Размер катета сварного шва от толщины металла: Катет шва в зависимости от толщины металла

Угловые соединения бывают двух типов: поперечное соединение и параллельное соединение. Основная цель конструкции поперечного углового соединения — выдерживать прочность на растяжение.

В поперечном угловом шве направление шва перпендикулярно направлению силы, действующей на соединение, а в параллельном шве направление шва параллельно направлению силы, действующей на соединение. Поперечный шов можно разделить на одинарный и двойной поперечный угловой шов.

Одиночный поперечный шов может деформироваться от края, который не приварен, это основной недостаток одиночного поперечного шва. При поперечном угловом сварном шве нагрузка считается растягивающей, потому что нагрузка перпендикулярна сварному шву.

Несущая способность или прочность сварного шва σ_t = F/A, где

σ_t= предел прочности сварного шва

F = усилие, которое может выдержать сварной шов

A = эффективная площадь сварного шва

Эффективное, учитывая, что обе ноги равны, теоретическое горло будет г cos 45⁰

Или 0. 707 Z

Для всех угловых соединений площадь может быть рассчитана путем умножения ширины сварного шва на длину катета (z) сварного шва.

Если о_t допустимое растягивающее напряжение материала сварного шва, тогда предел прочности при растяжении одиночного поперечного углового шва равен

P = площадь горловины x допустимое растягивающее напряжение

Р = 0Z. л . о_t

Для двойного поперечного углового шва

Р = 2 х 0Z. л . о_t

Различия между угловым и стыковым швом указаны ниже:

Филе	приклад
Подходит для автоматической сварки.	В связи с подготовкой разделки перед сваркой автоматические процессы не применяются.
Отказ от сварочной промышленности из-за отсутствия необходимости обширной подготовки шва.	Иногда избегают из-за обязательной подготовки кромки.
Требуется более высокая тепловая энергия, чем при стыковом сварном шве при той же толщине металлического листа.	Требуют меньшего подвода тепла, чем угловые соединения при той же толщине металла.

Деформация является распространенным нарушением, связанным со сварными соединениями, основными причинами которой являются тепловое расширение и сжатие материала шва и основного материала во время сварки.

Симметричный шов уменьшает искажения, но адаптация симметричного шва в каждом конкретном случае невозможна. Переварка также вызывает искажения.

В европейских странах в технических чертежах углового соединения указывается размер горловины, а в Великобритании обычно упоминается размер ноги. Для углового сварного шва с равными длинами катетов треугольник поперечного сечения представляет собой прямоугольный треугольник с углами 45 градусов в каждом углу.

Соотношение между размером горла и размером ноги упоминается ниже:

Если \tau — допустимое напряжение сдвига материала сварного шва, то прочность на сдвиг одинарного параллельного углового шва равна

 P= площадь горловины x допустимое касательное напряжение=

Для двойного параллельного углового шва

Формулы расчета прочности при растяжении для поперечного углового шва приведены выше (заголовок поперечный угловой шов).

Как правило, галтели должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать напряжение сдвига. Для углового соединения с равными катетами толщина шва составляет 0.707 размера катета, что дает площадь сварного шва, равную размеру шва, умноженному на длину сварного шва.

Датчик угловых сварных швов используется двумя основными способами: измеряет длину отрезка и проверяет толщину шва.

Чтение Fillet Gauge довольно простое и очень четкое без каких-либо сложностей. Каждый конец калибра измеряет как длину ноги, так и толщину горловины. Выпуклые стороны рассчитывают длину стержня, а стороны с выступами в середине сварочного углового калибра рассчитывают толщину шва.

В зависимости от типа углового соединения мы должны решить, какая сторона калибра используется для измерения. Всегда следует избегать чрезмерной выпуклости, так как высокая выпуклость соединения увеличивает концентраторы напряжения и приводит к трещинам и нарушениям сварки.

В случае вогнутого сварного шва размер сварного шва измеряется с использованием той стороны калибра для сварки, где центральный выступ должен касаться поверхности сварного шва. Толщину самой глубокой части проникновения трудно измерить, так как она находится в зоне термического влияния и трудно точно определить ее протяженность.

Вывод:

В завершение нашего поста мы можем сказать, что инженеру необходимо доскональное знание конструкции угловых сварных швов. Соответствующий символ сварного шва необходим для представления размера сварного шва. В Великобритании длина стороны обозначается буквой «Z» в EN ISO 2553, а число указывает размер сварного шва в миллиметрах.

8.3. Угловые сварные швы | Американский институт стальных конструкций

JavaScript отключен!

Посмотреть все сайты

8.3.1. Являются ли угловые швы прочнее при поперечной нагрузке, чем при продольной?

Да. Это давно известное изменение прочности в зависимости от угла нагрузки признано в разделе J2.4 спецификации AISC. Максимально допустимое увеличение прочности при этом составляет 50 процентов, что происходит при нагрузке, перпендикулярной угловому шву. Увеличение силы идет с компромиссом; сварной шов имеет меньшую деформационную способность в поперечном направлении. Когда угол нагрузки является промежуточным между продольным и поперечным, увеличение прочности будет варьироваться от нуля до 50 процентов соответственно. Есть ограничения. Когда угловые швы применяют в группах с элементами разнонаправленными; следует учитывать совместимость штаммов. Один из способов сделать это — использовать метод мгновенного определения центра вращения, как описано в части 8 Руководства AISC по стальным конструкциям. Спецификация недавно запретила повышенную прочность угловых сварных швов, подверженных растяжению по периметру концов квадратных и прямоугольных элементов из быстрорежущей стали.

8.3.2. Нужно ли проверять зону сплавления вдоль катета углового шва в дополнение к теоретическому горлу для определения прочности углового шва?

Нет. Пока используется согласующая прочность электрода (см. также FAQ 8.7.5), прочность, рассчитанная на основе сварного шва, будет более критической, чем зона сплавления (основной металл) на плече сварного шва.

8.3.3. Какие корректирующие процедуры необходимы, если угловые сварные швы слишком велики?

Приемлемые и неприемлемые профили сварных швов указаны в AWS D1.1/D1.1M, раздел 7.23. Такие профили могут быть неверно истолкованы, если размер углового сварного шва был непреднамеренно увеличен. AISC рекомендует, чтобы размер одной или обеих сторон угловых сварных швов был увеличен без коррекции, при условии, что избыток металла сварного шва не мешает удовлетворительному конечному использованию элемента. Попытки удалить такой лишний металл сварного шва могут вызвать усадку, деформацию и/или растрескивание. Профиль угловых швов должен соответствовать AWS D1.1/D1.1M, раздел 7.23.1.

8.3.4. Требуются ли корректирующие процедуры, если угловые сварные швы меньшего размера?

Из таблицы 8.1 AWS D1.1/D1.1M, Угловой шов должен быть ниже номинального размера углового шва, указанного на 1/16 для 3/16, на 3/32 для 1/4 и на 1/ 8 для сварных швов, равных или превышающих 5/16 дюйма, без коррекции, при условии, что участок сварного шва меньшего размера не превышает 10 % длины сварного шва. Если этот предел превышен, дополнительный металл сварного шва может быть нанесен поверх дефектной зоны для увеличения размера по мере необходимости. Сварные швы стенок к полкам балок не могут быть уменьшены на каждом конце на длину, равную удвоенной ширине полки.

8.3.5. Как должны заканчиваться угловые швы?

Эта тема подробно освещена в Разделе J2.2b Спецификации AISC и соответствующем Комментарии.

8.3.6. Почему размер углового сварного шва обычно ограничен 1/16 дюйма? меньше толщины материала при размещении по краю соединяемой детали?

В комментарии к разделу J2.2b Спецификации AISC 2016 года объясняется: «Для более толстых элементов в соединениях внахлест сварщик может оплавить верхний угол, в результате чего сварной шов будет казаться полноразмерным, но на самом деле не хватает требуемого размера сварного шва. См. рисунок C-J2.1(a). На более тонких элементах, скорее всего, будет достигнута полная ширина сварного шва, даже если кромка расплавится. Соответственно, когда толщина листа составляет 1/4 дюйма (6 мм) или больше, максимальный размер углового сварного шва на 1/16 дюйма (2 мм) меньше толщины листа t, что достаточно для обеспечения того, чтобы кромка оставалась неподвижной. . См. рисунок C-J2.1(b).

8.

Как правило, нет. Символ сварки по всему периметру может быть опасно простым инструментом, который может вызвать чрезмерную работу. Вплоть до 2015 года связывание сварных швов вне плоскости было запрещено, и это часто фактически запрещало использование символа сварного шва по всему периметру. Этот запрет был удален, но заменен предостережением. Он был удален, чтобы разрешить герметизирующие сварные швы, такие как те, которые требуются для цинкования сварных узлов. Предостережения, добавленные в AWS D1.1/D1.1M, касаются склонности к плавлению выемок в углах элементов и сокрытию плохого соответствия. Таким образом, хотя обвязка неплоских углов больше не запрещена, она по-прежнему не рекомендуется. Кроме того, сварка по всему периметру подразумевает сварку коротких кромок, вокруг галтелей и других контуров, что может быть сложно и редко требуется. Гораздо предпочтительнее определить соединения, которые необходимо сварить. Это можно сделать с помощью символов или эскизов.

8.3.8. Что представляет собой приемлемая подгонка угловых сварных соединений?

Согласно AWS D1.1:D1.1M, раздел 7.21.1, корневое отверстие, не превышающее 1/16 дюйма, допускается без изменений. Раскрытие корня, не превышающее 3/16 дюйма, обычно допускается, если размер сварного шва увеличивается на величину раскрытия корня или продемонстрировано, что получен требуемый эффективный проход. Для пластин толщиной более или равной 3 дюймам, 5/16-дюймовый. открытие корня допускается, если используется подходящая подложка.

Знание сварочных работ: Проектирование угловых сварных швов

Наилучшая практика проектирования — это не просто выбор соответствующего размера сварного шва или толщины компонента, способного выдерживать эксплуатационные нагрузки; существует множество аспектов проектирования сварного компонента, которые необходимо учитывать в дополнение к расчету допустимых напряжений. Свариваемость и механические свойства, такие как предел прочности при растяжении, ударная вязкость и сопротивление усталости, с которыми должен быть знаком конструктор, рассматривались в ряде других Job Knowledge  статьи и не будут рассматриваться в этой серии статей о дизайне.

В дополнение к выбору материала и указанию размеров сварных швов проектировщик должен иметь в виду, что принимаемые им решения будут непосредственно влиять на стоимость, безопасность и удобство эксплуатации конструкции или компонента.

Поэтому дизайнеру необходимо:

• выбрать наиболее подходящий материал
• выбрать наиболее экономичную конструкцию сварного соединения
• разработать свариваемый компонент наиболее экономичным способом
• укажите наименьший сварной шов, приемлемый как для обслуживания, так и для производства
• использовать наименьшее количество сварных швов
• обеспечить достаточный доступ как для сварки, так и для осмотра
• гарантировать, что указаны реалистичные допуски на размеры и их можно достичь

Темы, упомянутые выше, связаны с целым рядом специализированных технологий, поэтому разработчику важно обращаться за советом к специалистам других профессий, таким как металлурги и инженеры-сварщики, а не полагаться исключительно на собственное мнение. Это должно быть сделано до того, как процесс проектирования перейдет точку невозврата; к сожалению, это часто не так!

Для начала давайте рассмотрим некоторые определения. Во-первых, тип или конфигурация соединения, пять основных форм которых показаны на Рис. 1 . Обратите внимание, что с этими типами соединений не связаны сварные швы.

Рис.1. Типы соединений

Эти различные типы соединений могут быть соединены только двумя типами сварки. Во-первых, стыковой шов, при котором сварной шов находится в плоскости соединяемых компонентов, и, во-вторых, угловой шов, при котором сварной шов полностью или большей частью выходит за пределы плоскости компонентов ( рис. 2 ). Пробковые и кромочные сварные швы представляют собой несколько особых случаев и будут обсуждаться позже.

Рис. 2 Типы сварки

Сварной шов встык может быть объединен с угловым швом для образования составного шва, как показано на Рис.3 :

Рис.3. Составные сварные швы

Угловые сварные швы, вероятно, являются наиболее распространенным типом сварных швов, особенно в металлоконструкциях, поэтому в этом первом разделе будут рассмотрены некоторые особенности конструкции угловых швов. Их можно использовать для выполнения тавровых, нахлесточных и угловых соединений ( Рис.4 ).

Рис. 4. Типы односторонних угловых сварных швов

Угловой сварной шов имеет примерно треугольную форму, размер определяется шириной сварного шва или длиной катета, как показано на  Рис.5 .

Рис. 5. Термины, используемые для описания характеристик углового сварного шва

Размеры угловых швов предпочтительно указывать с учетом толщины шва «a», хотя часто используется длина стороны «z», которую легче определить. мера во время контроля сварного шва. Условно считается, что длины ветвей имеют равные размеры, а сварной шов образует в поперечном сечении равнобедренный треугольник.

Выпуклое скругление обычно нежелательно по двум основным причинам. а) стык металла шва с основным металлом на кромке шва может создать значительный концентратор напряжения и отрицательно сказаться как на усталостной долговечности, так и на сопротивлении хрупкому разрушению; b) избыток металла сварного шва в шапке требует времени и денег для наплавки, не влияя на прочность соединения. Вогнутый угловой шов может иметь преимущество в отношении усталостной прочности, и, если требуется, ДОЛЖНА быть указана минимальная толщина шва.

Изготовление угловых сварных швов дешевле, чем сварка встык, так как нет необходимости резать или обрабатывать разделку под сварку. Хотя они способны выдерживать значительные нагрузки, их не следует использовать там, где приложенные нагрузки приводят к растяжению корня сварного шва, особенно там, где нагрузка является динамической — в частности, усталостная долговечность резко снижается. Там, где возможна такая нагрузка, следует выполнить двусторонний тавровый шов с использованием двух угловых сварных швов (  Рис. 6 ).

Рис.6. Предпочтительный тип углового сварного соединения при изгибающих нагрузках

Принято считать, что сварщику проще выполнить угловой сварной шов, чем стыковой, поскольку сварной шов наплавляется на сплошной металл. Однако это не обязательно тот случай, когда требуется полное проплавление в корень шва. Нередко высококвалифицированные сварщики не проходят квалификационные испытания угловых сварных швов, если это является требованием конструкции. Это важный момент, который должен учитываться, во-первых, проектировщиком, который спрашивает, является ли это обязательным требованием, а во-вторых, изготовителем при оценке контракта.

Это также поднимает вопрос о том, что угловой сварной шов чрезвычайно трудно измерить объемно с использованием методов неразрушающего контроля для подтверждения его внутренней прочности. Это особенно относится к области корня, где невозможно измерить с какой-либо степенью точности любое непроваривание, захват шлака и т. д. Таким образом, такая же уверенность в целостности соединения и, следовательно, эксплуатационных характеристиках не должна возлагаться на галтели. сварной шов, который может быть размещен на полностью проверенном стыковом сварном шве.

Угловые сварные швы являются наименее дорогостоящим типом сварки, поскольку соединяемые компоненты не требуют газопламенной резки или механической обработки подготовки под сварку, детали можно прижимать друг к другу, а затем сварщик может наплавить металл за один проход. на прочной металлической основе.

Хотя это звучит просто, необходимо учитывать некоторые аспекты выполнения углового шва (в дополнение к уже упомянутым). пути, по которым тепло будет теряться из сварного шва.Этот факт означает, что дефекты непровара/холодного пуска более вероятны, особенно в металлах с высокой теплопроводностью, таких как алюминий, и риск холодного растрескивания увеличивается в углеродистых и низколегированных сталях. То, что может быть приемлемым с точки зрения подводимого тепла и/или температуры предварительного нагрева для стыкового сварного шва, может поэтому быть неприемлемым для конфигурации углового шва.Этот момент иногда упускают из виду, особенно при сварке временных приспособлений, таких как усиленные спинки, где контроль качества может быть несколько небрежным Это привело к серьезным проблемам с растрескиванием для некоторых изготовителей.0003

В отличие от стыкового сварного шва, где требуемый размер сварочного шва обычно равен толщине основного металла, размер углового шва определяется ожидаемыми нагрузками. Следовательно, он может быть любого размера, который укажет проектировщик, хотя существуют практические ограничения в отношении как минимальной, так и максимальной толщины горловины.

При использовании обычных процессов дуговой сварки трудно наплавить угловой шов с шириной горла менее 2 мм. Это в дополнение к упомянутой выше возможности отсутствия плавления/холодного растрескивания из-за быстрого охлаждения, которому подвергаются небольшие угловые сварные швы. Максимальный размер углового шва, как правило, равен толщине более тонкого из двух соединяемых элементов, но очень большие угловые швы могут вызвать неприемлемую деформацию и/или чрезвычайно высокие остаточные напряжения. Кроме того, при размерах выше определенного может оказаться более экономичным выполнение Т-образного стыкового шва, а не углового шва.

Несмотря на то, что толщина шва считается наиболее важным параметром для целей проектирования, фактом является то, что механическое разрушение угловых сварных швов часто происходит по линии сплавления или по самому основному материалу. Одной из причин этого для углеродистых или низколегированных сталей является то, что металл сварного шва в основном значительно прочнее основного металла.

Как упоминалось ранее, существует множество форм угловых сварных швов, которые делают точное измерение толщины шва несколько более сложным, чем может показаться на первый взгляд.

Горловина — это кратчайшее расстояние от корня до поверхности сварного шва. Измерить этот размер в обычном угловом шве под углом или с плоской поверхностью относительно просто. Форма равнобедренного треугольника, горло составляет 0,7 длины ноги. Однако выпуклые, вогнутые швы и сварные швы с глубоким проплавлением имеют толщину шва, как показано на Рис. 7.

Рис. 7 Размеры стыков угловых швов

Таким образом, становится очевидным, что измерение только длины участка или фактической толщины шва не является надежным при определении расчетной толщины шва сварного шва, но необходимо учитывать форму шва. Избыток металла выпуклого шва не дает преимущества в отношении расчетной прочности, и с точки зрения затрат поверхность углового шва должна быть как можно более плоской.

Сварка с глубоким проплавлением является очень экономичным способом увеличения прочности соединения, поскольку только часть металла шва приходится на наплавленный присадочный металл. Однако измерить ширину шва глубокого провара невозможно. Чтобы гарантировать минимальное проектное сечение, необходимо контролировать параметры сварки и подгонки в очень жестких допусках. Поэтому этот тип сварки обычно выполняется с использованием автоматизированного или механизированного процесса сварки (дуговая сварка под флюсом или струйный перенос MIG/MAG), чтобы обеспечить достаточный и постоянный контроль параметров сварки.

При выборе размера углового шва следует помнить, что небольшое увеличение толщины шва приведет к значительному увеличению наплавленного металла шва, поскольку площадь поперечного сечения углового шва зависит от квадрата длина ноги (площадь = z2/2). Увеличение проходного сечения, скажем, с 5 до 6 мм приводит к увеличению площади и, следовательно, металла шва примерно на 45%. Это соответствует почти 0,1 кг дополнительного металла шва на 1 метр длины сварного шва. Таким образом, необходимо заплатить существенные штрафы за стоимость и вес, если соединение либо завышено проектировщиком, либо сварено сварщиком. Не существует жестких и быстрых правил относительно точки, в которой более экономично перейти от углового шва к двустороннему угловому шву или к стыковому шву с частичным проплавлением. Области, указанные на Рис. 8, следует учитывать при выборе размеров угловых швов.

Рис. 8 Относительные площади поперечного сечения

Для углового шва, нагруженного сдвигом (нагрузка параллельна сварному шву), расчет напряжения на сварной шов прост; это нагрузка, деленная на площадь сварного шва.

В целях проектирования предполагается, что угловые сварные швы выходят из строя через горловину, и поэтому несложно рассчитать площадь поперечного сечения, способную выдержать эту приложенную нагрузку, когда известна прочность металла шва.