Катет шва по наименьшей толщине свариваемых деталей: Что такое катет сварочного шва? Как рассчитать и измерить катет сварного шва

КАТЕТ СВАРНОГО ШВА — [4 правила сварки деталей]

Критерии качества шва при [сварке металлических деталей] разнообразны — на прочность и долговечность соединения влияет сразу несколько параметров. Сваривание угловых конструкций (угловое соединение) требует правильного размера узла соприкосновения и наплыва металла — расчета катета сварного шва по формуле. Каковы требования и критерии, мы расскажем в этой статье. 

Содержание:

• Качество сварочного шва и определение катета 
  • Особенности стыкового и углового соединения заготовок 
• Зависимость качества сварки от параметров настройки аппарата
• Ошибки при неверном вычислении катета сварного шва 
• Расчет минимального катета при наименьшей толщине деталей для сварки 

Качество сварочного шва и определение катета 

При сборке металлоконструкции соединение деталей сваркой рассматривается как одна из наиболее надежных технологий. Надежность и прочность шва зависит от распределения усилий по металлу, а это в свою очередь определяется геометрическими параметра зоны соединения. Главная особенность технологии состоит в том, что место стыковки заливается металлом, а в процессе его остывания сварочная ванна приобретает единую структуру. Целостность и соединения в дальнейшем зависит от способности этой структуры противостоять нагрузкам. 

Особенности стыкового и углового соединения заготовок 

Основные параметры, по которым оценивается и рассчитывается соединение, учитывают его геометрические особенности. Для них существуют понятные определения. Они в свою очередь зависят от типа соединения — стыкового, углового, торцевого или нахлеста. При этом имеет большое значение подготовка кромок и торцов деталей. Учитывается ряд особенностей заготовок и самого шва. 

1. Стык листов толщиной от 4 мм должен выполняться с подготовкой кромок и торцов таким образом, чтобы образовался треугольный криволинейный зазор для полного проваривания на всю глубину.  

2. Листы толщиной 2 мм варят только нахлестом, избегая сквозного прожога металла. 

3. Полноценный провар соединения достигается только при прогревании металла на всю глубину стыка. Именно для  этого прибегают к скосу кромок деталей. При сваривании уголков большой толщины скос выполняется как для листов. 

4. При угловом и тавровом сваривании деталей формируется характерный наплыв, ширина и форма которого определяет прочность и долговечность стыковки. 

 

При стыковании деталей со скосом кромок, как и при угловом соединении, шов в разрезе имеет треугольную форму. В первом случае учитывается соотношение ширины, глубины и высоты шва. Во втором наплыв образует наклонную поверхность — расстояние от ее края до другой детали и есть катет сварного шва, параметры которого определяются ГОСТ 5264-80. 

Зависимость качества сварки от параметров настройки аппарата

[Дуговая сварка] выполняется с определенными значениями тока и напряжения, что в итоге влияет на глубину провара и качество сплавления металла двух деталей в границах сварочной ванны. Основные приемы, которыми пользуются опытные сварщики для формирования качественного шва:

• глубина провара растет при нарастании силы тока при неизменном напряжении — растет температура и глубина прогрева металла;

• ширина шва и катета нарастает при росте напряжения и неизменной силе тока, однако при нарушении баланса возможен непровар стыка;

• при росте скорости хода электрода снижается глубина проваривания и уменьшается ширина, а при превышении нормативного значения 50 м/ч возможно появление ряда [дефектов сварного шва], связанных с недостаточным прогревом металла;

• выпуклая и вогнутая поверхность по катету сварного шва имеют разные прочностные характеристики, при этом первая получается при использовании вязких электродов. 

При расчетах принимается во внимание толщина двух заготовок, но максимальные параметры тока и напряжения берутся по тонкой детали во избежание прожога. Максимальная и минимальная длина сварочного шва рассчитывается по приведенной в ГОСТ таблице. 

 

Ошибки при неверном вычислении катета сварного шва 

Неопытные сварщики могут допускать ошибки, связанные с неправильным расчетом параметров катета шва при угловом соединении. Излишек металла по линии стыка не придает прочности, он становится причиной повышенного расхода энергии и электродов, приводит к разбрызгиванию металла и возникновению не связанного с поверхностью детали наплыва. Формула расчета катета сварного шва используется для определения его максимального и минимального размера. 

Так как шов имеет форму треугольника, то достаточно использовать коэффициент 0,7 для ширины полученного валика. Это касается и сварки встык, когда торцы деталей образуют откос. Но следует учитывать, что при таком соединении угол может составлять от 30 до 60 градусов, и тут могут действовать другие коэффициенты.

Расчет минимального катета при наименьшей толщине деталей для сварки 

Пример: для сварки двух листов менее 4 мм толщиной можно взять минимальны катет сварного шва 4 мм при угловом соединении. Если толщина металла превышает 4 мм, то для расчета можно взять 40 % толщины листа (детали) и прибавить еще 2 миллиметра. Занижать значение не стоит — шов получится непрочным. Превышение может привести к возникновению [напряжений и деформаций] в металле, а это снизит прочность и долговечность конструкции.

Все значения параметров можно найти в таблице — это приложение к ГОСТ. Для сварщиков существуют специальные шаблоны-катетометры, позволяющие быстро и точно проверить качество и правильность формы соединения. 

 

что это такое, способы расчета и влияние размеров на прочность шва

Что в сварочном соединении обозначает катет

Лучшим способом получить выносливые и долговечные соединения изделий из металлов является их сваривание. Но состыковка отдельных деталей в цельные конструкции должна осуществляться в соответствии действующих нормативов. Смогут ли массивные и габаритные металлоконструкции выдерживать постоянные эксплуатационные нагрузки непосредственно зависит от катета сварочного соединения.

Что такое катет в сварке и какие функции он выполняет в готовых изделиях? Если рассматривать образуемый угловой сваркой стык в разрезе, то в идеале он должен воссоздавать равнобедренный треугольник. Расстояние от начала одного стыкового соединения до конца второго обозначает катет сварочного шва.

Другими словами, катет шва при сварке — это длина плоскости наибольшего треугольника с равными сторонами, который не выходит за пределы поперечного сечения.

От величины катета напрямую зависит прочность шовного соединения. Например, недостаточной прочность будет при минимальной величине катета из-за небольшой площади сечения, а при чрезмерно большом значении может возникнуть деформация металла по причине увеличенного объема наплавки. Также большая величина влечет за собой повышенный расход электроэнергии и используемых при сваривании материалов.

Типы сварочных соединений и геометрия угловых стыков

Место сцепления деталей, созданное посредством расплавления и последующего остывания металла, называют сварочным швом. В зависимости от конфигурации и варианта расположения заготовок швы разделяются на стыковые и угловые. Первая разновидность в одной плоскости соединяет торцами два элемента, вторая — образует угол между свариваемыми заготовками.

Основными геометрическими параметрами угловых соединений являются:

• толщина, состоящая из глубины провара и выпуклой части;
• ширина — размер наваренной между двумя деталями линии в поперечном сечении;
• высота — расстояние между началом стыка и гипотенузой;

• выпуклость — длина линии, проведенной от гипотенузы до самой высокой и выпуклой точки шовного стыка;
• корень — максимально удаленная от поверхностей стыкуемых элементов часть наплавления;
• глубина провара — определяется по заполненному металлом зазору без учета выпуклости;
• катет шва при сварке — расстояние между кромкой соединения и поверхностью второй заготовки.

Есть ряд специалистов, особенно начинающих сварщиков, которые попросту не понимают, что такое катет сварного шва и считают, что для повышения прочности стыка достаточно увеличить объем наплавки. Но такое мнение является большой ошибкой и чем больше металла наплавлять, тем высшие риски перегрева материала.

Правильная настройка аппарата для сварки

Режим работы определяется 3 параметрами:

• напряжением;
• силой тока;
• скоростью движения электрода.

Настройка аппарата состоит в подборе их оптимальных значений.

На это влияют следующие факторы:

1. Толщина заготовок.
2. Материал.
3. Вид шва.

Параметры подбирают опытным путем, действуя в такой последовательности:

1. Берут ненужный фрагмент из того же материала, что и заготовки, которые нужно приварить.
2. Зачищают его шлифмашинкой до металлического блеска.
3. Выставляют на аппарате напряжение в 15-20 В и сварочный ток в 100 А.
4. Зажигают дугу и путем постепенного регулирования параметров добиваются стабильного горения с хорошей глубиной провара.
5. Фиксируют оптимальные настройки письменно или посредством фотосъемки.
6. Плавно уменьшают силу тока, пока дуга не погаснет. Записывают ампераж, при котором это произошло.
7. Возвращают регулятор на 100 А, снова зажигают дугу и увеличивают силу тока до наибольшего значения. Его тоже фиксируют.
8. Снижают напряжение на 0,5 В и тем же способом определяют минимальную и максимальную силу тока. Несколько раз повторяют это действие, с каждым разом уменьшая вольтаж.
9. Возвращаются к оптимальным настройкам.
10. В том же порядке определяют верхний и нижний пределы силы тока, несколько раз повышая напряжение с шагом в 0,5 В.

Рекомендуем к прочтению Как варить угловые швы

Пункты 6-10 инструкции позволяют определить крайние точки диапазона, в пределах которого можно регулировать аппарат перед работой с другими заготовками.

При настройке полуавтомата скорость подачи присадочного прутка подбирают в зависимости от силы тока: чем больше ампераж, тем быстрее должен поступать материал.

Расчет катета

Чтобы избежать ошибок и изготовить действительно качественную, способную выдерживать высокие нагрузки металлоконструкцию необходимо предварительно рассчитать какой должен быть катет сварного шва.

От этого показателя непосредственно зависят прочностные характеристики создаваемых изделий, в частности:

• нельзя увеличивать наплавление, поскольку от этого существенно изменяются в худшую сторону прочностные характеристики;
• если повысить ширину охвата, то сразу же расширяется площадь нагревания и соответственно расплавляется большее количество металла. В результате это становится причиной деформации всей конструкции;
• слишком большие ширина и высота сварных швов существенно повышают количество расходуемых материалов, а если речь идет о массовом производстве, то такие затраты попросту недопустимы;
• при сваривании заготовок разной толщины очень важно определить значение катета, и рассчитывать его нужно с учетом геометрических параметров детали, которая тоньше;
• слишком узкие шовные соединения не обладают должной прочностью и понижают качество всей конструкции. Особенно важно это в случаях, когда готовые изделия будут подвергаться постоянным нагрузкам.

Расчет катета сварного шва позволяет еще до начала сварочных работ определить какими прочностными свойствами будет обладать металлоконструкция. Кроме этого и с финансовой точки зрения наличие таких показателей необходимо. Вплоть до копейки можно рассчитать себестоимость работ, обеспечивая экономию на расходе электроэнергии и комплектующих.

Критерии выбора катета сварочного стыка

Длина сварного шва вычисляется в отдельности для каждого из подлежащих спайке элементов. Полученный результат напрямую зависит от ряда характеристик:

• толщина соединяемых друг с другом деталей;

• материал, из которого выполнены заготовки;
• тип соединения — одно- или двухстороннее в зависимости со скольких сторон проваривается угол;
• технические характеристики расходных материалов, в частности проволоки и электродов.

Для обеспечения нужной прочности важно правильно определить размеры валика. Недопустимой считается завышенная или минимальная длина сварного шва, она должна соответствовать действующим нормам.

Стыковой шов

Стыковой шов двух поверхностей
Стыковой шов используется с целью получения стыкового соединения, и чаще всего делается непрерывным. Он характеризуется специфической особенностью — формой разделки кромок у соединяемых заготовок. Благодаря разделке обеспечивается подготовка места проведения сварки, а также появляется возможность достичь хорошего качества соединения деталей в месте сваривания их друг с другом. Для повышения качества соединения применяется односторонняя или двухсторонняя разделка кромок. Осуществляется она прямыми линиями, либо в форме буквы «U».

Влияние катета на геометрические параметры углового шва

Кроме прочностных показателей катет углового сварного шва влияет на правильность геометрии создаваемых соединений:

• когда одна из сторон стыкового соединения слишком вытянута, то это является признаком того, что только на одну заготовку наложен расплав, а вторая заготовка прикреплена плохо. Поэтому важно чтобы с обеих сторон катеты были одинаковыми. Дефекты такого характера возникают из-за смещения дуги вправо или влево;
• растянутый и плоский валик указывает на то, что расплавившийся металл хаотично растекся по поверхности деталей. Это тоже считается браком, образующимся из-за чрезмерно короткой дуги;
• при очень коротких катетах на стыковых соединениях образуются большие выпуклости. Такие дефекты возникают при длинной дуге, металл при этом застывает сверху и даже при небольших нагрузках сразу же появляются трещины.

Чтобы получить идеальный вариант сварного шва наряду с контролем за геометрическими параметрами нужно также соблюдать технологию сваривания. Дуга после зажигания должна находиться строго по центру создаваемого стыка. Оптимальной считается длина дуги, когда она составляет 1-1,5 исходя от диаметра электрода.

Скорость движения и форму сварочной ванны необходимо контролировать. Ванна должна иметь овальную форму. Если визуально она напоминает круг или слишком вытянута, то это прямой признак неправильности сварного процесса. Непровары металла возникают вследствие высокой скорости перемещения электрода. Когда скорость очень низкая, то высока вероятность появления прожогов металла.

Каждый из указанных выше факторов крайне важен в сварочном процессе. Но при соблюдении техники сваривания и зная каким должен быть размер катета сварного шва не сложно выполнить качественные стыковочные соединения, обеспечивающие надежность и долговечность любой конструкции.

Влияние скорости и режима сварки

Существует зависимость конфигурации поперечного сечения шва от параметров процесса:

1. С увеличением силы тока при неизменном напряжении возрастает температура, поэтому глубина провара становится большей. Но при избыточном ампераже возможно прожигание металла.
2. Рост напряжения при постоянной силе тока приводит к увеличению катета. При избытке возможен непровар.
3. При увеличении скорости движения электрода снижается температура нагрева металла. Уменьшаются ширина шва и глубина провара. При скорости свыше 50 м/ч недостаток температуры приводит к образованию дефектов, делающих шов непрочным.
4. Вязкость материала электрода влияет на форму усиления. Чем она выше, тем более выпуклой становится наплавка.

Рекомендуем к прочтению Как самостоятельно пользоваться электросваркой

Режим сварки подбирают по заготовке с наименьшей толщиной, чтобы не прожечь ее.

Как провести расчеты катета сварочного стыка

Что такое катет шва в сварке и каким образом он влияет на технические характеристики полученных в процессе сваривания изделий можно понять по выше изложенному материалу. Поэтому сомнения по поводу проведения вычислений этого параметра лишние.

Значения сварочных соединений и показатели их прочности в промышленных условиях вычисляют математическим путем, применяя для этого специальные формулы.

В бытовых условиях измерения можно выполнить с помощью готового специализированного шаблона-катетометра. Это состоящий из калиброванных пластин прибор. Перпендикулярно к линии стыка поочередно прикладывают каждую пластинку, результат определяется по той, которая плотнее всех прилегает к поверхностям.

Если под рукой у мастера нет катетометра, то вместо него можно использовать угольник и штангенциркуль. К одной из заготовок прикладывается угольник, при этом его вершина должна опираться в вершину полученного при сваривании валика. К другой вершине нужно опустить щуп штангенциркуля. Измерение катета сварного шва выполняется по вылету щупа, который равен вычисляемой длине.

Здесь следует обратить внимание на то, что при наличии длинных шовных валиков на проверку уходит достаточно много времени, а сами измерения не обладают высокой точностью.

Другие способы визуального вычисления катета

Существует несколько эффективных методов как измерить катет сварного шва, сущность которых состоит на физических принципах. К таковым относят ультразвуковой контроль, дефектоскопирование, просвечивание стыков рентгеновскими и гамма-лучами, радиографический способ.

Капиллярным методом и магнитным зонированием иногда проводят определение катета сварного шва. Но такие способы весьма затратные, поскольку для контроля необходимы дорогостоящие реактивы и аппаратура.

Есть еще специальные компьютерные программы, позволяющие быстро выполнить необходимые расчеты и получить точные показатели. В данном случае потребуется предварительно измерить геометрические характеристики сварочного стыка. Сделать это можно с помощью универсальных шаблонов визуальным путем:

• прибор Красовского УШК-1. Применяют для замеров зазоров между свариваемыми деталями, габаритов стыковых, тавровых и нахлесточных соединений;
• измерительное устройство УШС-2. Это комплект шаблонов, которыми катет сварки определяется по выпуклой гипотенузе с диапазоном 4-14 миллиметров;
• прибор УШС-3. Процесс измерения с ним более сложный. С его помощью проверяются показатели углов разделки швов, высота сварного шва и смещение между соединяемыми элементами;
• шаблон, оснащенный измеряющим Маршака-Ушерова УШС-4. Предназначен для проведения промеров корня шва, углов и размера катета. Среди всех приборов считается наиболее универсальным.

Не стоит недооценивать определение «что такое катет сварного шва», потому что от него прямо зависит качество работ, прочность соединительного стыка и всей конструкции в целом.

Визуальный метод получения геометрических значений не требует особых навыков и применения дорогостоящего оборудования, а также является наиболее финансово доступным способом проверки сварных изделий на соответствие поставленному техническому заданию.

Как рассчитать катет с учетом толщины исходного материала

Чтобы безошибочно вычислить размер катета сварного шва от толщины металла требуется линию треугольника выбирать с учетом габаритов самих изделий, вида и положения спая. Для каждой детали индивидуально происходит подбор, но при этом обязательно необходимо руководствоваться общими принципами.

Чтобы соединение было надежным и основательным, обе одинаковые по длине стороны треугольника должны находиться перпендикулярно одна к другой.

Сами спаи могут быть разными:

• стыковые: с односторонним, криволинейным, V или X-образным скосом, или вообще без скоса кромок;
• выполненные внахлест;
• торцевые;
• угловые: не меньше 30° должен быть угол, двух- или односторонние с ровными кромками, с двумя или одним скошенным краем;
• тавровые: со скосами (одним или двумя) или без них, с прямым или острым углом, одно- и двухсторонние.

Среди перечисленных выше типов состыковок расчет катета сварного шва от толщины металла допустим только для тавровых, нахлесточных и угловых.

Если необходимо состыковать разные по габаритам элементы, то следует катет сварного шва принимать по наименьшей толщине свариваемых деталей.

В случаях, когда сильным нагрузкам сваренная конструкция подвергаться не будет, то габариты шовного соединения можно определить по толщине материала. Например, при соединении элементов с толщиной каждого около 4-5 мм приблизительный катет не должен превышать 4 миллиметров. Если заготовки более толстые в пределах 5-6 мм, то максимальным показателем является 5 мм.

Вычисление размеров катета важно на предприятиях и заводах при серийном производстве металлоконструкций. Имея в наличии необходимые значения можно избежать брака, а также в разы сократить производственные затраты.

Расчет размера катета с применением математических формул

Известно множество математических способов для того как рассчитать катет сварного шва. Практически для каждого типа стыков существуют отдельные формулы и при необходимости их без особых проблем можно найти в интернете на специализированных сайтах, как собственно и таблица катетов сварных швов находится в открытом доступе для пользователей.

Если рассматривать валик как треугольник, то квадрат катета в нем аналогичен объему наплавки. Например, когда 10 мм составляет длина спая и при этом всего на 1 мм увеличен катет (К), то на целых 20% потребуется больше затратить проволоки.

При состыковке деталей толщиной до 4 миллиметров внахлест К должен равняться 4 мм. При высшем значении необходимо вычислить от толщины 40% и добавить 2 мм к полученному результату.

Но перед тем как выбрать катет сварного шва нельзя забывать о том, что угловые швы бывают нескольких разновидностей:

• нормальные, на которых нет вогнутых и выпуклых участков. В данном случае катет аналогичен толщине металла;
• вогнутые. Здесь катет сварного шва минимальный и составляет 0,85;
• выпуклые. Чтобы узнать какова оптимальная толщина сварного катета расчет осуществляется по формуле: К = S x cos45°. Символ S обозначает ширину спая, а cos45° — это постоянная величина, составляющая 0,7071;
• специальные, в которых треугольник валика не разносторонний.

Чтобы с максимальной точностью вычислить катет сварочного шва в зависимости от толщины металла одних только математических действий будет недостаточно. Особое значение отводится текучести свариваемого металла и технологии, посредством которой проводятся сварочные работы.

Тем, кто не может выполнить быстрые расчеты и затруднятся как выбрать катет сварного шва таблица 1 в разы упростит работу.

Для материалов с другими пределами текучести металла при необходимости рассчитать минимальный катет сварного шва таблица 2 также будет полезной для применения в работе.

ВАЖНО! Полученный при математических вычислениях результат необходимо дополнительно сверить с выдвигаемыми к геометрии шовных соединений требованиями ГОСТа 5264-80, ГОСТа 11543-75 и другими нормативными материалами.

Как измерить катет шва?

Для контроля выполненных работ необходимо точно произвести измерения. Это позволит определить, не были ли допущены ошибки при расчете, и оценить качество изделия.

Сварной шов с усилением.

Искомый размер стыков измеряется в соответствии с геометрическими формулами. Для этого достаточно рассчитать катет максимального равностороннего треугольника, вписанного в сечение контакта между деталями.

В зависимости от ситуации расчет выполняется по-разному. Например, если сварка была сделана нахлестом листов, толщиной до 4 мм, то катет стараются делать той же толщины. В других случаях его размер должен составлять 40% от толщины.

Как вычислить размер катета для соединения 1 м

При выполнении сварочных работ в домашних условиях достаточно измерить превышающую толщину материала на 1-1,15 мм сторону и примерно определить по ней катет сварного шва, таблица с готовыми параметрами также станет хорошим помощником начинающим сварщикам. Но выполненные таким образом расчеты довольно условные, основанные на предпосылках.

Работающим на крупных промышленных предприятиях профессиональным сварщикам не нужно объяснять, что такое катет при сварке шва и какова его важность. Главной целью проектных расчетов при массовом производстве объектов и конструкций из металлических сплавов является определение подходящего размера спая по отношению к конкретным показателям осевого напряжения и растяжения материала.

Для расчета размера наплавленной присадки соответственно нагрузки на растяжение применяют следующую формулу: L = F/ ρ x [ρ], в которой L – длина наплавленного спая, F — будущая нагрузка на сварочное соединение, которой шов будет подвергаться, Ρ — максимально допустимая нагрузка на стык в процессе эксплуатации готового изделия.

Для вычисления по осевому напряжению приемлемой протяженности существует другая формула: L = F/0,7K x ρ

Как определить катет сварного шва из этой формулы? Путем простых математических действий можно вывести новую формулу, по которой К = 0,7 х L х ρ

Учитывая то, что нам необходимо определить габариты катета для одного метра шовной наплавки, то конечный результат будет К = 0,7 х ρ

Если внимательно проанализировать приведенный порядок расчета, очевидным становится вывод — размер катета напрямую зависит от значений допустимой нагрузки на соединительный шов. Узнать допустимые нормы нагрузок при сваривания разными методами можно с помощью специальных таблиц.

Уже на этапе разработки проектной документации необходима толщина сварочного шва, расчет показателя выполняется с учетом:

• класса и разновидности сварки;
• марки используемых электродов;
• допустимой действующими нормами нагрузки;
• показателей осевого напряжения и растяжения;
• высоты усиления сварного шва.

На основании этих значений создается чертеж соединительного стыка, уточняются размеры и технические характеристики стыкуемых элементов. Также в процессе проектирования конструкции исчисляется катет шва по наименьшей толщине свариваемых деталей, что дает возможность оптимизировать себестоимость и повысить качество сварочного процесса.

Как выбрать оптимальный размер катета сварного шва самостоятельно?

Если Вы планируете сварку без использования чертежей и задумались какой катет шва использовать, то следуйте простому правилу:

• Величина катета — равна толщине стенки свариваемого металла. Если свариваете между собой разные толщины, то выбирайте катет равный толщине наименьшей из стенок:

Пример подбора катета шва по толщине стенок свариваемого металла. А: одинаковая толщина стенок; В: разные толщины;

Пример подбора катета шва по толщине стенок свариваемого металла. А: одинаковая толщина стенок; В: разные толщины;

Ошибки: установление катета толще наибольшей стенки свариваемых металлов.

ГОСТ катетов стыковых швов

Чтобы в процессе эксплуатации металлоконструкции выдерживали возлагаемые на них нагрузки все присутствующие на них шовные соединения должны соответствовать нормативным показателям.

Основным документом, регламентирующим размеры сварных соединений, а также типы и характеристики конструктивных элементов металлоизделий является ГОСТ.

Здесь четко указано, что при необходимости состыковать разные по толщине детали соединять их можно таким же образом, как и заготовки с равной толщиной. Только при этом разница между двумя показателями не должна превышать нормативных значений.

В одном из пунктов ГОСТа обусловлены допустимые смещения кромок по отношению друг к другу и установлены четкие параметры смещений в соответствии толщины заготовки. В приложении к документу описаны все возможные минимальные размеры катетов, которые в обязательном порядке следует учитывать при сваривании металлоконструкций.

Что еще влияет на качество сварочного стыка?

Форма поверхности стыков, образующихся при сварочных работах, в значительной мере зависит от характеристик применяемых электродов.

Маркировка и диаметр электродов

Кроме универсальных требований, предъявляемых ко всем изготовленным промышленным образом электродам (обеспечение устойчивости горения электродуги, специфический состав металла стержня электрода, минимальный уровень разбрызгивания, и др.), специалисты выдвигают еще и дополнительные требования.

Выбирать электроды необходимо с учетом их технических характеристик, указанных на упаковке.

К этим требованиям можно отнести характеристики электрода, которые в результате сварочного процесса способствуют формированию шва с заранее заданной формой. Например, если металлические стержни электрода при плавлении формируют вязкую и густую массу, то это благоприятствует легкому и оперативному созданию выпуклого сварного соединения. А если при плавлении металлического стержня происходит растекающийся жидкий расплав, то такие электроды хорошо подходят для формирования вогнутой поверхности сварочного соединения.

Последствия неправильного вычисления сварного катета

Начинающие сварщики довольно часто припускаются ошибок в проведении расчетов, вследствие чего получают неправильные значения размеров катета. В случаях изготовления простых конструкций незначительные отклонения не представляют никакой опасности. Когда же ошибки допущены при создании габаритных несущих конструкций, то последствия могут быть непоправимыми. Поэтому задача первостепенной важности при сварочных работах — с безупречной точность рассчитать параметры стыков и в частности катет сварочного шва (что это такое более детально описано выше).

Любой излишек наплавления по линии соединения понижает прочность, вызывает разбрызгивание расплавленного металла, образование наплывов на поверхности деталей, а также повышает расход электродов и электроэнергии.

Но самой большой проблемой неверно выполненных расчетов является то, что даже при незначительных нагрузках конструкция начнет разрушаться и дальнейшая ее эксплуатация будет невозможной.

Как проверить качество шва и сварочных работ

Чтобы сварное соединение получилось надежным и прочным недостаточно только правильно рассчитать параметры катета. Важно также строго соблюдать технологию сваривания и следить, чтобы по всей протяжности швы были однородными и равномерными.

Существует несколько способов как проверить катет сварного шва на прочность и долговечность. Самыми популярными и часто применяемыми являются два метода:

• разрушающий. На специальных макетах проводятся разного рода испытания, по результатам которых определяется прочность стыков и конструкций в целом. Это могут быть повышенные механические нагрузки, химические, металлографические и другие исследования;
• неразрушающий. Этот способ контроля включает визуальный осмотр соединения, исследования с использованием магнитных волн, ультразвука и другого специализированного оборудования.

Визуальный контроль не требует особых навыков и наличия дорогостоящих приборов. Но его недостаточно для того, чтобы обнаружить присутствующие дефекты и неточности. Избежать образования на сварочном шве изъянов можно, если соблюдать при его создании некоторые правила:

• в месте сваривания не должно быть сквозняка и сильного ветра, поскольку это первые причины возникновения пор в соединительном стыке;
• сварочный ток превышать нельзя — это нарушает структуру металла;
• в зависимости от толщины металла необходимо правильно выбирать зазор;
• дугу лучше всего использовать короткую;
• при работе с постоянным током нельзя допускать чтобы на металл или электроды попадала вода;
• следить за тем, чтобы на всей протяженности шва одинаковой была его ширина. Даже при малейших отклонениях неравномерно будут распределяться нагрузки и возрастают риски появления трещин и полного разрушения сварочного стыка;
• контролировать глубину провара, она должна быть равномерной. В противном случае могут возникнуть внутренние трещины;
• правильно подбирать электроды для сварки. Касается это как диаметра, так и состава металлического стержня. Для выпуклых валиков подойдут электроды, которые при расплавлении образуют вязкую и густую консистенцию. Если расплав очень жидкий, то линия получится вогнутой.

От режима работы во многом зависит качество сварки и форма шовного соединения. Если нужно увеличить глубину и уменьшить ширину шва, то достичь этого можно при повышении скорости передвижения электрода. Когда наоборот глубину необходимо уменьшить и ширину сделать больше, то просто следует изменить напряжение.

Придерживаясь этих простых рекомендаций в сочетании с правильно выполненными расчетами можно не сомневаться в качестве и высоких прочностных показателях сварочного стыка.

Профессиональные сварщики на крупных производственных объектах до миллиметра определяют геометрические параметры и технические характеристики будущего шва. Но если нарушать сварочные технологии и игнорировать контрольные проверки, то даже самые точные расчеты шовных соединений не обеспечат гарантии качества сварных конструкций.

Полезное правило для размеров угловых сварных швов

Многие производители могут значительно снизить свои затраты на сварку, если будут уделять пристальное внимание размерам сварных швов. Если для печати требуется угловой шов ¼ дюйма, а в процессе производства вы делаете угловой шов 5/16 дюйма, вы перевариваете на 56 %! Если для печати требуется угловой шов 3/16 дюйма, сварной шов диаметром 5/16 дюйма, который вы наплавите, будет переваривать на 177 %, или почти в три раза больше, чем требуется.

Если у нас есть распечатки, на которых указаны размеры сварных швов, то проблема переварки решается относительно легко. Обеспечьте обучение сварщиков и предоставьте им необходимые инструменты, чтобы они могли наплавлять сварные швы, указанные в распечатке. Однако, если у нас нет размеров сварных швов, указанных на наших распечатках, и мы вынуждаем сварщиков самостоятельно определять размер сварных швов, мы открываем дверь для неприятностей. Не только к потенциальным проблемам с качеством, но и к огромному увеличению затрат на сварку.

Существует практическое правило для размеров угловых швов, о котором вы, вероятно, слышали…

 

«Угловые швы должны составлять ¾ толщины свариваемого материала».

 

 

Значит ли это, что если у нас есть пластина ½ дюйма, мы должны выполнить угловой сварной шов размером ½ x ¾ = ⅜ дюйма?

 

Сначала давайте рассмотрим несколько пунктов, касающихся этого эмпирического правила.

 

1. Эмпирическое правило предполагает, что вам нужно достичь полная сила . Это означает, что превышение указанного размера повысит прочность сварного шва, но не прочность соединения. Это означает, что сварка чего-то большего была бы пустой тратой времени без каких-либо дополнительных преимуществ.
2. Сварка с обеих сторон соединения. Эмпирическое правило предполагает двусторонний угловой шов.
3. Обе стороны углового шва имеют одинаковый размер.
4. Сварка выполняется по всей длине соединения. Сварной шов не может быть прерывистым или менее полной длины. Это относится к обеим сторонам.
5. Если соединяемые элементы различаются по толщине, для этого расчета необходимо использовать более тонкий элемент.

 

 

В отсутствие квалифицированного инженера-конструктора для определения размеров сварных швов мы можем, по крайней мере, убедиться, что мы не превышаем размер, который даст нам полную прочность. Ниже вы можете увидеть Таблицу 1 из Раздела 6.3 «Проектирование сварных деталей» Омера Блоджетта. Он показывает размер углового шва для достижения полной прочности, прочности 50% и прочности 33%.

Таблица 1 – Раздел 6.3 «Проектирование сварных деталей» Омера Блоджетта

 

Обратите внимание на примечание внизу таблицы. Это ссылается на тот факт, что AWS D1.1 Structural Welding Code — Steel определяет минимальные размеры угловых сварных швов. Это связано с тем, что если мы определяем размеры углового шва на основе фактических нагрузок, испытываемых сварным швом, мы можем в конечном итоге указать слишком маленькие размеры шва, которые могут привести к растрескиванию. Это растрескивание происходит не из-за отсутствия прочности, а скорее из-за растрескивания, вызванного водородом. Минимальные размеры сварных швов указаны для того, чтобы обеспечить достаточное количество подводимого тепла для предотвращения слишком быстрого охлаждения сварного шва и зоны термического влияния, которое может вызвать охрупчивание.

Чаще всего инженеры-конструкторы, которые понимают, как правильно определить размеры сварных швов, пользуются преимуществом использования минимального размера сварного шва, а не размеров, обеспечивающих полную прочность.

 

Во многих случаях, когда у нас нет опыта проектирования, нам нужно не превышать размер сварного шва, необходимый для полной прочности. Итак, давайте рассмотрим следующий пример.

 

ПРИМЕР:   Тройник состоит из двух элементов и имеет длину 12 дюймов. Обе соединяемые пластины изготовлены из материала ASTM A36. Одна пластина имеет толщину ⅝ дюйма, а другая ½ дюйма. Стык должен быть заварен с обеих сторон и по всей длине стыка. Какой размер сварного шва следует накладывать, если у вас нет информации о нагрузках, действующих на сварное соединение в процессе эксплуатации?

 

 

ОТВЕТ: Следуя эмпирическому правилу:  Размер участка углового сварного шва должен быть равен размеру участка ¾ x ½ = ⅜ дюйма. Мы используем более тонкий элемент (½ дюйма), а не самый толстый (⅝ дюйма).

 

Следующим шагом будет рассмотрение вопроса об уменьшении углового сварного шва, но это потребует некоторой инженерной помощи или, по крайней мере, понимания условий нагрузки. В этом случае мы потенциально могли бы сделать угловой шов размером до 3/16 дюйма на основе минимумов, установленных Американским обществом сварщиков.

Это будет означать уменьшение объема сварного шва на 75 % (увеличение размера участка углового шва с ⅜” до 3/16”). Для одного сварного шва это может не иметь значения. Но если учесть всю сварку, выполненную за год, это может стоить вам тысячи долларов.

Ссылка: Design of Weldments, Omer Blodgett

 

 

Опубликовано Пятница, 10 декабря 2021 г.

Категории: Теория и образование, Стоимость сварки

Раскрытие информации о связи материалов: Некоторые ссылки в посте выше являются «партнерскими ссылками». Это означает, что если вы нажмете на ссылку и купите товар, мы получим партнерскую комиссию. Несмотря на это, мы рекомендуем только продукты или услуги, которыми пользуемся лично, и верим, что они принесут пользу нашим читателям. Я раскрываю это в соответствии с 16 CFR Федеральной торговой комиссии, часть 255: «Руководства по использованию одобрений и отзывов в рекламе».

Обозначения сварки кромок – интерпретация чертежей металлических изделий

Сварной шов с разделкой кромок используется, когда детали соединяются в одной плоскости. Эти сварные швы будут применяться в стыковом соединении и могут иметь или не иметь подготовку перед сваркой. По этой причине существует несколько типов символов разделочной сварки.

Символы этих канавок почти идентичны символам, которые их обозначают.

Когда сварной шов применяется только к одной стороне соединения, он называется сварным швом с одинарной разделкой. Например, ниже показан символ сварки одинарного сварного шва с V-образной канавкой на другой стороне. Все сварные швы с одинарной разделкой следует считать полным проплавлением (CJP), если не указано иное.

Если сварка должна выполняться с обеих сторон соединения, это называется сваркой с двойной разделкой. Например, ниже приведено обозначение сварного шва с разделкой кромок под двойным скосом.

Теория, лежащая в основе сварки с одинарной разделкой и сварки с двойной разделкой, применима ко всем символам сварки разделкой. Воссоздавать все эти образы было бы излишним.

К чему призывают эти символы?

В некоторых случаях на стрелке появляется изгиб. Это называется разрывом в стрелке, которая будет обозначать, с какой стороны сустава потребуется подготовка к нему. Например, если одиночный скос должен быть применен к левой стороне соединения, пунктирная стрелка будет указывать именно на эту сторону соединения.

Если бы не было указывающей стрелки, сварщик или монтажник выбирал бы, какую сторону следует подготовить в соответствии со своими знаниями. Это может быть проблемой, если у инженера есть особые потребности в детали или сварном шве.

Викторина

Нарисуйте символ, обозначающий канавку ниже, и назовите ее (не забудьте указать, какая сторона соединения подготовлена):

Нарисуйте символ V-образной канавки на другой стороне ниже:

Размеры разделки шва

Существует несколько размеров, которые можно добавить к разделке шва, если это необходимо. Это может включать угол разделки, раскрытие корня, радиус разделки, глубину подготовки разделки и размер сварного шва разделки. Бывают случаи, когда эта информация может быть вообще не включена. Это означало бы, что сварщик сам решает, как деталь будет подготовлена ​​и сварена.

Угол канавки показан в градусах и будет включать всю канавку, если это V-образная канавка, это будет размер от одной поверхности канавки до другой. Его можно спутать с углом наклона. Угол скоса составляет только половину V-образной канавки. Этот размер показан внутри самого символа сварки. Существует возможность для двух разных углов, если вы применяете сварной шов с двойной разделкой. Стрелка и другая сторона не обязательно должны совпадать по углам.

Сварной шов с разделкой кромок является наиболее распространенным швом, имеющим корневое отверстие. Это зазор, который должен быть между двумя свариваемыми элементами. Корневое отверстие есть не всегда, и этот размер можно не указывать в символе сварки.

Обычно в детали делают корневое отверстие, чтобы обеспечить полное проникновение или даже проплавление. Символ проплавления включен в дополнительные символы сварки.

Канавки, связанные с подготовкой U и J, представляют собой особый сварной шов. Эти сварные швы, если они выполнены в соответствии со стандартами, обрабатываются с определенным радиусом канавки, а также с притупленной поверхностью. Эти размеры должны быть показаны на виде детали или в разрезе, которые отмечены в конце символа сварки.

Подготовка канавки может быть вызвана тем, насколько глубоко вы должны препарировать деталь. Это называется глубиной канавки. V-образные канавки, j-канавки и u-образные канавки являются наиболее часто используемыми размерами сварных швов по глубине. Хотя это не означает, что его нельзя применять к другим. Размер будет показан слева от символа сварки.

Когда мы начинаем добавлять больше элементов, символы становятся довольно сложными. Проще всего замедлиться, посмотреть на каждый отдельный фрагмент и применить его к тому, что мы узнали. Например, сварной шов ниже представляет собой сварной шов с V-образной канавкой на другой стороне. Этот сварной шов имеет глубину канавки ½ дюйма, корневое отверстие 1/16 дюйма и 9Угол паза 0 градусов.

При использовании глубины канавки, которая не соответствует полной глубине детали, мы оставляем плоскую область в основании. Эта область называется корневой поверхностью. Более распространенный термин, который вы услышите, — это земля. На приведенной выше диаграмме у нас есть канавка глубиной ½ дюйма, а у нас есть часть ¾ дюйма. Это оставляет нам корневую грань размером ¼ дюйма.

Размер сварного шва часто ассоциируется со сварным швом с разделкой кромок. Этот размер сварного шва представляет собой глубину провара, которую вы получите при наложении сварного шва. Когда применяется сварка, мы должны плавить в корень детали, поэтому наш сварной шов должен быть больше по размеру, чем подготовка соединения. Этот размер будет отображаться слева от символа сварки. В сочетании с глубиной разделки размер сварного шва будет указан в скобках. Если размер сварного шва не указан, сварной шов должен быть с полным проплавлением.

В случае канавки, которая показывает глубину подготовки канавки, но не показывает размер сварного шва. Шов должен быть не менее глубины разделки. Если вы не выполнили сварной шов хотя бы этого размера, вы не получите достаточного сплавления или сварной шов не заполнит канавку.

Бывают случаи, когда размеры канавок не указываются. Если соединение симметричное, то сварной шов должен быть с полным проплавлением. Это легко представить на примере двойной v-образной канавки.

На изображении выше показан сварной шов с двойной V-образной канавкой. Глубина канавки не указана, поэтому по усмотрению сварщика детали подготавливаются на ¼ дюйма с обеих сторон для создания симметричного соединения.

При работе с двойной канавкой, имеющей одинаковые размеры с обеих сторон, необходимо, чтобы размеры были указаны с обеих сторон от базовой линии. Это важно, потому что если не указать один размер, размер будет неизвестен, и это может повредить сварной шов.

Также бывают случаи, когда сварка не требуется для проникновения на глубину канавки. Самый простой способ добиться этого — поместить размер размера сварного шва слева от символа сварного шва, размер которого меньше толщины материала.

С обеих сторон может быть нанесен сварной шов для обеспечения провара по толщине паза без подготовки детали. Это будет ограничено меньшей толщиной материала в зависимости от процесса, который используется для сварки.

Две раструбные канавки, включая скошенную и V-образную, будут очень распространены при работе с листовым металлом, а также при сварке труб, которые могут иметь большой радиус на углах. Это довольно часто встречается в трубах толщиной ¼ дюйма и выше. При работе с листовым металлом обычно делают соединение такого типа, чтобы сплавить детали вместе. Вместо использования наполнителя материал, из которого сделана фаска раструба, может иметь ножку 1/8 дюйма или около того, и он компенсирует наполнитель.

При использовании любого из этих символов важно знать разницу между глубиной подготовки разделки и размером сварного шва. Подобно обычному скосу или V-образному вырезу, подготовка глубины канавки будет слева от символа сварного шва, а также слева от размера сварного шва, который будет показан в скобках. Длину можно добавить в размере справа от символа сварки.

Задняя часть, Основа Сварка, Наплавка

Символ реверса или реверса одинаков для обоих, вы должны смотреть на хвост для получения дополнительной информации, чтобы различать их.

Задний сварной шов – это когда сварной шов выполняется в канавке соединения, за которым следует сварной шов, накладываемый на корневую сторону. Это чаще всего используется для обеспечения полного проникновения в канавки CJP. Задний сварной шов обычно применяется после того, как корень был отшлифован или выдолблен, чтобы убедиться, что сварной шов выполнен из достаточного количества материала. Пытаясь запомнить разницу между обратным и подварным швом, вы всегда должны возвращаться назад, чтобы выполнить задний шов.

Подварочный шов делается на корневой стороне канавки, чтобы гарантировать, что сварной шов, который будет выполняться в канавке, не проплавится через заднюю сторону. Это также может помочь обеспечить CJP.

Ниже представлен подварочный шов.

Ниже представлен задний сварной шов.

Бывают случаи, когда хвост будет опущен на чертеже, а в хвосте будет примечание, в котором может быть указано, в каком порядке должны быть выполнены сварные швы. Это может быть что-то простое, например, «сначала делается сварка с другой стороны», или может включать в себя истинные термины, такие как «сварка канавки со скосом с другой стороны перед обратным сварным швом со стороны стрелки».

Наплавочные швы

Наплавочные швы выполняются за один или несколько проходов к деталям по разным причинам. Они могут включать накопление изношенного материала, наплавку детали или увеличение размеров детали. Этот символ может быть только на стороне соединения со стрелкой. Важно, чтобы стрелка указывала именно на то место, где должно быть добавлено покрытие.

Эти сварные швы могут включать толщину сварного шва, которая будет располагаться слева от символа сварного шва, а также может указывать длину справа от символа. С этим типом сварки он, скорее всего, будет иметь подробный вид с размерами для сварки.

Когда для поверхностного сварного шва может потребоваться несколько слоев, это может быть указано в примечании к чертежу или также может быть определено контрольными линиями. Бывают случаи, когда может быть более одной опорной линии, которая определяет порядок работы. Например, если вы думаете о подкладочном шве, он будет указан на опорной линии, ближайшей к стрелке, а сварной шов с разделкой кромок будет размещен на второй опорной линии.

Чтобы показать это в наплавочных швах, может потребоваться определенный размер для первого слоя наплавки, а затем другой размер для второго или последующих слоев.