к минимуму расширение при нагревании и сжатие при охлаждении.

Подготовка металла к сварке зависит от формы, толщины и типа металла, нагрузки, которую должен выдерживать сварной шов, и имеющихся средств для подготовки кромок к стыку.

стыковое соединение

Схема стыкового соединения

Этот тип соединения используется для соединения краев двух пластин или поверхностей, расположенных примерно в одной плоскости.

Плоские квадратные стыковые соединения в легких сечениях показаны на рис. 6-17.

Но соединения в тяжелых сечениях

Стыковые соединения с пазами для тяжелых профилей с несколькими типами подготовки кромок показаны на рисунке 6-18.

Эти кромки могут быть подготовлены газовой резкой, резкой, нарезанием канавок, механической обработкой, скалыванием или резкой или строжкой угольной дугой. В каждом случае на краевых поверхностях не должно быть оксидов, окалины, грязи, жира или других посторонних предметов.

г. Квадратные стыковые соединения, показанные на рисунке 6-16, используются для стыковой сварки легкого листового металла. Лист толщиной от 3/8 до 1/2 дюйма (от 0,95 до 1,27 см) можно сваривать с использованием одинарных V-образных или одинарных U-образных соединений, как показано на видах A и C, рис. 6-18.

Кромки более тяжелых секций (от 1/2 до 2 дюймов (от 1,27 до 5,08 см)) подготавливаются, как показано на виде B, рисунок 6-18.

Толщина 3/4 дюйма (1,91 см) и более подготовлена, как показано на виде D, рисунок 6-18. Края более тяжелых секций следует подготовить, как показано на видах B и D, рис. 6-18.

Одиночная U-образная канавка (вид C, рис. 6-18) является более подходящей и требует меньше присадочного металла, чем одиночная V-образная канавка при сварке тяжелых профилей и при сварке в глубоких канавках.

Для соединения с двойной V-образной канавкой требуется примерно половина присадочного металла, используемого для изготовления соединения с одной V-образной канавкой при такой же толщине листа.

В общем, стыковые соединения, подготовленные с обеих сторон, упрощают сварку, вызывают меньшую деформацию и обеспечивают лучшее качество металла сварного шва в тяжелых секциях, чем соединения, полученные только с одной стороны.

Угловой шарнир

Угловые соединения для листов и пластин

Общие угловые соединения классифицируются как заподлицо или закрытые, полуоткрытые и полностью открытые. Этот тип соединения используется для соединения двух элементов, расположенных примерно под прямым углом друг к другу в форме L.

Угловое соединение углового шва (вид A, рис. 6-19) используется при изготовлении коробов, рам коробов, резервуаров и подобных конструкций.

Закрытый угловой стык (вид Б, рис.6-19) используется на легком листовом металле, обычно толщиной 20 или меньше, и на более легких листах, когда высокая прочность стыка не требуется.

При выполнении соединения кислородноацетиленовой сваркой кромка внахлест оплавляется, и присадочный металл не добавляется или добавляется мало.

При дуговой сварке для соединения требуется только очень легкий валик.

Когда закрытый шов используется для тяжелых секций, пластина внахлестку имеет V-образный скос или U-образную канавку, чтобы обеспечить проникновение в корень шва.

Полуоткрытые угловые соединения подходят для материалов толщиной 12 и более.

Это соединение используется, когда сварка может выполняться только с одной стороны и когда нагрузки не будут сильными.

Открытый угловой стык (вид C, рис. 6-19) используется для более тяжелых листов и пластин.

Две кромки оплавляются и добавляется присадочный металл для заполнения угла.

Этот тип соединения является самым прочным из угловых соединений.

Угловые соединения на толстых листах привариваются с обеих сторон, как показано на виде D, рисунок 6-19.

Стык сначала приваривается снаружи, а затем с обратной стороны укрепляется уплотнительным швом.

Кромки

Кромки для световых листов и пластин

Этот тип соединения используется для соединения двух или более параллельных или почти параллельных элементов.

Он не очень прочен и применяется для соединения кромок листового металла, усиливающих пластин полок двутавровых балок, кромок уголков, глушителей, баков для жидкостей, корпуса и т. Д.

Две параллельные пластины соединяются вместе, как показано на виде A, рис. 6-20.

На толстые листы добавляется достаточное количество присадочного металла, чтобы полностью сплавить или расплавить каждый край листа и укрепить соединение.

г. Легкие листы сваривают, как показано на виде B, рисунок 6-20. Никакой подготовки не требуется, кроме очистки кромок и прихваточного шва.

Края сплавлены вместе, поэтому присадочный металл не требуется. Соединение толстых пластин, показанное на виде C, рис. 6-20, требует, чтобы края были скошены, чтобы обеспечить хорошее проникновение и сплавление боковых стенок.

Коленчатые соединения

Этот тип соединения используется для соединения двух перекрывающихся элементов.

Соединение внахлест, при котором сварка должна выполняться с одной стороны, показано на виде A, рис. 6-21.

Двойное соединение внахлест приваривается с обеих сторон и обеспечивает полную прочность сварных элементов (вид B, рис. 6-21).

Соединение внахлест со смещением (вид C, рис. 6-21) используется, когда две перекрывающиеся пластины должны быть соединены и приварены в одной плоскости.

Этот тип соединения прочнее, чем соединение внахлест, но его сложнее подготовить.

Тройник

Тройник, однопроходный угловой сварной

Тройник используется для сварки двух пластин или секции с поверхностями, расположенными приблизительно под 90 градусов друг к другу в месте соединения, но поверхность одной плиты или секции не находится в той же плоскости, что и конец другой. поверхность.

Плоское тройниковое соединение, приваренное с обеих сторон, показано на виде B, рис. 6-22. Угол скоса, учитываемый при подготовке тройников, примерно вдвое меньше, чем требуется для стыковых соединений.

Другая подготовка кромок, используемая в тройниковых соединениях, показана на рисунке 6-23.

Гладкое тройниковое соединение, которое не требует никакой подготовки, кроме очистки конца вертикальной пластины и поверхности горизонтальной пластины, показано на виде A, рис. 6-23.

Одинарное соединение со скосом (вид B, рис. 6-23) используется на толстых листах, которые можно сваривать с обеих сторон.

В стыке с двумя скосами (вид C, рис. 6-23) используются толстые листы, которые можно сваривать с обеих сторон.

Одиночное J-соединение (вид D, рис. 6-23), используемое для сварки пластин толщиной 1 дюйм и более, когда сварка выполняется с одной стороны.

Двойное J-соединение (вид E, рис. 6-23) используется для сварки очень тяжелых листов с обеих сторон.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить проникновение в основание сварного шва.

Этому проникновению способствуют корневые отверстия между концами вертикальных элементов и горизонтальными поверхностями

Подготовка кромок для тройников

Справа по горловине сварного шва

Усталостная нагрузка

В условиях усталости, когда применяется циклическая или периодическая нагрузка (например,г. американские горки, рама двигателя, мост с движением транспорта или любая сварная конструкция / элемент с переменной нагрузкой), сварные швы анализируются с использованием значительно более низких допустимых напряжений, чем в статическом анализе . При усталости трещинообразование обычно начинается у основания или у основания сварного шва. Разрушение возникает на носке сварного шва из-за особенностей концентрации напряжений, возникающих в результате процесса сварки. Разрушение происходит в основании сварного шва из-за наличия «трещины», образованной неплавленой частью сварного шва.Угловые швы обычно не полностью проходят через сварной шов:

Подход к горячим точкам

Определение напряжения на носке сварного шва затруднено из-за недостаточной однородности носка. Это затрудняет определение влияния конкретных концентраций напряжений. Один подход, известный как метод горячих точек, использует напряжение, оцениваемое в двух точках, близких к области сварки. Напряжение на носке сварного шва затем экстраполируется из этих расчетов / измерений. В конечно-элементном анализе конечно-элементный анализ (FEA) геометрия сварного шва обычно не включается.Вместо этого расчетные напряжения в месте возникновения зазора сварного шва, основанные на заданном размере сварного шва, считаются пиковыми, а напряжения в зоне сварки не учитываются как нереалистичные.

Напряжения в корне сварного шва трудно определить при осмотре. Использование метода горячих точек (описанного выше) предполагает, что напряжения в корне сварного шва ниже, чем на носке. Однако там, где существуют высокие усталостные нагрузки, рекомендуется использовать полные сквозные сварные швы (CJP).Это устранит «трещину» на границе раздела между двумя склеенными элементами, исключив корень как возможную точку инициации отказа. Сварные швы CJP имеют более высокий припуск на прочность, но, как правило, дороже, требуя специальных неразрушающих испытаний и контроля.

Кривые стойкости к нагрузкам для сварных элементов можно найти в Спецификации AISC 360-16 для зданий из конструкционной стали. Рисунок C-A-3.1 Кривые сопротивления усталости.

Объяснение категорий напряжений можно найти в AISC 360-16, Таблица A-3.1 Краткое изложение этой таблицы в отношении сварных соединений показано ниже. В дополнение к пороговому диапазону напряжений для бесконечного срока службы также задается коэффициент усталости, который можно использовать для определения усталостной долговечности, если напряжение выше предела усталости с использованием этого уравнения.

Что такое угловой сварной шов?

Поскольку угловые сварные швы используются очень часто, есть несколько факторов, которые следует учитывать перед выполнением такого сварного шва. В этой статье мы рассмотрим несколько аспектов угловых швов.Надеемся, что не только новички, но и опытные сварщики получат некоторое представление об этом подробном трактате по угловым сварным швам.

Так что же такое угловой шов? Угловые швы – одни из наиболее широко используемых в сварочной сфере. Угловые швы составляют подавляющее большинство соединений, выполненных дуговой сваркой. Угловые, Т-образные и нахлесточные соединения являются одними из наиболее распространенных угловых сварных соединений.

Помимо сварки, существуют и другие методы постоянного соединения, в которых используются сварные швы с заполнением.В методах соединения без плавления, таких как пайка, сварка твердым припоем и пайка, для соединений используются угловые сварные швы. Эти методы не будут обсуждаться в этой статье.

Какие бывают формы сварных швов с заливкой? Как они описаны?

Одними из самых простых и наиболее часто используемых угловых сварных соединений являются Т-образное соединение, угловое соединение и соединение внахлест.

В спецификациях и стандартах на сварку для описания угловых швов используются специальные термины. Эти термины включают толщину горловины, длину ножки и толщину горловины глубокого проникновения.Толщину горловины глубокого проникновения не так-то просто измерить. Это связано с тем, что она включает в себя часть зоны термического влияния, протяженность которой может быть трудно определить с высокой степенью точности.

Угловые швы бывают разных форм. Они следующие:

• Митра: Сечение митры в форме прямоугольного треугольника.
• Вогнутый: Форма поперечного сечения углового сварного шва аналогична описанной выше, с одним важным отличием.Как следует из названия, открытая поверхность этого углового сварного шва не является полностью плоской плоскостью, а имеет вогнутую форму. Как и вогнутая линза, открытая плоскость сварного шва изгибается внутрь. Толщина в горле вогнутого углового шва меньше соответствующего значения углового шва.
• Выпуклый: В этом случае открытая поверхность сварного шва выгибается наружу. Таким образом, открытая плоскость сварного шва изгибается в направлении, противоположном вогнутому сварному шву. В результате толщина горловины больше в случае выпуклого углового шва по сравнению как с угловым, так и с вогнутым швом.

Каковы потенциальные проблемы углового шва Т-образного стыка?

Одним из наиболее важных факторов успешной угловой сварки является получение правильных размеров профиля сварного шва. Толщина горловины и длина ножки должны находиться в определенном диапазоне для надежного углового шва.

Ответственность за расчет оптимальных размеров сварного профиля с заливкой лежит на проектировщике. Разработчики могут включить коэффициент безопасности, в результате чего сварной шов, показанный на производственной схеме, может быть более существенным по сравнению с конструктивными соображениями.

Размер сварного шва отображается с помощью правого символа сварного шва.

В Великобритании принято обозначать длину ноги буквой «z». Число с суффиксом «z» указывает длину ноги в миллиметрах.

В Европе принято представлять толщину горловины буквой «а» с добавлением числа, которое представляет собой длину ножки в миллиметрах.

После отправки чертежа в цех инспектор или сварщик может включить дополнительный коэффициент безопасности для усиления сварного соединения.По мнению некоторых людей, увеличение длины ноги увеличит прочность сварного шва.

Результат – длина ноги больше, чем было задумано. Например, длина ножки может быть увеличена до 8 мм для исходной длины ножки 6 мм. Вы можете быть удивлены, заметив, что увеличенный объем в результате дополнительных 2 мм составляет более 80 процентов от общего объема. Это приводит к значительному увеличению затрат и расхода электродов.

Следует иметь в виду, что проектировщик уже включил запас прочности в исходную конструкцию сварного шва.Следовательно, дополнительный коэффициент безопасности приведет к получению сварного шва, который будет чрезмерно большим по сравнению с требуемым сварным швом.

Несколько преимуществ можно получить, если окончательная длина сварного шва будет соответствовать исходной конструкции. Эти преимущества включают более низкие эксплуатационные расходы, меньший расход присадочной проволоки, меньший вес продукта и более высокую производительность.

Еще одно преимущество проявляется, когда длина штанины соответствует проекту. Поскольку исходная длина ноги меньше, скорость движения выше.Более высокая скорость перемещения приводит к увеличению проплавления сварного шва и увеличению фактической толщины шва.

Негабаритные сварные швы не имеют большей прочности, чем расчетная; на самом деле они часто бывают слабее из-за низкого проплавления сварного шва. Они также влекут за собой более высокие эксплуатационные расходы, расточительное использование расходных материалов и другие производственные проблемы, такие как повышенное искажение.

Каковы потенциальные проблемы углового сварного шва внахлестку?

Как было показано ранее, сварные швы с увеличенным размером обычно изготавливаются из-за распространенных заблуждений.Нахлесточные суставы не являются исключением из этого явления. Дизайнер может указать длину ноги, размер которой совпадает с толщиной материала.

Если принять во внимание соображения прочности, то размер углового сварного шва не обязательно должен быть таким же, как толщина листа. Ему даже не нужно быть рядом с ним. Кроме того, сварочный шов может также иметь дополнительные проблемы. Например, в процессе сварки верхний угол соединения внахлест может расплавиться в результате сварки. Это уменьшит длину ног.Следовательно, может образоваться сварной шов меньшего размера из-за более низкого расчетного значения зазора.

Поэтому сварщик должен следить за тем, чтобы верхний угол верхней пластины не оплавился во время процесса сварки. В идеальном случае сварной шов должен быть как минимум на 0,5 мм ниже верхнего угла верхней пластины. Для этого дизайнер должен указать размер длины ноги, который меньше толщины детали.

Разработчик может указать угловой шов с глубоким проплавлением, чтобы компенсировать уменьшенную толщину шва.Для подтверждения повышенного проплавления необходимо провести соответствующие испытания сварных швов. Процесс изготовления сварных изделий также потребует дополнительных средств контроля, чтобы гарантировать постоянное достижение этого повышенного проплавления.

При изготовлении углового шва могут возникнуть другие проблемы. Из-за большего размера сварочной ванны существует риск перекрытия носка сварного шва. Поверхность сварного шва может быть сильно вогнутой, из-за чего на подошве сварного шва будут острые выемки.

Из-за плохого профиля сварного шва, вызванного этими дефектами, усталостная долговечность углового сварного шва может быть снижена из-за большего угла схождения.Более высокий угол наклона зацепа сконцентрируется на напряжениях, которые быстрее ослабят сварной шов. Когда такие формы образуются за один проход сварного шва, может также существовать возможность уменьшения проникновения корня.

Плохая подгонка также может привести к уменьшению толщины горловины. Например, если секции не идеально параллельны, тогда фактическая горловина может быть меньше по сравнению с проектной горловиной.

Угловые сварные швы – одни из самых широко выполняемых сварных соединений в отрасли.Но они также являются одними из самых сложных в создании с высокой степенью согласованности. По сравнению со стыковыми соединениями тех же размеров, угловые швы могут потребовать большего количества тепла для создания. Операторы сварки с меньшим опытом и квалификацией могут использовать некачественную технику, которая приводит к дефектам сварки и снижению проплавления. К сожалению, такие ошибки невозможно выявить с помощью методов визуального осмотра или неразрушающего контроля.

Угловые сварные швы нельзя постоянно подвергать неразрушающему контролю.Это может быть проблематично из-за трудностей проверки. Ультразвуковой контроль угловых швов может занять много времени. Результаты этих тестов может быть непросто интерпретировать.

Какие существуют методы неразрушающего контроля угловых швов? Есть ли у этих методов недостатки?

Проблема с пенетрантным тестированием, магнитным тестированием и визуальным тестированием заключается в том, что эти методы тестирования исследуют поверхность и поэтому являются поверхностными. Они не могут определить внутреннюю структуру сварного шва или обнаружить дефекты, скрытые под поверхностью.Кроме того, много усилий затрачивается на измерение размера сварного шва вместо определения других аспектов качества.

Следовательно, сварка угловых соединений сложнее, а значит и их объемный контроль. Довольно часто полученные угловые швы имеют больший размер, чем исходный проектный размер. Полученные таким образом угловые сварные швы могут иметь плохую форму профиля, что может отрицательно сказаться на их надежности и долговечности.

Операторы сварки должны поэтому тщательно соблюдать расчетные технические характеристики сварного шва, как показано на листе чертежа.Кроме того, сварщики должны обладать навыками и обучением для создания правильного профиля углового сварного шва, чтобы избежать дефектов соединения, которые могут возникнуть из-за неправильной формы.

Связанные вопросы

Что такое символ углового сварного шва? Обозначение углового сварного шва имеет вид треугольника. Размер участка углового шва помещается слева от символа углового шва. Большинство, но не все угловые сварные швы имеют эквивалентные участки.

Как измеряется угловой шов? Самым первым шагом в определении углового шва является определение плотности элементов металла, сплавленных угловым швом.Чтобы выполнить это, вы собираетесь расположить металлический датчик напротив каждого куска металла, чтобы определить плотность. Горловина углового шва описывает переднюю часть сварного шва, которая выходит из сварного шва.

Какая эффективная длина углового шва? Эффективная длина углового сварного шва может быть принята как общий размер полноразмерного углового шва, намного меньше длины одного участка s для каждого конца, который не продолжается вокруг кромки. Угловой шов с эффективным размером намного меньше 4s или намного меньше 40 мм не должен использоваться для выдерживания нагрузки.

Подобные сообщения:

Обозначения угловых сварных швов – Интерпретация чертежей металлических фабрик

Угловые швы – один из наиболее распространенных типов сварных швов в отрасли. Этот сварной шов используется, когда соединение состоит из двух элементов, соединяющихся вместе, чтобы образовать пересечение под углом 90 градусов. Эти сварные швы можно наносить под разными углами, но это будет наиболее заметным.

Обозначение углового сварного шва может использоваться со стороной стрелки (под контрольной линией), другой стороной (над контрольной линией) или с обеих сторон (по обе стороны от контрольной линии).) Если угловой шов требуется по обе стороны от контрольной линии, он называется двойным угловым швом. Вертикальная ножка символа всегда будет располагаться слева, независимо от того, в какую сторону указывает стрелка.

Угловые швы могут иметь связанный с ними размер. Этот размер указывается слева от символа перед вертикальной стороной. Размер указывает длину участка сварного шва. Если указан единый размер, это означает, что сварной шов должен иметь равные размеры плеч.Если это угловой сварной шов с равными полками, размер его на отпечатке не принято, как показано ниже, в демонстрационных целях.

Если вызывается двойной угловой сварной шов, размер будет показан для обеих сторон соединения, в зависимости от детали эти сварные швы могут различаться по размеру, поэтому необходимо предоставить эту информацию.

Бывают случаи, когда вызывается угловой шов с неравной полкой. В этой ситуации размер детали должен быть определен таким образом, чтобы правильно подобрать размер ножки к правому свариваемому элементу.Это может включать только одну из двух длин ног. Если бы не было указаний на то, какая ножка к какой части, можно было бы неправильно сварить.

Иногда угловые сварные швы не отображаются с указанием размера, а вместо них в конце символа отображается пометка, которая дает необходимую информацию о размере. Это обычное явление, когда угловые швы имеют одинаковый размер.

В случае длины сварного шва она может иметь или не иметь связанный с ней размер. Если сварной шов не имеет размера, сварным швом будет непрерывная длина соединения.Независимо от того, имеет ли деталь длину 2 дюйма или 60 дюймов, если у нее нет размеров, сварной шов будет проходить по всей длине соединения. Сварной шов можно наносить только на определенную длину стыка. Это должно быть показано на символе сварного шва для передачи информации между людьми. Длина сварного шва будет указана справа от символа углового шва.

На этом рисунке показан угловой сварной шов диаметром 6 дюймов, который должен быть нанесен со стороны стрелки.

Могут быть случаи, когда на детали указывается длина, а расположение сварного шва указывается с размером, чтобы обеспечить правильное расположение.

Линии штриховки могут использоваться для обозначения длины сварного шва вместо использования размера на самом обозначении сварного шва.

Бывают случаи, когда сварной шов может изменить направление из-за геометрии детали. Если это произойдет, он будет вызываться с помощью нескольких стрелок на одной опорной линии.

Если не требуется, чтобы сварной шов был непрерывным, обычно применяют прерывистый шов. Это означает, что между окончанием одного сварного шва и началом следующего есть промежутки.Они называются сварными сегментами. В промышленности они обычно называются пропущенными сварными швами.

При использовании прерывистой сварки указывается длина сварного шва, а также шаг, который должен быть применен. Когда это отображается с правой стороны символа и называется длиной сегмента дефисом, а затем шагом сварных швов. Шаг сварного шва измеряется от центра к центру следующего сегмента. (Пример 1-2)

Иногда, когда на обеих сторонах соединения есть сварные швы, и они прерывистые, теперь это становится цепной прерывистой сваркой.Это можно увидеть на длинных участках тройникового соединения, которые не подвергаются большим нагрузкам.

Если прерывистый угловой шов не является цепным сварным швом, он будет вызываться как прерывистый угловой шов в шахматном порядке. Сварные швы будут размещены с обеих сторон стыка, но они будут смещены друг относительно друга. Это смещение также отображается на опорной линии. Он может быть смещен в любом направлении на контрольной линии. Размеры этих сварных швов должны быть указаны по обе стороны от контрольной линии.

Если сварной шов должен быть прерывистым с одной стороны, а непрерывный – с другой, размер символа должен быть рассчитан индивидуально.

Не все поля будут одинаковыми или обязательно будут одними и теми же помещениями. Вы должны уметь рассчитать интервал между ограничителями и началом сварки, чтобы применить правильные сварные швы в соответствии со спецификацией. Самый простой способ найти это расстояние – просто вычесть шаг из длины сварного шва (сегмент.)

7 дюймов (шаг) – 3 дюйма (длина сегмента) = 4 дюйма (расстояние между сварными швами)

Иногда будет как непрерывная, так и прерывистая сварка. В этом случае расстояние между этими сегментами будет одинаковым.

Если встречается такая комбинация, символы сварки должны указывать непрерывную и прерывистую на одной стороне соединения. Они также часто имеют размеры.

Тест на угловой сварной шов

Запишите соответствующую информацию с каждой буквой и укажите, что это такое.

Угловые сварные швы к сварным швам с разделкой кромок: понимание анатомии сварного шва и геометрии соединения

7 июня 2019 г.

Анатомия сварного шва – это структура самого сварного шва, описываемая в терминах сварных ножек, пальцев, горловины и поверхности. Каждая деталь не только способствует целостности сварного шва, но также влияет на другие факторы при сварке.

Геометрия соединения аналогична, но относится к размерам самого сварного соединения, а не готового сварного шва.Например, при описании геометрии сварного соединения шва с разделкой кромок это делается с точки зрения типа соединения, угла, глубины подготовки, поверхности корня и отверстия корня.

Так почему же важно заботиться об анатомии сварного шва и геометрии стыка?

И то, и другое может повлиять на затраты. Сварные швы, которые спроектированы и / или свариваются таким образом, чтобы иметь больший размер, чем они должны быть (переварены), могут быть значительной тратой времени и денег, особенно при увеличении толщины материала.Оба могут повлиять на качество. Сварные швы неподходящих размеров могут иметь нестабильное качество или повышенную чувствительность к трещинам. Существует множество различных способов проектирования сварных швов для достижения наилучшего баланса между качеством сварки и производительностью.

Понимание анатомии сварного шва для оптимизации затрат
Большая площадь поперечного сечения сварного шва означает больший объем и вес сварного шва. Увеличение площади поперечного сечения сварного шва требует увеличения расхода присадочного металла, что приводит к увеличению затрат на сварку.Более важно то, что сварной шов с большей площадью поперечного сечения занимает больше времени. В то время как присадочный металл составляет примерно от 10 до 15% стоимости сварного шва, затраты на оплату труда и накладные расходы значительно выше и составляют примерно 85% от общей стоимости.

Размер углового сварного шва определяется длиной плеч углового сварного шва, но увеличение размера полок не приводит к линейному увеличению площади поперечного сечения 1: 1. Вместо этого соотношение между размером ноги и площадью поперечного сечения параболическое.Это означает, что эффекты переварки могут показаться незначительными, когда размеры ножек очень малы, но они могут существенно повлиять на стоимость сварного шва при увеличении размера ножек.

Использование двусторонней конфигурации соединения, такой как двойная V-образная канавка вместо одинарной V-образной канавки, может значительно сократить время и количество присадочного металла, необходимых для завершения сварки, особенно на более толстом материале. Однако эти конфигурации соединений требуют сварки с обеих сторон, что может оказаться невозможным, практичным или рентабельным во всех случаях.

Выбор фаски / угла наклона также существенно влияет на площадь поперечного сечения сварного шва, стоимость и качество.Для многих конструкций соединений термин «угол скоса» и «включенный угол» не являются взаимозаменяемыми терминами. Угол скоса – это угол, под которым изготавливается одна пластина, а включенный угол – это общий угол, образованный при подготовке обеих пластин. Для сварного шва с одной кромкой и канавкой угол скоса равен включенному углу, но для сварного шва с одним V-образным вырезом это не так. Если бы обе пластины были скошены под углом 30 градусов, включенный угол составил бы 60 градусов.

Имейте в виду, что больший скос / входящие углы означают более высокую площадь поперечного сечения сварного шва, вес и стоимость, поэтому желательно, чтобы они были как можно меньшими, чтобы гарантировать постоянное качество сварного шва.

Выбранный прилегающий угол должен обеспечивать хорошее плавление во всем в зависимости от выбранного процесса сварки и параметров.Однако имейте в виду, что дальнейшее увеличение угла наклона / прилегания за пределами этой точки практически не дает увеличения прочности компонента, несмотря на увеличение площади поперечного сечения. Во многих случаях увеличение скоса / угла наклона может привести к увеличению деформации и / или остаточного напряжения. Слишком узкие углы включения затрудняют постоянное достижение хорошего сплавления по всему поперечному сечению. Избыточное разбавление также может быть результатом чрезмерно малого прилегающего угла, что может привести к появлению трещин при сварке некоторых сплавов, таких как алюминиевые сплавы серии 6ххх.Определение оптимального прилегающего угла требует соблюдения баланса между простотой сварки и экономичностью сварки.

Прочность углового шва определяется эффективным размером горловины, который отличается от теоретического размера горловины. Теоретическая горловина – это расстояние от места соединения двух пластин [теоретический корень] до поверхности плоского углового сварного шва. Эффективная горловина определяется как «минимальное расстояние от поверхности углового сварного шва за вычетом любой выпуклости и [фактического] корня сварного шва.”[1] Это определение подчеркивает, что выпуклые сварные швы расточительны и их следует избегать, поскольку дополнительный сварочный материал не способствует повышению прочности сварного шва. И наоборот, часто важно избегать вогнутых сварных швов, поскольку эти сварные швы имеют меньшее эффективное сечение; эти вогнутые сварные швы не будут такими прочными, как предполагалось в конструкции.

Для угловых сварных швов с плоским контуром эффективный зазор обычно больше теоретического корня из-за проплавления используемого сварочного процесса.Сварочные процессы, обеспечивающие глубокое проплавление, могут обеспечить заданную прочность сварного шва при меньших размерах сварных швов, поскольку эффективная ширина зазора такая же, как у сварного шва, имеющего меньшее проникновение в корень шва.

Важно учитывать соотношение сторон, чтобы предотвратить растрескивание при затвердевании. Соотношение сторон, аналогичное соотношению сторон экрана телевизора или компьютера, представляет собой сравнение глубины и ширины сварного шва. Глубина сварочного шва больше его ширины увеличивает риск образования трещин при затвердевании, также известного как горячие трещины.Особенно чувствительным является сварной шов, глубина которого вдвое больше ширины.

Также важно учитывать входной угол при попытке максимизировать усталостную долговечность сварных компонентов. Большой входящий угол не передает напряжение через сварной шов так же эффективно, как тот, который имеет меньший входящий угол. В результате форма выступов сварных швов может влиять на усталостную долговечность сварного шва. Самый экономичный способ повысить усталостную долговечность – это отрегулировать рабочие углы и углы хода, параметры и технику сварки для получения сварного шва оптимального контура с первого раза.

Помните, что, как и любой другой аспект сварочной операции, понимание анатомии сварного шва и геометрии соединения может быть полезным для поддержания надлежащего качества сварки, производительности и рентабельности.

Дополнительная информация: стандартные и нестандартные термины
Существует множество терминов, как стандартных, так и нестандартных, которые могут описывать анатомию сварного шва и геометрию сварного соединения. Важно знать оба набора терминов, чтобы более эффективно сообщать о сварном шве и предотвращать недоразумения.

Книга Американского общества сварщиков (AWS) «A3.0M / A3.0: Стандартные термины и определения в области сварки» включает собрание более 1400 стандартных и нестандартных терминов. AWS предпочитает стандартные условия нестандартным, хотя последние не обязательно неверны. В некоторых случаях нестандартные термины являются наиболее распространенными в отрасли, но важно знать и то, и другое, чтобы поддерживать эффективное общение с каждым, с кем вы можете встретиться. Например, корневое отверстие – это стандартный термин, а разрыв – нестандартный термин, но оба означают одно и то же.

Типичные конструкции сварных швов лучше всего описывать буквами.

Стандартные термины: сварные швы «V», «U» и «J».

Нестандартные термины: «K», сварной шов (сварной шов с двойной скосом с разделкой кромок) и «X» (сварной шов с двойным v-образным вырезом).

Знакомство с обозначениями сварных швов может быть эффективным методом сообщения (помимо стандартных или нестандартных терминов) желаемой геометрии готового сварного шва и его подготовки. Символы сварных швов можно найти в документе «AWS 2.4: Стандартные символы для сварки, пайки и неразрушающего контроля.”

[1] Американское сварочное общество, Стандартные термины и определения A3.0M / A3.0 12 ^th Ed. (Майами, Флорида: AWS, 2010)

Угловые сварные соединения – Обзор практики

Угловые сварные соединения, такие как Т-образные, внахлест и угловые соединения, являются наиболее распространенными соединениями в сварном производстве. В общей сложности на них, вероятно, приходится около 80% всех соединений, выполненных дуговой сваркой.

Вероятно, что в большом проценте других методов соединения также используется некоторая форма углового сварного соединения, включая процессы без плавления, такие как пайка, сварка твердым припоем и пайка.Последние методы выходят за рамки данной статьи.

Хотя угловой сварной шов является очень распространенным явлением, существует ряд аспектов, которые необходимо учитывать перед выполнением такого шва. В этой статье будет рассмотрен ряд тем, относящихся к угловым сварным соединениям, и есть надежда, что даже самый опытный изготовитель или сварщик в какой-то мере выиграет от этой статьи.

Типовые конструкции угловых швов показаны ниже в Рис.1 .

Рис. 1. Типовые конструкции угловых швов

Элементы углового шва

BS EN ISO 2553 использует следующие обозначения как Рис. 2 и 3 показывают.

a = толщина горловины
z = длина ножки
s = толщина горловины глубокого проникновения

Рис. 2. Филе под углом

Рис 3.Филе глубокого проникновения

Профили угловых сварных швов

Угловые швы большего размера или угловые швы увеличенного размера

Рис. 4. Размеры сварного шва в зависимости от требуемой длины полки или толщины шва

Одной из самых серьезных проблем, связанных с угловыми сварными соединениями, является получение правильного размера сварного шва в соответствии с требуемой длиной полки или толщиной шва ( Рис. 4 ).

Разработчик может рассчитать размер и учесть «коэффициент безопасности», чтобы сварной шов, указанный на производственном чертеже, был больше, чем требуется по конструктивным соображениям.

Размер сварного шва указывается с помощью соответствующего символа сварного шва.

В Великобритании размер сварного шва часто указывается путем ссылки на длину плеча «z» в стандарте EN ISO 2553, где число означает размер сварного шва в миллиметрах, как показано на Рис. 5 .

Рис. 5. Спецификация размеров сварного шва (Великобритания)

В Европе чаще встречается расчетная толщина горловины, заданная как «a» ( Рис. 6 ).

Рис. 6. Спецификация размеров сварного шва (Европа)

После выдачи чертежа в цех обычно обнаруживается, что сварщик или инспектор также применяет дополнительный коэффициент безопасности.Также часто можно услышать «добавь еще немного, и он станет сильнее».

В результате получается сварной шов увеличенного размера с длиной опоры, возможно, 8 мм, а не 6 мм, указанным проектировщиком. Эти дополнительные 2 мм представляют собой увеличение объема сварного шва более чем на 80%.

Это в сочетании с уже превышенным размером сварного шва из «запаса прочности» проектировщика может привести к получению сварного шва, который в два раза превышает объем углового шва правильного размера.

Сохраняя размер сварного шва, указанный в чертежном бюро, можно достичь более высоких скоростей сварки, что приведет к увеличению производительности, снижению общего веса продукта, расхода расходных материалов и стоимости расходных материалов.

Другое преимущество заключается в том, что в случае большинства процессов дуговой сварки небольшое увеличение скорости перемещения в большинстве случаев приводит к увеличению глубины проплавления корня, так что фактическая толщина горловины увеличивается:

Таким образом, сварной шов увеличенного размера очень дорого производить, он может не иметь «лучшей прочности», требует расточительного использования сварочных материалов и может вызвать другие производственные проблемы, включая чрезмерную деформацию.

Соединения внахлест, сваренные угловыми швами.

Как обсуждалось ранее, сварные швы с увеличенным размером являются обычным явлением, и соединение внахлест не исключение.Дизайнер может указать длину ноги, равную толщине материала, как на Рис.7 .

Рис. 7. Соединение внахлест – длина ветви

Соображения прочности могут означать, что размер углового сварного шва не обязательно должен приближаться к толщине листа. На практике сварной шов может быть дефект и по другим причинам, например:

Рис. 8. Пример, показывающий угловой сварной шов меньшего размера, который в некоторых спецификациях часто называется «без сварки»

Из-за оплавления угла верхней пластины ( рис.8 ), длина вертикального участка уменьшена, что означает, что проектное горло также было уменьшено; поэтому был получен шов меньшего размера. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы угол верхней пластины не расплавился. В идеале сварной шов должен быть на расстоянии 0,5–1 мм от верхнего угла ( Рис. 9 ).

Рис. 9. В идеале сварной шов должен быть на расстоянии 0,5-1 мм от верхнего угла

Поэтому дизайнер может указать немного меньшую длину ноги по сравнению с толщиной компонента.

Чтобы компенсировать это уменьшение толщины шва, может потребоваться задать угловой шов с глубоким проплавлением. Это количество дополнительного проплавления должно быть подтверждено соответствующими испытаниями сварных швов. Во время производственной сварки также могут потребоваться дополнительные меры контроля, чтобы гарантировать постоянное достижение этого дополнительного проплавления.

В дополнение к уменьшению толщины горловины существует вероятность возникновения дополнительных проблем, таких как перекрытие на носке сварного шва из-за большего размера сварочной ванны ( Рис.10 ) или чрезмерно выпуклая поверхность шва и, как следствие, острые зазубрины на носке шва ( Рис. 11 ).

Рис. 10. Перекрытие на носке сварного шва из-за большего размера сварочной ванны

Рис. 11. Чрезмерно выпуклая поверхность шва и, как следствие, острые выемки на носке шва

Обе потенциальные проблемы, показанные на рис. 10 и 11 , могут отрицательно повлиять на усталостную долговечность сварного соединения из-за увеличенного угла носка, который действует как большая концентрация напряжений.Корневой провар также обычно снижается в однопроходных сварных швах такой формы.

Плохая подгонка также может уменьшить толщину горловины, как в Рис. 12 . Угол вертикального компонента на эскизе преувеличенно скошен, чтобы проиллюстрировать эту точку.

Рис. 12. Толщина горловины может быть уменьшена из-за плохой подгонки

Сводка

Угловые сварные соединения – это не только наиболее часто используемые сварные соединения, но и одни из самых сложных для сварки с любой реальной степенью прочности.Угловые сварные швы требуют большего количества тепла, чем стыковое соединение такой же толщины, и у менее опытных сварщиков это может привести к отсутствию проплавления и / или дефектов плавления, которые невозможно обнаружить визуальным осмотром и другими методами неразрушающего контроля.

Угловые сварные швы не всегда открыты для объемного неразрушающего контроля, который может рассматриваться как необоснованный из-за трудностей проверки, таких как доступ к месту нахождения пленки в RT, и требующих много времени методов контроля с UT, результаты которых часто бывают трудно интерпретировать.

Методы контроля, такие как визуальный контроль, магнитное испытание и проникающее испытание, относятся только к методам осмотра поверхности. При визуальном контроле большая часть усилий тратится на измерение размера сварного шва, а не на определение других аспектов качества.

Таким образом, угловые сварные соединения намного сложнее сваривать и контролировать объемно. Часто получаемые сварные швы больше, чем они должны быть, или они могут иметь плохую форму, что может отрицательно сказаться на их эксплуатационных характеристиках.

Чтобы преодолеть эти трудности, проектировщикам необходимо точно указать наиболее подходящий размер горловины (или длину опоры, или даже оба требования), а сварочный персонал должен стремиться к достижению указанного проектного размера с осторожностью. Сами сварщики также должны быть надлежащим образом обучены и иметь достаточную квалификацию, чтобы иметь возможность поддерживать приемлемое качество сварного шва, размер сварного шва и наиболее подходящий уровень мастерства.

Эта статья была написана Марком Козенсом Ценг Фвелди из Weld-Class Solutions Ltd .

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.

Расшифровка обозначений сварных швов

Общие обозначения сварных швов и их значение

Когда сварные швы указываются на технических и производственных чертежах, загадочный набор символов используется как своего рода сокращенное обозначение типа сварного шва, его размера и другой информации об обработке и отделке. Здесь мы познакомим вас с общими символами и их значением. Полный набор символов приведен в стандарте, опубликованном Американским национальным институтом стандартов (ANSI) и Американским обществом сварки (AWS): ANSI / AWS A2.4, Символы для сварки и неразрушающего контроля.

Структура обозначения сварки

Горизонтальная линия, называемая контрольной линией, является якорем, к которому привязаны все остальные символы сварки. Инструкции по выполнению сварного шва нанизаны вдоль контрольной линии. Стрелка соединяет контрольную линию с свариваемым стыком. В приведенном выше примере стрелка показана вырастающей из правого конца опорной линии и направленной вниз и вправо, но разрешены многие другие комбинации.

Довольно часто у стыка есть две стороны, на которые указывает стрелка, и, следовательно, два потенциальных места для сварного шва. Например, когда две стальные пластины соединяются в Т-образную форму, сварка может выполняться с любой стороны штока T.

Обозначение сварного шва различает две стороны стыка с помощью стрелки и промежутков над и под контрольной линией. Сторона стыка, на которую указывает стрелка, известна (довольно прозаично) как сторона стрелки, и ее сварка выполняется в соответствии с инструкциями, приведенными под контрольной линией.Другая сторона стыка известна (даже более прозаично) как другая сторона, и ее сварка выполняется в соответствии с инструкциями, приведенными над линией отсчета. Правило, согласно которому под линией равна стороне стрелки, а над линией – другой стороне, применяется независимо от направления стрелки. Флаг, растущий на стыке опорной линии и стрелки, присутствует, если сварка должна быть сделана в поле во время возведения конструкции. Символ сварного шва без флажка указывает на то, что сварка должна выполняться в мастерской.На более старых чертежах сварной шов может быть обозначен закрашенный черный кружок на стыке между стрелкой и контрольной линией.

Открытый кружок на стыке стрелки и контрольной линии присутствует, если сварной шов должен проходить по всему стыку, как в примере ниже.

Конец символа сварного шва – это место для дополнительной информации о сварном шве. Он может содержать ссылку на процесс сварки, электрод, подробный чертеж или любую информацию, которая помогает при сварке, которая не занимает своего особого места на символе.

Виды сварных швов и их обозначения

Каждая позиция сварки имеет свой собственный основной символ, который обычно помещается рядом с центром контрольной линии (и выше или ниже нее, в зависимости от того, на какой стороне стыка оно находится). Обозначение представляет собой небольшой рисунок, который обычно можно интерпретировать как упрощенное поперечное сечение сварного шва. В нижеследующих описаниях символ показан как со стороны стрелки, так и с другой стороны.

Угловые швы

Угловой сварной шов (произносится как «fill-it») используется для выполнения соединений внахлест, угловых соединений и Т-образных соединений.Как следует из обозначения, угловой шов имеет в поперечном сечении примерно треугольную форму, хотя его форма не всегда является прямоугольным или равнобедренным. Металл сварного шва осаждается в углу, образованном сборкой двух элементов, проникает и сплавляется с основным металлом, образуя соединение. (Примечание: для наглядности рисунки ниже не показывают проплавление металла шва. Однако следует учитывать, что степень проплавления важна для определения качества сварного шва.)

Перпендикулярный участок треугольника всегда рисуется слева от символа, независимо от ориентации самого сварного шва. Размер ножки указан слева от символа сварного шва. Если две ветви сварного шва должны быть одинакового размера, дается только один размер; если сварной шов должен иметь неравные опоры (гораздо реже, чем сварной шов с равными опорами), приводятся оба размера, и на чертеже указывается, какая опора длиннее.

Длина сварного шва указывается справа от символа.

Если длина не указана, сварной шов следует разместить между указанными размерными линиями (если они указаны) или между теми точками, где может произойти резкое изменение направления сварного шва (например, на концах пластин в приведенном выше примере).

Для прерывистых сварных швов длина каждой части сварного шва и расстояние между сварными швами разделяются тире (сначала длина, затем интервал) и помещаются справа от символа углового шва.

Обратите внимание, что интервал или шаг – это не свободное пространство между сварными швами, а расстояние от центра до центра (или от конца до конца).

Швы с разделкой кромок

Сварной шов с разделкой кромок обычно используется для стыковых соединений, хотя он также часто используется в угловых соединениях, Т-образных соединениях и соединениях между криволинейными и плоскими деталями. Как следует из разнообразия обозначений сварных швов с разделкой кромок, существует множество способов выполнения сварных швов с разделкой кромок, причем различия зависят в первую очередь от геометрии соединяемых деталей и подготовки их кромок. Металл сварного шва осаждается внутри канавки, проникает и сплавляется с основным металлом, образуя соединение.(Примечание: для наглядности рисунки ниже, как правило, не показывают проплавление металла шва. Однако следует учитывать, что степень проплавления важна для определения качества сварного шва.)

Различные типы сварных швов с разделкой кромок:

Сварные швы с квадратной канавкой

Канавка образуется плотной посадкой или небольшим разделением кромок. Величина разделения, если таковая имеется, указана на символе сварного шва.

Сварные швы с V-образной канавкой

Края обеих частей имеют одинарную или двойную фаску для создания канавки.Угол V указан на обозначении сварного шва, как и расстояние в корне (если есть).

Если глубина V не равна полной толщине – или половине толщины в случае двойного V – глубина указывается слева от символа сварного шва.

Если провар сварного шва должен быть больше, чем глубина канавки, глубина рабочего горловины указывается в скобках после глубины V.

Сварные швы со скосом под кромку

Кромка одной из частей скошена, а другая остается квадратной.Перпендикулярная линия символа фаски всегда рисуется с левой стороны, независимо от ориентации самого сварного шва. Стрелка указывает на деталь, которая должна быть снята фаской. Это дополнительное значение подчеркивается разрывом линии стрелки. (В разрыве нет необходимости, если проектировщик не предпочитает, какая деталь будет обрабатывать кромку, или если деталь, подлежащая обработке, должна быть очевидна для квалифицированного сварщика.) Угол и глубина обработки кромки, эффективное горло и разделение на кромке корень описаны с использованием методов, описанных в разделе о V-образной канавке.

Сварные швы с U-образной канавкой

Края обеих частей обработаны вогнутыми. Глубина обработки кромки, эффективная горловина и разделение у корня описаны с использованием методов, описанных в разделе о V-образных канавках.

Сварные швы с J-образной канавкой

Кромка одной из частей обработана вогнутой, а другая – левой квадратной. Для сварного шва с U-образной канавкой это то же самое, что сварка со скосом с канавкой для сварки с V-образной канавкой. Как и в случае со скосом, перпендикулярная линия всегда проводится с левой стороны, а стрелка (с изломом, если необходимо) указывает на деталь, кромку которой обрабатывают.Глубина обработки кромки, эффективная горловина и разделение у корня описаны с использованием методов, описанных в разделе о V-образных канавках.

Сварные швы с отбортовкой и канавкой

Обычно используется для соединения двух закругленных или изогнутых деталей. Предполагаемая глубина самого сварного шва указана слева от символа, а глубина сварного шва указана в скобках.

Сварной шов с развальцовкой под углом

Обычно используется для соединения круглой или изогнутой детали с плоской частью. Как и в случае с отбортовкой-V, глубина канавки, образованной двумя изогнутыми поверхностями, и предполагаемая глубина самого сварного шва указаны слева от символа, а глубина сварного шва указана в скобках.Перпендикулярная линия символа всегда рисуется с левой стороны, независимо от ориентации самого сварного шва.

Общие дополнительные символы, используемые для сварных швов с разделкой кромок, – это символы с переходом расплава и опорный стержень . Оба символа указывают на то, что полное проплавление стыка должно быть выполнено односторонним швом с разделкой кромкой. В случае сквозного плавления основание должно быть усилено наплавленным металлом с обратной стороны соединения. Высота арматуры, если она критична, указывается слева от символа сквозного плавления, который помещается поперек контрольной линии от основного символа сварного шва.

Когда опорный стержень используется для достижения полного проплавления стыка, его символ помещается поперек контрольной линии от основного символа сварного шва. Если стержень должен быть удален после завершения сварки, в символе стержня основы ставится буква «R». Символ опорной планки имеет ту же форму, что и символ заглушки или пазового сварного шва, но контекст всегда должен прояснять назначение символа.

Электрозаклепка и щелевые швы

Электрозаклепка и Щелевые сварные швы используются для соединения элементов внахлест, в одном из которых есть отверстия (круглые для электрозаклепки, удлиненные для щелевых сварных швов).Металл сварного шва осаждается в отверстиях, проникает и сплавляется с основным металлом двух элементов, образуя соединение. (Примечание: для наглядности рисунки ниже не показывают проплавление металла шва. Однако следует учитывать, что степень проплавления важна для определения качества сварного шва.) Для электрозаклепочных швов диаметр каждая вилка указывается слева от символа, а расстояние между вилкой (шаг) указывается справа. Для сварных швов с пазами ширина каждого паза указывается слева от символа, длина и шаг (разделенные тире) указываются справа от символа, а подробный чертеж указывается в хвостовой части.Количество заглушек или прорезей указано в скобках над или под символом сварного шва.