Катет сварочного шва: На что влияет катет сварного шва

alexxlab | 04.06.2023 | 0 | Разное

На что влияет катет сварного шва

При сварке ответственных конструкций большое внимание уделяется катету сварного шва. На заводах и предприятиях этот параметр проверяется отдельно и изделие могут признать негодным и отправить на переделку, что повлечет потерю времени и финансовые расходы. Здесь мы рассмотрим, что такое катет шва, как его правильно рассчитать и проверить.

• В каких швах бывает катет
• Что такое катет сварочного шва
• Выбор катета
• Расчет катета шва
• Последствия неправильного вычисления катета
• Что влияет на катет сварного шва
• Проверка качества шва

В каких швах бывает катет

Геометрия сварных соединений зависит от способа стыковки двух сторон между собой. При сварке пластин встык (на горизонтальной, вертикальной, потолочной поверхности) на месте соединения образуется валик. Для оценки качества шва измеряют его высоту, ширину, а методом разрушающего контроля или при помощи рентгена смотрят глубину провара.

Катета здесь нет.

Катет встречается только на угловых и тавровых соединения. Положение деталей в пространстве не имеет значения. При угловом шве, определить его высоту довольно сложно, поскольку нет плоскости, от которой можно оттолкнуться. Поэтому для оценки качества таких соединений измеряют ширину шва, катет и глубину провара (методами разрушающего и неразрушающего контроля).

Что такое катет сварочного шва

Катет шва — это две стороны треугольника, расходящиеся от прямого угла. По сути, катет здесь имеет такое же определение, что и в школьной геометрии. В идеале, чтобы такой треугольник был равнобедренным, тогда одинаковая часть наплавленного металла ложится на каждую сторону. Это обеспечивает наилучшее удержание деталей и прочность соединения.

Понятие катета сварного шва применимо ко всем видам сварки. Достичь определенного катета при соединении можно покрытым плавящимся электродом (ММА), горелкой полуавтомата (MIG/MAG), неплавящимся вольфрамовым стержнем и горелкой аргоновой сварки (TIG).

Поскольку в угловом и тавровом соединении всегда два катета (на вертикальной и нижней поверхности заготовок), при измерении, для удобства, их иногда обозначают как К1 и К2. В хорошем шве К1 и К2 равны.

Выбор катета

Сама поверхность сварочного шва на угловых соединениях бывает:

1. Выпуклой — валик выступает наружу, иногда превышая длину самого катета. Внешне такой шов выглядит мощно, но увеличенное количество наплавленного металла ведет к образованию внутренних напряжений. Из-за этого изделие склонно к деформациям, особенно, если его стенки 2-3 мм.

2. Вогнутой

   — поверхность шва изогнута внутрь и расположена ниже высоты катета. Чтобы получить такую форму, требуется увеличить силу тока и быстрее вести электрод или горелку. На полуавтомате стоит повысить индуктивность, чтобы процесс отделения капли стал более плавным. Это увеличивает глубину проплавления и содействует вогнутой поверхности шва.

3. Ровной — между сторонами углового соединения почти ровная, косая плоскость поверхности шва. Такое получается реже, но все же возможно. Этот вариант более удобен для механической обработки стыков — мало счищать наплавленного металла и оснастка шлифовальной машины захватывает сразу всю поверхность.

Под катетом в каждом случае подразумевается длина (на горизонтальной части заготовки) и высота (на вертикальной части заготовки) стороны треугольника, начинающаяся от корня шва. По-другому, это расстояние от кромки (наружной границы) шва до поверхности другой детали.

Кажется, чем больше катет, тем лучше, но это не так. Большой катет сварного шва создает напряжения в соединении и ведет к выворачиванию конструкции. Увеличивается площадь нагрева детали. Изделие может сильно повести. Большой катет — это всегда перерасход материала (электродов, сварочной или присадочной проволоки), задержка по времени. Создание шва большой высоты требует длительного удержания дуги на одном месте, что ведет к выгоранию легирующих элементов и более скорой коррозии. Поэтому катет следует рассчитывать правильно для каждой конструкции.

Расчет катета шва

Поскольку угловой сварочный шов похож в сечении на треугольник, узнать высоту и длину его сторон можно при помощи геометрической формулы, задействовав математические способности. Расчет производится по формуле:

T=S*cos45º

Приведенные составляющие расшифровываются так:

T — величина катета шва, которую мы пытаемся вычислить

S — ширина валика (в геометрии — гипотенуза треугольника)

cos45º — это стандартное значение с коэффициентом 0.7

Произведем расчет катета сварного шва на практике. Например, у нас угловое соединение с шириной валика 5 мм. Подставляем это значение в формулу и получаем 5*0. 7=3.5 мм. Значит катет шва составляет 3.5 мм. Эта формула применима, когда наплавленный металл равномерно лежит на каждой стороне углового соединения.

Опытным путем были установлены оптимальные параметры сварочного шва для каждой толщины металла. Если их придерживаться, то получится прочное соединение без перерасхода присадочного материала. Представляем характеристики сварочного шва в таблице.

Толщина заготовок, мм	Тип соединения	Минимальный катет шва, мм
4-5	Тавровое с двухсторонним проваром	4
6-10	Тавровое с двухсторонним проваром	4-5
11-16	Тавровое с двухсторонним проваром	4-6
17-22	Тавровое с двухсторонним проваром	5-7
23-32	Тавровое с двухсторонним проваром	6-8
4-5	Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром	5
6-10	Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром	6
11-16	Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром	7
17-22	Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром	8
23-32	Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром	9

Как видно, размер катета составляет от 30 до 100% от толщины детали — чем тоньше заготовка, тем ближе величина катета к показателю ее сечения.

При сварке деталей с разной толщиной катет выбирается по большему показателю. Например, если вы свариваете заготовки сечением 5 и 10 мм с проваром только с одной стороны, катет шва должен быть 6 мм (берется из расчета, как будто две стороны имеют толщину 10 мм). Если ориентироваться на тонкую сторону, то получится слабое усиление на толстом металле и соединение будет ненадежным. Но в таком случае важно правильно выбрать силу тока и варить с определенной техникой ведения дуги.

Последствия неправильного вычисления катета

Негативные последствия большого катета мы уже рассмотрели. Второй распространенной ошибкой является слишком маленький катет шва. Тогда на сторонах оказывается мало наплавленного металла, что уменьшает силу соединения. При изломе или вибрации конструкция может не выдержать нагрузки и шов треснет. Хотя малый катет экономит расходные материалы, он допустим только на неответственных соединениях (мангал, стол и пр.).

Еще одна ошибка сварщиков — несимметричный катет. Чаще всего бывает нижняя полка шва слишком широкая, а верхняя — чрезмерно короткая. Получается это при неправильной технике или выборе режима сварки, ведь расплавленный металл под действием силы тяжести стекает вниз. Шов выглядит широким, но лишь немного находит на вертикальную сторону, поэтому она держит слабо и не рассчитан на серьезные нагрузки.

Что влияет на катет сварного шва

На формирование катета шва угловых и тавровых соединения влияет ряд факторов:

1. Направленность горелки или электрода. Если варить угловые швы с удержанием электрода или горелки под углом 45º, то жидкий металл под действием силы тяжести стечет на нижнюю полку, занизив вертикальный катет. Опытные сварщики в таком случае изменяют угол на 20-30º, направляя конец электрода на вертикальную поверхность. Так получается изменить высоту катета, добиться равностороннего треугольника в сечении шва.

2. Положение изделия в пространстве. Получить равномерный шов на угловом соединении легче, разместив изделие “в лодочку”. Тогда поверхность сварочной ванны получается ровной, металл никуда не стекает и одинаково покрывает обе соединяемые стороны.

3. Скорость ведения дуги. При быстром проведении шов получается узким, а катет нередко малым. Сварка с задержкой ведет к увеличению высоты шва и росту катета. Скорость сварки нужно подбирать на черновой заготовке, попробовав разные варианты, и только потом переходить на сварку ответственного изделия.

4. Сила тока. Малая сила тока содействует наложению присадочного металла сверху, без глубокого проплавления. Катет получается большой, но качество соединения при этом плохое. Слишком высокий сварочный ток ведет к глубокому проплавлению, но увеличивает текучесть металла, содействует подрезам на вертикальной стороне, что тоже является дефектом.

5. Индуктивность. Определяет скорость переноса капли расплавленного металла при полуавтоматической сварке. Правильные настройки помогают хорошо прогреть деталь, наложить аккуратный шов, снизить разбрызгивание.

6. Характеристики присадочного металла. Если стержень плавящегося электрода или проволока полуавтомата имеют высокотемпературные добавки, то сварочная ванна получается более густая, что ведет к росту катета. Низкотемпературные сплавы растекаются быстрее, снижая высоту катета шва.

Проверка качества шва

На заводах и других предприятиях, где производится сварка ответственных конструкций, предъявляются строгие требования к получаемым швам. Они не должны содержать подрезы, поры, непровары, трещины, наплывы. Нередко сварщики получают прямые указания, какой катет требуется (например, все швы должны быть с катетом 6 или 8 мм). Несоблюдение требования ведет к замедлению производства, выговорам и денежному взысканию.

После сварки нужно проверить качество шва, включая катет. Чтобы не заниматься постоянными вычислениями, есть универсальные приборы и инструменты. Рассмотрим все существующие способы.

Неразрушающий контроль

Замер катета шва проводится очень быстро при помощи калибромера. Инструмент с вырезами упирается в стенку изделия и вторым концом наставляется на границу шва. Это показывает катет одной стороны. Перевернув калибромер наоборот и приставив к другой стенке, получаем второй катет.

Второй способ проверки катета — прикладывание стандартного шаблона. Это набор пластин с вырезами на торце. Форма выреза имеет разную ширину и линию гипотенузы. Рядом с каждым торцом выгравирована пометка со значением катета. Поочередно прикладывая торцы шаблона к созданному шву, подбирают наиболее подходящий по ширине и высоте поверхности. Найдя соответствующий, получают значение его катета.

Остальные параметры шва проверяют при помощи:

1. рентгеновского излучения;
2. ультразвукового обследования;
3. гидравлического давления;
4. раствора аммиака, керосина;
5. внешнего контроля визуальным путем;
6. воздушного давления;
7. магнитографического способа;
8. капиллярного контроля.

Разрушающий контроль

Точно определить катет сварного шва можно на заготовке, срезав край соединения, чтобы получить доступ к его сечению. Прочертив прямую линию по наружным плоскостям сторон, легко измерить грани полученного треугольника.

Среди других методов разрушающего контроля, показывающего качество соединения (методы не относятся к проверке катета) бывают:

1. просверливание шва;
2. давление на сжатие сторон;
3. давление на разведение сторон;
4. выкручивание сторон.

Понимая, что такое катет сварного шва, зная его оптимальные параметры, зависящие от толщины металла, получится выполнять качественные соединения. После сварки вы сможете проверить катет на вертикальной и нижней сторонах, чтобы убедиться в соответствии требованиям.

Ответы на вопросы: на что влияет катет сварного шва

Какой шаблон выбрать для измерения катета шва?

СкрытьПодробнее

Большинство сварщиков пользуются шаблоном УШС-2, содержащим 3 пластины с двумя выемками на каждой. Он позволяет замерить катет в диапазоне от 4 до 14 мм.

Можно ли проверить катет шва прибором Ушерова-Маршака?

СкрытьПодробнее

Хотя в некоторых инструкциях к инструменту сказано, что можно, но у него нет такой функции. Он показывает высоту валика углового шва, а это не катет.

Как размер катета обозначается на чертежах по сварке?

СкрытьПодробнее

На чертежах для сварщиков значение катета помечается рисунком равнобедренного треугольника, лежащем на левом боку. Рядом прописывается цифра, указывающая на количество миллиметров.

Как добиться глубокого проплавления при малом катете?

СкрытьПодробнее

Иногда, при сварке толстого металла 5-10 мм, для высокого катета просто нет места (рядом близко расположены другие жесткие элементы конструкции или сварка ведется через узкое монтажное отверстие, ограничивающее угол установки электрода). Тогда следует выполнить углубленную V-образную разделку кромок или оставить между сторонами зазор в 2-3 мм, дав затечь расплавленному металлу внутрь соединения.

Как связаны между собой предел текучести стали и катет шва?

СкрытьПодробнее

Чем выше предел текучести свариваемого металла, тем больше должен быть катет шва. Обычно разделяют значения до 400 МПа и 400-500 МПа.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

Вернуться к списку

Катет сварного шва: правила расчета и выбора

• Главная >
• Блог >
• Катет сварного шва: правила расчета и выбора

14.09.2022

Сварка

Время чтения: 6 минут

Редакция сайта VT-Metall

Сохранить статью:

Из этого материала вы узнаете:

• Определение катета сварного шва
• Расчет катета сварного шва
• Измерение катета сварного шва
• Правила выбора катета сварного шва
• Факторы, влияющие на катет сварного шва
• Проверка качества сварного шва

Катет сварного шва наряду с другими параметрами (высотой, длиной, шириной и т. д.) определяет качество всего соединения. От правильности его расчета зависит, насколько прочным получится стык и сможет ли изделие выполнять свои функции.

Несмотря на кажущуюся простоту расчета, при выборе катета имеются свои «подводные камни». В нашей статье мы расскажем, в чем важность этого параметра, рассмотрим способы его вычисления, а также разберем ошибки, которые связаны с величиной катета сварного шва.

Определение катета сварного шва

Сварка позволяет создать прочное соединение на изделии из металла, способное служить долгие годы. Однако при формировании швов важно учитывать целый ряд нормативов. Так, катет сварного шва определяет, смогут ли тяжелые металлоконструкции крупных размеров справляться с постоянными эксплуатационными нагрузками.

Но, прежде чем разбираться, как определить катет сварного шва, следует понять, о чем идет речь, и какие функции ложатся на катет в конструкциях.

Правильно выполненное угловое сварное соединение в разрезе имеет форму равнобедренного треугольника. А расстояние от начала одного стыкового соединения до конца второго и является его катетом. Иначе говоря, так называют длину плоскости наибольшего треугольника, имеющего равные стороны и не выходящего за пределы поперечного сечения.

 

Размер катета определяет прочность сварного шва. Допустим, при данном минимальном показателе не стоит ждать высокой прочности, что объясняется малой площадью сечения.

Тогда как слишком большое значение чревато деформацией металла, связанной с увеличением объема наплавки. Кроме того, большая величина вызывает увеличение энергозатрат в процессе сварки.

Расчет катета сварного шва

Сечение углового сварного шва близко по форме к треугольнику, поэтому вычислить высоту и длину его сторон можно таким образом:

T = S × cos45°,

где:

T – искомая величина катета сварного шва;

S – ширина валика/гипотенуза треугольника;

cos45° – стандартное значение, имеющее коэффициент 0,7.

Разберем расчет на примере. Допустим, есть угловое соединение, у которого валик имеет ширину 5 мм. Тогда вычисление выглядит таким образом: 5 × 0,7 = 3,5 мм. То есть катет равен 3,5 мм.

Стоит отметить, что данная формула может использоваться, если наплавленный металл равномерно закрывает обе стороны углового соединения.

На данный момент установлены точные параметры сварного шва для деталей любой толщины – все показатели были получены опытным путем. Чтобы сформировать прочное соединение и не допустить перерасхода присадки, рекомендуется придерживаться таких показателей:

4-5

Тавровое с двухсторонним проваром

4

6–10

Тавровое с двухсторонним проваром

4-5

11–16

Тавровое с двухсторонним проваром

4-6

17–22

Тавровое с двухсторонним проваром

5-7

23–32

Тавровое с двухсторонним проваром

6

4-5

Тавровое с односторонним проваром/угловое с односторонним проваром

5

6–10

Тавровое с односторонним проваром/угловое с односторонним проваром

6

11–16

Тавровое с односторонним проваром/угловое с односторонним проваром

7

17–22

Тавровое с односторонним проваром/угловое с односторонним проваром

8

23–32

Тавровое с односторонним проваром/угловое с односторонним проваром

9

Получается, что катет сварного шва имеет величину в 30-100% от толщины заготовки, и чем последняя тоньше, тем он ближе по размеру к сечению детали. Если необходимо соединить элементы различной толщины, при выборе катета учитывают больший показатель.

Так, сваривая детали сечением 5 и 10 мм с проваром с одной стороны, необходимо обеспечить катет в 6 мм. Во время подобной операции считают, что толщина обеих сторон составляет 10 мм.

Если за основу брать характеристики тонкой стороны, усиление на толстом металле окажется слабым и получится ненадежное соединение. Правда, не менее важно грамотно подобрать силу тока и вести дугу в соответствии с определенной техникой.

Помимо большого катета шва сварного соединения, слишком маленький тоже становится проблемой неопытных сварщиков. Здесь на кромках остается недостаточно наплавленного металла, из-за чего снижаются прочностные характеристики соединения. Поэтому при изломе или вибрации шов треснет, не справившись с нагрузкой.

Хотя малый катет позволяет сократить количество необходимых расходников, он подходит лишь для неответственных соединений, допустим, при изготовлении мангала, стола, пр.

Другая распространенная ошибка – формирование несимметричного катета, где нижняя полка шва оказывается очень широкой, а верхняя – короткой. Это объясняется ошибкой при выборе техники и режима, из-за чего горячий металл просто стекает вниз.

Внешне шов выглядит широким, но на самом деле он только немного находит на вертикальную сторону. В результате соединение неспособно выдерживать значительные нагрузки.

Измерение катета сварного шва

При определении интересующего нас показателя используют различные шаблоны по высоте катета (если в чертеже для обозначения катета сварного шва использована буква «z»), по толщине шва (если обозначен как «а») или по длине гипотенузы (отсутствуют обозначения).

Стоит пояснить, что гипотенузой называется самая длинная сторона прямоугольного треугольника, расположенная напротив прямого угла. Во время сварочных работ роль гипотенузы играет лицевая часть шва.

Шов может иметь разные виды усиления. Для замера катета с любым усилением чаще всего применяют универсальные шаблоны, такие как WG01, WG1, WG2+. Указанные шаблоны измеряют длину катета сварного шва, не затрагивая усиление, то есть гипотенузу.

Немного менее удобны шаблоны с плоскими гранями, так как предполагают определение размеров катета за счет измерения гипотенузы. Недостаток этого подхода кроется в том, что он не позволяет измерять шов с усилением или валиком. Поэтому для оценки длины катетов на усиленных швах выбирают шаблоны, которые имеют вогнутую сторону или гипотенузу.

Либо замеры могут производиться по толщине шва при помощи шаблона Ушерова-Маршакова, если в чертеже перед размером стоит «a».

Правила выбора катета сварного шва

От катета зависит надежность конструкции, поскольку он влияет на площадь соединения элементов и наливочного материала. При грамотном выполнении сварочных работ нагрузка равномерно распределяется по всей площади контакта деталей, благодаря чему изделие справляется, например, с сильными ударами.

Однако не стоит полагать, что большой шов – это гарантия высокой надежности. Помимо этого, требуются подробные расчеты нагрузок, не допускается перенапряжение металла, в противном случае есть риск, что деталь согнется и станет непригодной для дальнейшей эксплуатации.

А значит, сварочный стык должен выбираться под конкретные задачи и свариваемые материалы. Поэтому, задавая размеры катета сварного шва, нужно знать, какие характеристики от него требуются. Основным показателем является форма: важно, чтобы соединение было однородным, равномерным – проверить эти свойства можно просто визуально.

Если говорить подробнее, хороший шов имеет одинаковую высоту и ширину по всей площади контакта. Тогда нагрузки равномерно распространяются вдоль всего соединения.

Говоря о таком свойстве, как однородность, важно учитывать, что материалы, имеющие разный состав, обычно плохо свариваются. Избежать дефектов позволяет правильный выбор электродов.

Также необходимо, чтобы шов имел правильное геометрическое расположение и максимально охватывал соединяемые заготовки.

Глубина провара является еще одним значимым показателем, ведь если детали не контактируют по всей доступной площади, изделие не справится с серьезными нагрузками.

Специалисты заранее просчитывают все характеристики стыка, добиваясь таким образом максимальной прочности конструкции. Чтобы работать по аналогичной схеме, важно уметь рассчитать катет сварного шва – тогда удастся задать ему нужные параметры и выбрать необходимый подход к проведению работ.

Шов рассчитывают на основании типа обрабатываемых заготовок, точнее, учитывают все параметры материалов, такие как размеры, ширина, пр. Нужно понимать, что от толщины и длины изделия зависят его стойкостные характеристики.

Длина считается основным показателем при расчете и выборе типа шва, ведь она влияет на прочность соединения. Если длина достаточно большая, возрастает расход материалов изделия, а также становится возможной их деформация.

Избежать дефектов получится, создав качественное и надежное металлическое изделие при помощи шаблонов – обычно достаточно универсального образца.

Факторы, влияющие на катет сварного шва

Катет угловых и тавровых сварных швов зависит от таких особенностей:

• Направленность горелки/электрода. Когда при формировании угловых швов электрод или горелку держат под углом 45°, расплавленный металл стекает на нижнюю полку, вызывая занижение вертикального катета. Чтобы изменить высоту катета, получить правильный треугольник в сечении шва, рекомендуется выбрать угол в пределах 20–30°, направив конец электрода на вертикальную поверхность.
• Размещение конструкции. Шов на угловом соединении с большей вероятностью получится равномерным, если изделие будет находиться в положении «в лодочку». Это позволяет обеспечить ровную поверхность сварочной ванны, ведь металлу некуда стекать, поэтому он одинаково покрывает кромки обеих заготовок.
• Скорость перемещения дуги. Слишком быстрое движение приводит к образованию узкого шва с маленьким катетом. За счет сварки с задержкой добиваются увеличения катета и высоты шва. Лучше всего подбирать скорость на черновой заготовке, чтобы иметь возможность проверить разные варианты и после этого браться за работу на ответственной конструкции.
• Сила тока. Недостаточный показатель приводит к поверхностному наложению присадки, не обеспечивая полноценного проплавления металла. В итоге соединение оказывается ненадежным, несмотря на значительный катет сварного шва. Избыточная сила тока обеспечивает глубокое проплавление, однако приводит к повышенной текучести металла. Из-за этого на вертикальной стороне образуются дефекты, которые называются подрезами.
• Индуктивность. Данный показатель определяет скорость переноса капли расплавленного металла во время сварки полуавтоматом. При помощи грамотной настройки удается качественно прогреть заготовку, наложить аккуратный шов, параллельно снизив количество брызг металла.
• Свойства присадки. При наличии в стержне плавящегося электрода или проволоки полуавтомата высокотемпературных добавок получается более густая сварочная ванна, а это влечет за собой увеличение размеров катета сварного шва. Тогда как низкотемпературные сплавы быстрее растекаются, что приводит к снижению интересующего нас показателя.

Проверка качества сварного шва

Невозможно добиться надежного, крепкого соединения лишь благодаря правильному расчету размеров катета сварного шва. Необходимо также соблюдать технологию работ, отслеживать, чтобы шов по всей длине был однородным и равномерным.

Убедиться в прочности и большом сроке службы соединения можно при помощи нескольких методов, среди которых наиболее популярными считаются:

• Разрушающий. Испытания осуществляют на специальных макетах, что позволяет оценить прочность стыков и всей конструкции. Для этого изделие подвергают повышенным механическим нагрузкам, химическим, металлографическим исследованиям, пр.
• Неразрушающий. Сюда входит визуальный осмотр, проверка при помощи магнитных волн, ультразвука и иных приборов.

Рекомендуем статьи

• Типы сварных швов: отличия от соединений и описание разновидностей
• Чем отличаются металлы от неметаллов: физические и химические свойства
• Сталь Х12МФ: характеристики, состав, производство

Для проведения визуального контроля мастеру не требуются специальные навыки или дорогостоящее оборудование. Однако данный метод не позволяет выявить все проблемы. Чтобы не допустить формирования дефектов на сварочном шве, стоит выполнять такие рекомендации:

• в месте проведения сварочных работ недопустим сквозняк, сильный ветер, так как подобные условия чреваты формированием пористого шва;
• не превышайте допустимую силу сварочного тока, чтобы не нарушить структуру металла;
• зазор подбирается в соответствии с толщиной обрабатываемого металла;
• работайте с короткой дугой;
• не допускайте попадания воды на металл или электроды, используя постоянный ток;
• шов должен иметь одинаковую ширину по всей своей длине, ведь даже небольшие отклонения приводят к неравномерному распределению нагрузок и повышенному риску растрескивания соединения с его дальнейшим полным разрушением;
• важно, чтобы глубина провара была равномерной, иначе вероятны внутренние трещины;
• при выборе электродов учитывайте их диаметр и состав, ведь, например, для выпуклых валиков необходимы расходники, обеспечивающие вязкую и густую консистенцию металла – жидкий расплав приведет к формированию вогнутой линии.

Выбранный режим влияет на качество сварки и форму соединения между заготовками. Чтобы увеличить глубину и сократить ширину шва, необходимо передвигать электрод с большей скоростью. Если нужно уменьшить глубину и увеличить ширину, стоит изменить напряжение.

Эти несложные советы вместе с правильными расчетами катета сварного шва позволяют добиться высокого качества и значительной прочности соединений.

Читайте также

20.04.2023

Электродуговая сварка: преимущества и недостатки, виды и особенности

Подробнее

17.04.2023

Шлифовка металла: методы, виды

Подробнее

13.04.2023

Структура стали после закалки: виды и технологии термообработки

Подробнее

10.04.2023

Сварочная ванна: советы по ее идеальной отработке

Подробнее

07.04.2023

Какие соединения относятся к резьбовым: разновидности и функции

Подробнее

04.04.2023

Высокоуглеродистая сталь и ее особенности

Подробнее

31. 03.2023

Температура закалки стали: какой должна быть

Подробнее

29.03.2023

Плазмотрон: устройство, виды, задачи

Подробнее

Угловой сварной шов – mewelding.com

Эта статья посвящена угловым швам: что такое угловой шов, какой размер электрода следует использовать, сколько проходов следует использовать и т. д. Некоторые термины, связанные с угловыми швами, были указаны выше. фигура. Некоторая информация об угловых сварных швах, относящаяся к разделу IX ASME, была включена на последних этапах этой статьи.

Раздел IX в основном посвящен следующим вопросам: что означает размер скругления в разделе IX? Указывает ли он на размер стороны углового сварного шва? Или размер горла? Как аттестовать сварщика для выполнения угловых швов на кодированных работах? Как квалифицировать WPS для выполнения угловых сварных швов в соответствии с разделом IX ASME?

Что такое угловой шов?

Номенклатура углового сварного шва

Размер ноги филе

корень филе

лицо филе

Палец на ноге

Горло

Как обозначить угловой сварной шов на чертеже?

Прочность углового шва

Что такое прерывистый угловой шов?

Какой размер электрода следует использовать для угловых сварных швов?

Как квалифицировать сварщика для угловой сварки?

Квалификация WPS для углового сварного шва

Что означает размер филе? Размер горла или длина ног?

Осмотр углового сварного шва

Что такое угловой шов?

A  угловой шов  – это треугольный сварной шов, используемый для соединения двух поверхностей, расположенных примерно под прямым углом друг к другу. т. е. соединения внахлестку, тройники и угловые соединения обычно свариваются угловыми швами. Угловой сварной шов может быть выполнен между двумя пластинами, что приводит к тройниковому соединению, угловому соединению или соединению внахлестку; или его также можно сделать между двумя трубами, что приведет к круглому сварному шву.

Форма сварного шва обычно треугольная, а поверхность может быть плоской, выпуклой или вогнутой в зависимости от техники, используемой сварщиком. Угловые сварные швы плоской формы иногда также называют угловыми.

Угловой шов требует гораздо меньшей подготовки соединения, чем шов с разделкой кромок, и поэтому является экономичным и быстрым вариантом соединения металлов, когда прочность соединения не является критическим требованием.

Угловой сварной шов должен иметь длину стороны, равную толщине листа до 3/8-дюймового листа. Для листов толщиной 3/8 дюйма и более требуется минимальная длина катета 3/8 дюйма для всех сварных швов. Угловой шов также является одним из типов сварных швов, который используется для выполнения раструбных сварных швов.

Связанный: Сварка встык и сварка внахлест: чем они отличаются?

Номенклатура углового сварного шва

Любой угловой сварной шов состоит из пяти отдельных областей: носок, лицевая сторона, горловина, корень и ножка. Давайте посмотрим на каждый из них.

Номенклатура угловых сварных швов

Размер сторон угловых швов

Как показано на рисунке выше, сторона представляет собой распространение металла сварного шва вдоль сторон двух основных металлов, выровненных перпендикулярно друг другу. Размер филе, обычно указанный в нормах и стандартах, относится к этой длине ноги. См. небольшое обсуждение в конце этой статьи по этому поводу.

Корень скругления

Это самая глубокая часть сварного шва в основных металлах. Правильно выполненный угловой шов обеспечивает хорошее сплавление корня. Хорошее сплавление корня означает полное и одинаковое проплавление обоих основных металлов без образования зазоров в углах.

Сторона скругления

Как показано цифрой 3 на рисунке выше, это часть, видимая наблюдателю, расположенная вдоль гипотенузы прямоугольного треугольника.

Носок

Это самая дальняя часть сварного шва по длине плеча. Неправильная сила тока приводит к подрезам в этой области. Качественное скругление гарантирует отсутствие подрезов и плавное слияние скругления с основным металлом в области носка.

Горловина

Это кратчайшее расстояние от угла соединения до гипотенузы прямоугольного треугольника. Его размер можно считать равным 0,707 длины ножки филе. Неофициальное эмпирическое правило гласит, что горловина должна быть как минимум равна толщине основного металла.

Как обозначить угловой сварной шов на чертеже?

Правильное указание угловой сварки важно для того, чтобы сварщик понял, что имел в виду проектировщик. Как и другие сварные швы, обозначение состоит из треугольника, показанного над контрольной линией. Просто рядом с треугольником написана цифра, обозначающая размер скругления. Обычно это одно число.

Однако иногда этот номер можно встретить и в формате y x z. Это указывает на то, что скругление имеет неравные длины катетов. Число у «y» указывает длину вертикального участка, а число у z указывает длину горизонтального участка.

Треугольник может располагаться над опорной линией или под ней, или по треугольнику с обеих сторон. На американских чертежах треугольник на вершине опорной линии указывает, что скругление должно быть выполнено на стороне, противоположной линии стрелки.

Если треугольник показан на нижней стороне опорной линии, это означает, что скругление должно быть выполнено на стороне стрелочной линии. Треугольник на оба сторон опорной линии указывает, что скругление должно быть выполнено на с обеих сторон .

На некоторых чертежах эта путаница между «стрелкой» и «другой стороной» предотвращается использованием двух линий: одной базовой линии, как обычно, сопровождаемой пунктирной линией непосредственно под ней. Если показан треугольник, охватывающий пунктирную линию, это означает, что угловой шов необходимо выполнить на противоположной стороне. Если треугольник выполнен на сплошной линии, это означает, что скругление необходимо выполнить со стороны стрелки.

Кружок на пересечении контрольной линии и линии стрелки указывает, что скругление должно быть выполнено по всему периметру .

Иногда можно увидеть флаг, установленный на пересечении линии стрелки и контрольной линии. Это указывает на то, что сварка должна быть выполнена в поле .

Иногда небольшая кривая рядом с треугольником указывает, должно ли скругление иметь выпуклую/вогнутую/плоскую форму.

Иногда на стороне гипотенузы треугольника пишут число. Указывает длину углового шва. Если за этим числом в скобках следует другое число, это указывает на прерывистый шов, а число в скобках указывает на шаг.

Некоторые производители помимо треугольника также указывают прочность галтели, хотя такая практика встречается не так часто.

Обозначения на чертеже углового сварного шва

Прочность углового сварного шва

Размер шейки является определяющим фактором прочности углового соединения.

Обычно угловой шов имеет одинаковую длину катетов. В таком случае лицевая сторона скругления расположена под углом 45° к горизонтали, а горловина равна 0,707 длины штанины. В этом случае размер скругления можно указать, указав только один размер, который будет указывать размер стороны скругления.

Однако иногда угловые сварные швы имеют разную длину катетов. В таком случае обе длины ног должны быть указаны отдельно. В этом случае поверхность скругления не лежит под углом 45°. Размер горловины не равен 0,707 длины ноги, его нужно рассчитывать отдельно.

Прочность углового шва зависит от размера шва. Горловина – это кратчайшее расстояние между корнем филе и его поверхностью. Армирование следует игнорировать при расчете прочности. Корневое проникновение также не учитывается при расчете прочности, если не используется процесс глубокого проникновения.

Когда используется процесс глубокого проникновения, дополнительное проникновение также может учитываться при расчете прочности. Это может позволить уменьшить размер филе. Однако делать это следует только при условии дополнительного провара по всей длине шва, а работа строго контролируется технологическим процессом.

На следующем рисунке показаны нормальные угловые швы с одинаковым размером катета, угловые швы с неодинаковым размером и угловые швы с глубоким проплавлением.

Когда требуется увеличить прочность углового соединения, можно увеличить размер шва. Однако следует иметь в виду, что увеличение диаметра шва также влечет за собой увеличение веса металла шва. Например, если горловина удваивается, вес металла шва, который необходимо наплавить, увеличивается в 4 раза!

Это показано на рисунке ниже. Размер горловины в угловом соединении 2 ^и в два раза больше, чем в угловом соединении 1 ^st . Это удваивает прочность сварного шва. Однако обратите внимание, что 1 ^st скругление содержит один треугольник, а 2 ^nd скругление содержит четыре треугольника одинакового размера! Большая площадь поперечного сечения сварного шва приводит к большему объему сварного шва и, следовательно, к большему весу сварного шва, который необходимо наплавить.

Однако размер скругления для различных работ определяется не только теоретическими расчетами конструкции. В него также входит много практических соображений. Прерывистые скругления иногда используются, когда код диктует требования, или из практических соображений — вместо проектных расчетов.

Для прерывистых сварных швов помимо размера галтели указываются шаг и длина галтели. Однако следует избегать указания прерывистых сварных швов с большим размером галтели. Например, угловой шов размером 3/8 дюйма (9,5 мм), длиной 2 дюйма (50 мм) и шагом 4 дюйма (100 мм) можно заменить непрерывным угловым швом размером 3/16 дюйма (4,8 мм). . Объем металла шва, необходимый для выполнения этого непрерывного шва, будет вдвое меньше, чем для прерывистого шва.

См. следующий параграф, чтобы узнать больше о прерывистом угловом шве.

Что такое прерывистый угловой шов?

Прерывистая галтель, как следует из названия, укладывается прерывисто по длине галтели вместо сплошного прогона. На рисунке выше мы видели, как аннотировать прерывистость на чертеже сварки.

Прерывистый угловой шов

Прерывистый угловой шов иногда применяют по двум причинам:

1. Непрерывный шов не нужен. Прерывистое филе будет служить по назначению.
2. Основной металл имеет малую толщину и может деформироваться при непрерывной работе.

Иногда применяется прерывистый сварной шов в шахматном порядке с обеих сторон вертикальной детали, чтобы «сбалансировать» подвод тепла, чтобы сдержать деформацию сварного шва и коробление. Чтобы обозначить на чертеже прерывистый шов в шахматном порядке, треугольник с другой стороны от базовой линии помещают немного смещенным (вместо прямого под ним) к треугольнику со стороны стрелки.

Какой размер электрода следует использовать для угловых сварных швов?

Как и при поверхностной сварке, использование мокрых сварочных электродов большего размера приведет к большему наплавлению металла шва. Однако электроды большего размера, как правило, создают большую пористость (газовые пустоты) в наплавленном металле сварного шва.

Кроме того, однопроходный сварной шов большего размера будет иметь меньшую ударную вязкость и многопроходный сварной шов эквивалентного размера; это результат эффекта отпуска, который каждый проход многопроходной сварки оказывает на предыдущие проходы.

Для большинства позиционных работ рекомендуется электрод диаметром 1/8 дюйма. Следовательно, сварщику должно быть выполнено несколько проходов, обычно от 3 до 5, чтобы получить длину ноги 3/8 дюйма. Количество пробежек будет определяться позицией и техникой.

Важным моментом является не количество прогонов, а получение длины ноги 3/8 дюйма. В тех случаях, когда свариваемый металл тонкий и при всех работах над головой требуется электрод 1/8 дюйма. Использование меньшего электрода означает большее количество проходов, но, как указывалось ранее, последующие проходы закаляют предыдущие.

Многопроходная сварка с использованием электродов меньшего диаметра на самом деле приводит к более высокому качеству мокрых сварных швов с лучшими металлургическими свойствами.

Связанный: Многопроходная сварка: все, что вам нужно знать

Как аттестовать сварщика для угловой сварки?

Различные коды определяют разные правила квалификации сварщика для выполнения угловой сварки. Мы кратко коснемся требований, установленных разделом IX ASME.

Угловой шов, выполненный квалифицированным сварщиком, демонстрирует полное сплавление и отсутствие трещин в корне и зоне термического влияния, с минимальной вогнутостью/выпуклостью и с минимальной разницей в длине катетов. Подходящая квалификация сварщика проверяет эти навыки.

В соответствии с разделом IX ASME, сварщик, получивший квалификацию по любому испытательному образцу сварки разделки кромок, получает квалификацию для сварки угловых соединений на материалах основы любой толщины, с наплавкой углов всех размеров и на трубы всех диаметров. Это соответствует QW 452.6. Ассортимент забавно широк.

Однако сварщик, выполняющий угловую сварку, также может быть аттестован по контрольному образцу углового сварного шва. Иногда это предпочтительный вариант по разным причинам, которые я изложил в этой статье. Этот вариант требует взлома тестового купона и проверки макросов. Макро-экзамен должен соответствовать требованиям QW 184.

Третьим вариантом является квалификация посредством макета производственной сборки. Я подробно описал этот вариант здесь.

Квалификация WPS для углового сварного шва

Квалификация WPS для сварки угловых соединений в соответствии с Разделом IX следует той же траектории, что и квалификация сварщиков. Образец для испытания сварного шва с разделкой кромок квалифицирует PQR для всех размеров галтелей для всех толщин основного металла и для труб всех диаметров.

Раздел IX предполагает, что квалификация WPS для угловых сварных швов, выдерживающих давление, должна выполняться только с использованием образцов разделочных сварных швов. На это тонко указано в QW 202.2 (c).

Иногда вариант сварки разделкой не является предпочтительным/нецелесообразным по многим причинам. В таких случаях WPS также можно аттестовать с помощью контрольного образца углового сварного шва. Этот вариант требует взлома тестового купона и проверки макросов.

Что означает размер скругления? Размер горла или длина ног?

Раздел IX в ряде мест использует термин «размер углового шва» или «размер углового шва». Например, этот термин упоминается в QW 451.3, QW 451.4, QW 452.5, QW 452.6. Что обозначает этот термин? Означает ли это размер горловины углового шва? Или там указана длина ноги? Это разъяснено где-то в Разделе IX?

Термин “размер углового шва” в разделе IX означает длину катета углового сварного шва. Это можно сделать из QG 109.2, в котором приводится определение «размера угловых швов». Определение было разделено на две части: одно для угловых швов равной длины катетов, а другое для неравных катетов.

Кроме того, в форматах QW 484A и QW 484B для квалификации сварщика и оператора сварки соответственно указано место для записи «размер галтеля __ X __». Это указывает на то, что необходимо записывать длину катетов угловых сварных швов (а не размер шва).

Кроме того, этот вопрос был задан кем-то из ASME. ASME в Интерпретации IX-83-127 (qs2) пояснил, что этот термин относится к длине бедра углового соединения, а не к горловине. Таким образом, это твердо устанавливает, что, когда в Разделе IX упоминается термин «размер углового шва», речь идет о длине катета (или размере катета углового шва) углового шва.

PS: Когда угловой шов имеет разную длину катетов, считается, что размер углового шва равен меньшей длине катета наибольшего прямоугольного треугольника, который может быть вписан в поперечное сечение углового шва. Это можно понять из других строительных норм ASME.

Осмотр углового сварного шва

В отличие от сварных швов с разделкой кромок, объемный неразрушающий контроль не является практичным вариантом для угловых сварных швов. Следовательно, прибегают к таким методам, как цветная дефектоскопия, магнитопорошковая экспертиза, визуальный осмотр и т. д. Эти методы, конечно, имеют свои ограничения и могут исследовать сварной шов только вблизи поверхности.

Образцы для квалификационных испытаний рабочих характеристик и процедур в соответствии с разделом IX ASME проверяются посредством макроконтроля поперечного сечения сварного шва. Макрос должен показать полное сплавление корня и отсутствие трещин в корне, а также в зоне термического влияния, чтобы купон прошел.

Далее разница в длине катетов галтели не должна превышать 3 мм. Для квалификационных купонов вогнутость/выпуклость не должна превышать 1,5 мм.

Образцы для квалификационных испытаний также подвергаются испытаниям на разрушение. При испытании на разрушение стержень образца нагружается так, что корень испытывает растяжение. При разрушении поверхность излома должна иметь полное срастание корней и отсутствие трещин, а сумма длин пористости и включений не должна превышать 10 мм.

Размер углового сварного шва можно измерить по образцу, взятому для макроисследования. В качестве альтернативы размер также можно измерить напрямую с помощью калибра для филе. Эти датчики бывают разных форм и конфигураций. Вот пример на картинке ниже.

Измеритель угловых швов

Итак, речь шла об угловых сварных швах. Пожалуйста, оставьте свои мысли в разделе комментариев ниже. Спасибо за прочтение.

Измерение размера углового сварного шва… Это просто, верно?

Карстен Мэдсен

Карстен Мэдсен

Оптимизация качества и производительности сварки с помощью OptiWELD

Опубликовано 1 марта 2017 г.

+ Подписаться

Преамбула : Эта статья была опубликована в октябрьском номере журнала Welding Journal Канадской ассоциации сварщиков за 2017 год.

В названии этой статьи присутствует некоторый цинизм, так как я часто видел ошибки или упрощения при оценке скромного, повседневного углового шва. Я также намерен пояснить на примерах, как точно измерять угловые сварные швы в зависимости от их размера и формы.

Измеряемые элементы сварных швов

Я должен подчеркнуть, что в этой статье речь пойдет об угловых сварных швах, измеренных по параметру « длина полки », который является стандартным размерным элементом, указанным на технических чертежах, по крайней мере, в Северной Америке. Это относится к расстоянию от корня до пальца ноги и должно быть измерено в обоих направлениях. В следующей статье я рассмотрю, как измерение размера углового шва на основе размера горловины, а не размера катета, может иметь преимущества как для инженеров, так и для повышения производительности.

Чтобы прояснить особенности, указанные в приведенном ниже символе, которые можно проверить, на стороне, указанной стрелкой, требуется угловой сварной шов с размером стороны 1/4 дюйма и конечной длиной 8 дюймов (местоположение может быть отмечено на чертеже ). На другой стороне стыка требуется угловой сварной шов неравной длины, размером 1/4 x 3/8″. размер — это длина сторон воображаемого треугольника, который может быть вписан в реальный сварной шов, как показано элементами L1 и L2 на изображении ниже как для выпуклого, так и для вогнутого углового шва. В случае выпуклого углового шва, показанного на левая, мерная нога (L) эквивалентен размеру (S) . В случае вогнутого галтеля, показанного справа, измеренный участок (L) дает неверную меру прочности сварного шва, поэтому вместо этого эти сварные швы оцениваются на основе размера поперечного сечения для определения эффективного размера сварного шва (S) . Более подробное обсуждение различных размеров горловины будет приведено в следующей статье.

Калибры

В большинстве случаев для проверки соответствия длины полки указанному размеру используется стандартный набор калибров для угловых сварных швов. Эти датчики могут не измерять точный размер, но вместо этого проверяют, что указанный размер был достигнут. Стандартный набор показан ниже вместе с некоторыми другими калибрами, которые можно использовать. В случаях, когда указаны более крупные или нестандартные размеры галтелей, выходящие за пределы возможностей калибра, могут потребоваться специальные калибры.

При использовании стандартного комплекта угловых сварных швов сначала необходимо визуально осмотреть сварной шов, и если он кажется плоским или выпуклым, его следует оценивать только по длине катета, как показано ниже. На изображении ниже показан угловой сварной шов, который проверяется для проверки указанного размера ноги 3/8″. поверхность сварного шва.

Вогнутость

В следующем сценарии измеренная длина стороны снова составляет 3/8 дюйма, но сварной шов должен быть отклонен как слишком малый из-за его вогнутого профиля, в результате чего эффективный размер сварного шва составляет всего 1/4 дюйма. “, как показано справа внизу. Черные линии, которые вы видите на датчике, указывают на эффективный носок воображаемого треугольного скругления.

Выпуклость

В то время как приведенный выше пример иллюстрирует, как следует тщательно проверять вогнутые профили скругления, выпуклые скругления также могут быть отклонены из-за профиля или формы. На первый взгляд, это скругление кажется приемлемым, исходя из указанной длины полки 1/4 дюйма. Однако при осмотре его профиля очевидна заметная выпуклость. На изображении ниже приведены критерии выпуклости из одного свода правил сварки конструкций, которые следует использовать для оценить этот сварной шов

Критерий выпуклости : Выпуклость С сварного шва или отдельного поверхностного валика не должна превышать 0,07 фактической лицевой ширины сварного шва или отдельного валика, соответственно, плюс 1,6 мм (1/16 дюйма).

Вышеуказанные критерии особенно важны для применений с циклическими нагрузками, так как повышенная выпуклость добавляется к концентратору напряжения или эффекту надреза на носке галтели, который может быть местом зарождения трещины. В то время как многие инспекторы могут делать выводы, основываясь на опыте или предположении, на изображении ниже показано, как следует оценивать выпуклое скругление 1/4 дюйма, чтобы определить, является ли выпуклость чрезмерной. некоторые математические расчеты. Как показано, максимальный размер горловины будет 0,264 дюйма на основе этого расчета. Для оценки соответствия этому критерию следует использовать надлежащий калибр, измеряющий фактический размер горловины.

Зазоры

И последнее… это фактически должно было быть первым, что инспектор должен был сделать перед сваркой. Если между соединяемыми элементами есть зазор, уже упомянутые методы измерения могут не указывать эффективный размер сварного шва. Ниже перечислены критерии из одного свода правил сварки конструкций, которые ограничивают зазоры между деталями, соединяемыми угловыми сварными швами. В некоторых случаях измеренный зазор будет вычтен из измеренного углового участка, в то время как зазоры, превышающие 3/16, могут вызвать полную отбраковку.

Критерии сборки угловым сварным швом : Части, которые должны быть соединены угловым сварным швом, должны находиться в максимально близком контакте. Расстояние между деталями обычно не должно превышать 5 мм (3/16 дюйма), за исключением случаев, когда используются фасонные детали и пластины толщиной 75 мм (3 дюйма) или более, когда после правки и сборки зазор не может быть закрыт в достаточной степени для соблюдения этого допуска. . В таких случаях максимальный зазор может составлять 8 мм (5/16 дюйма) при условии, что для предотвращения проплавления используется герметизирующий сварной шов или подходящий материал подложки*. Если зазор составляет 2 мм (1/16 дюйма) или более, катет углового сварного шва должен быть увеличен на величину зазора.

При проверке сборки и подготовки инспекторы, заметившие зазоры между соединяемыми деталями, должны использовать соответствующий калибр для измерения величины зазора.

В случае углового сварного шва, измеренного с длиной патрубка 1/4 дюйма, как показано слева внизу, сварной шов будет отклонен как заниженный на основании критериев, перечисленных выше.