Расчет катета сварного шва от толщины металла

Расчет катета сварного шва от толщины металла

В производстве металлоконструкций и автомобилей с большим весом сварные соединения должны выдерживать высокие нагрузки. Спай будет качественным только в том случае, если перед началом работ точно рассчитаны все параметры. Один из важных показателей – катет шва (К). Это одна из сторон самого большого условного треугольника с равными боками, который возможно вписать в поперечное сечение соединения (ГОСТ Р ИСО 17659-2009, вступивший в силу 01.07.2010 г). Ее можно измерить или рассчитать, базируясь на размеры свариваемых элементов.

Расчет катета по толщине металла

Выбирая длину стороны треугольника, учитывается размеры заготовок, положение и вид спая. Подбор осуществляется для каждого элемента, но учитываются общие принципы. В домашнем хозяйстве можно использовать шаблон для измерения.

Чтобы соединение было достаточно прочным, обе одинаковые стороны треугольника должны иметь одинаковую длину (если элементы расположены под углом 90 о ).

Соединения могут быть:

  • стыковые (без скоса кромок, с односторонним, с V-образным, X-образным, криволинейным скосом);
  • торцевые;
  • внахлест;
  • угловые (угол от 30 о , односторонние, двусторонние без скоса кромок, с одним или двумя скосами);
  • тавровые (угол острый или прямой, односторонние, двусторонние, без скоса кромок, с одним или двумя скосами).

Расчет длины катета сварного шва в зависимости от толщины металла возможен для трех видов швов: угловых, тавровых, внахлест.

Расчет длины катета шва, исходя из толщины металла, требуется на промышленном производстве, так как от этого показателя зависит прочность спая, расход сварочной проволоки, ее диаметра (чем длиннее сторона треугольника, тем толще проволока).

Важно! Если сторона треугольника слишком длинная, увеличивается объем жидкого металла (из-за большой площади нагрева) и расход присадки, готовое изделие может деформироваться.

Катет важен так же, если свариваются элементы различных размеров (расчеты производятся, базируясь на меньший показатель).

Формула расчета

Объем наплавленного материала равен квадрату катета. Например, если К увеличивается на 1 мм при длине спая 10 мм, расход проволоки увеличивается на 20%.

Для соединения внахлест материалов с толщиной до 4-х мм К=4. Если показатель больше, нужно взять 40% толщины и приплюсовать 2 мм.

Угловые сварные соединения бывают:

  • нормальные (без выпуклости и вогнутости) — К равен толщине металла;
  • вогнутые — К=0,85;
  • выпуклые — К= s×cos45°, где s – ширина спая, cos45°=0,7071;
  • специальные (треугольник не равнобедренный).

При расчете длины катета сварного шва в зависимости от толщины металла формулы недостаточно — важен способ сварки и текучесть свариваемого металла.

Полученный результат необходимо сверить с требованиями ГОСТ 11534-75 и ГОСТ 5264-80 или справочными материалами.

При проведении сварочных работ в домашнем хозяйстве достаточно установить сторону треугольника, превышающую толщину на 1-1,5 мм, или определить показатель по таблице. Существуют правила, которые необходимо соблюдать всегда. К должен быть меньше, чем толщина самого тонкого элемента, умноженная на 1,2. Протяженность спая должна быть меньше, чем К*4.

Расчет катета для шва 1м

На практике все расчеты достаточно условные, так как базируются на предпосылках:

  • нагрузка распределяется равномерно по всей длине наплавленной присадки;
  • разрушение возможно только по слою присадки, равному 0,7 К.

Цель проектировочных расчетов – определить оптимальный размер спая для определенного показателя растяжения и осевого напряжения.

Оптимальная протяженность наплавленной присадки по нагрузке на растяжение определяется по формуле:

L – протяженность спая;

F – планируемая реальная нагрузка на соединение;

ρ – допустимая нагрузка на соединение.

Оптимальная протяженность по осевому напряжению:

Из этой формулы можно вывести формулу для расчета К при протяженности наплавленной присадки 1 м:

Это значит, что К полностью зависит от величины допустимой нагрузки.

Допустимые нагрузки на сжатие, растяжение и срез для различных методов сварки определены в специальных таблицах.

При разработке проектной документации:

  • выбирается метод сварки, вид сварки, марка электрода (проволоки);
  • определяют нормативную допустимую нагрузку;
  • рассчитывают длину спая на растяжение и осевое напряжение;
  • создают чертеж соединения;
  • уточняют технические характеристики и размеры свариваемых элементов.

При разработке проектной документации сварки определение точной величины катета шва от толщины металла и оптимальной длины спая проводится с целью повысить качество работ и минимизировать их себестоимость. Важно получить прочные и надежные соединения при минимальных затратах. Особенно важен этот показатель на больших промышленных предприятиях, изготавливающих металлоконструкции, которые должны выдерживать во время эксплуатации повышенные нагрузки.

Источник:
http://solidiron.ru/obrabotka-metalla/svarka/raschet-kateta-svarnogo-shva-ot-tolshhiny-metalla.html

Расчет катета шва при сварке

Катет шва характеризует прочность и качество углового сварного соединения. Величину нормирует ГОСТ, отклонение в меньшую или большую сторону одинаково нежелательно. Чтобы избежать этого, необходимо правильно выбирать диаметр электрода и соблюдать технологию.

Расшифровка обозначений.

Катет в сварочном соединении

Швом называют зону сплавления 2 деталей. Здесь имеется усиление, образованное материалом электрода. Его называют наплавкой.

Для понимания того, что такое катет сварного шва, необходимо представить поперечный разрез углового соединения. На нем наплавка имеет форму равнобедренного треугольника с выпуклым или вогнутым основанием.

Боковые стороны являются прямыми и прилегают к поверхностям свариваемых деталей. Длина каждой из них — это катет углового шва.

Данный параметр характеризует:

  1. Прочность конструкции. С увеличением размеров усиления, а значит, и его катетов, возрастают объем наплавки и площадь ее прилегания к деталям. Соответственно, повышается стойкость соединения к нагрузкам.
  2. Качество шва. При соблюдении технологии оба катета равны. Невыполнение этого условия свидетельствует об отклонении дуги в сторону, в результате чего одна из заготовок удерживается слабо. По этой причине снижается прочность конструкции.

В серийном производстве требуется обеспечить необходимый минимальный катет, с тем чтобы не ослабить изделие и одновременно избежать перерасхода материалов и энергии. Это позволит снизить себестоимость продукции без ущерба для ее прочностных характеристик.

Разновидности швов и геометрия стыков

Соединяемые детали ориентируют одну относительно другой по-разному.

В зависимости от этого различают 3 вида швов:

  1. Стыковой. Детали расположены в одной плоскости, торцы их стенок упираются один в другой.
  2. Нахлесточный. Шов используют при том же расположении деталей, если их малая толщина (менее 8 мм) не позволяет применить стыковой вариант. Элементы накладывают один на другой с нахлестом в 2 мм и приваривают с обеих сторон вдоль кромки.
  3. Угловой. Его применяют в крестовидных, Г- и Т-образных стыках. Детали могут располагаться с отклонением от прямого угла, например крестообразное соединение вида «Х» вместо «+».

Различают лобовой и фланговый нахлесточные швы. Первый выполняют привариванием накладываемой детали вдоль торцевой кромки, второй — вдоль боковых по обеим сторонам.

Параметры сварных швов.

Кроме катета, геометрия сварного шва характеризуется еще рядом параметров.

  1. Ширина. Максимальный размер по горизонтали.
  2. Высота. То же по вертикали.
  3. Выпуклость или вогнутость. Расстояние от поверхности деталей до наивысшей точки наплавки.
  4. Глубина провара. Расстояние по вертикали от поверхности деталей до нижней точки расплавленного металла.

Глубинную часть шва называют корнем. Он прилегает к нерасплавленному металлу. Проваривание корня — наиболее ответственный этап при соединении массивных заготовок. Швы в таких конструкциях делают в несколько подходов.

Сначала формируют корень, стараясь ровно и без дефектов приварить кромки электродом диаметром 3 мм. Затем более толстым набирают усиление необходимого объема.

Длина сварного шва.

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:

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.

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.

Самостоятельный расчет катета и ГОСТы

Различают 2 случая:

  1. Простой. Конструкция малоответственная, высоким нагрузкам не подвергается.
  2. Сложный. Степень ответственности высокая, на конструкцию воздействуют большие усилия.

В первом случае катет принимают равным толщине заготовки, если она не превышает 4 мм. В противном случае ее умножают на 0,4 и добавляют 2 мм. Используют электроды с диаметром, равным катету.

Для ответственных конструкций осуществляют расчет катета.

Исходная формула: N = 0,7 K * L * Rc, где:

N — рабочая нагрузка на соединение, кгс;

L — длина шва, см;

Rc — расчетное сопротивление срезу, кгс/кв. см.

Отсюда K = N / (0.7 * L * Rc).

Если шов двойной, например нахлесточный фланговый, полученный результат делят на 2.

В приложении 1.12 ГОСТ 5264-80 приведена таблица минимальных значений катетов. Определить их параметры для заготовок с большей толщиной можно по данным СНиП II-23-81*.

Читайте также  Шаговый двигатель в станке с ЧПУ: виды, плюсы, минусы, альтернативы обновлено

Последствия неправильного вычисления катета

Ошибки приводят к следующим результатам:

  1. В меньшую сторону. Прочность шва не соответствует расчетной. При воздействии рабочей нагрузки соединение разрушается.
  2. В большую сторону. Нерационально используются материалы и энергия. Себестоимость изделия или конструкции неоправданно возрастает. Это особенно сказывается при серийном производстве. Годовые потери могут исчисляться сотнями тысяч рублей.

При разовом изготовлении малогабаритной конструкции, не подверженной большим нагрузкам, отклонения в ту или другую сторону некритичны. В этом случае катет шва можно подбирать приближенно.

Габаритное сооружение, находящееся под нагрузкой от большого собственного веса и тяжелых механизмов, требует иного подхода.

Катет и другие параметры сварных швов рассчитываются с большой точностью и в соответствии с требованиями ГОСТ. В противном случае конструкция может обрушиться.

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.

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

Как контролировать процесс

Чтобы удостовериться в надежности сварного соединения, необходимо знать, как измерить параметры выполненного шва.

Наиболее прост и доступен способ с применением т.н. «катетометра». Понять, что это такое, поможет пример с более распространенным приспособлением. Для регулировки зазоров применяют набор щупов — прямоугольных пластин разной толщины, скрепленных в 1 точке.

Катетометр устроен схожим образом, только в пластинах со стороны угла сделаны вырезы, соответствующие профилю швов с разными катетами. Прикладывая их одну за другой к наплавке, сварщик подбирает подходящую.

При этом стороны плотно прилегают к поверхностям приваренных заготовок (располагаются перпендикулярно), кромка выреза — к усилению шва. На пластине выбита цифра, соответствующая катету.

Другой способ основан на применении более распространенных измерительных инструментов — угольника и штангенциркуля. Последний можно заменить линейкой.

Действуют в таком порядке:

  1. Угольник приставляют к одной из заготовок катетом так, чтобы второй был направлен параллельно другой детали. При этом инструмент должен касаться наплавки.
  2. Щупом штангенциркуля или линейкой замеряют ширину просвета между вторым катетом и другой заготовкой.

Приведенным методам присущи 2 недостатка:

  • низкая точность;
  • большие затраты времени при проверке длинных швов.

Более эффективны следующие способы:

  1. Дефектоскопия.
  2. Ультразвуковой контроль.
  3. Просвечивание шва рентгеновским и гамма-излучением.
  4. Радиография.
  5. Капиллярный метод.
  6. Магнитное зонирование.

При серийном производстве можно выбрать разрушающий метод: пробное соединение разламывают и осматривают шов изнутри.

Источник:
http://svarkaved.ru/tekhnologii/shvy-i-soedineniya/raschet-kateta-shva-pri-svarke

Рассчет катета сварного шва

У сварочных швов есть различные характеристики. Например, ширина, толщина или высота усиления. И эти характеристики напрямую зависят от разновидности соединения: прямого или углового сварного шва. С помощью таких характеристик можно без труда рассчитать катет сварочного шва. Это очень полезный расчет, он позволит вам улучшить качество своей работы и не только.

Но что такое катет сварного шва? Как измерить катет шва по его ширине? И зачем вообще необходимо измерение катета? В этой статье мы постараемся кратко ответить на эти вопросы и рассказать, как произвести расчет катета сварного шва от толщины металла. Новичкам будет достаточно прочтения одного этого материала, чтобы вникнуть в суть.

Общая информация

Катет сварочного шва — это катет треугольника, который мы можем вписать в продольное сечение. Вписать, конечно, условно. Но зачем вообще производить расчет катета углового сварного шва (или любого другого типа соединения, будь то прямой, стыковой или внахлест)? Конечно, вы можете приобрести для этого специальную механическую линейку, но мы рекомендуем научиться производить расчеты самостоятельно. Это улучшит ваши профессиональные навыки.

С помощью расчетов вы сможете буквально измерить прочностные характеристика вашего шва. Вы не можете просто сделать катет шва при сварке большего размера, чтобы решить проблему слабого соединения (хотя на первый взгляд вам даже может показаться, что шов и так достаточно прочный). Многие новички считают, что можно просто увеличить наплавку и проблем не будет, но это большая ошибка. Чем больше вы наплавляете металл, тем больше нагревается деталь, а перегрев может стать причиной деформации металла.

Также расчет необходим с финансовой точки зрения. Вы сможете до копейки рассчитать себестоимость работ и вам не придется увеличивать количество комплектующих, электричества и сил, чтобы сделать слишком толстый или широкий шов. Еще расчеты полезны в случаях, когда есть серьезные различия по толщине свариваемых деталей. Например, вы свариваете деталь из тонкого металла с деталью из толстого металла. В таких случаях нужно проводить расчет детали из тонкого металла.

Произведя расчеты вы просто не сможете сделать шов слишком узким. А это особенно важно, если вам нужно сварить важную металлоконструкцию, к которой предъявляются повышенные требования. Особенно, если нужно сделать много угловых швов, которые больше остальных подвержены деформации. С виду ваши соединения могут казаться вполне прочными, а по факту ответственная конструкция может просто не выдержать механическую нагрузку при эксплуатации. Словом, расчет катета — это действительно важно. Ну а как произвести расчет мы расскажем далее.

Как рассчитать катет сварного шва

Существует огромное количество формул, с помощью которых можно рассчитать катет шва. Вместе с ними есть и различные типы швов: стыковые, тавровые, нахлесточные, угловые, и каждый из типов имеет свои подтипы. Получается, что каждому типу шва по формуле, а их около десятка (с учетом всех особенностей, конечно). Их все мы не сможем раскрыть в рамках этой статьи, поэтому расскажем, как рассчитать катет по ширине шва, поскольку это самая популярная и часто применимая формула.

Т — это наш катет

S — ширина нашего шва

cos45° — это косинус, равный 45 градусам (значение неизменно, cos45°= примерно 0.7)

Вот и вся формула. По ней несложно узнать размер катета углового шва, например. Потому что по сути своей катет углового соединения равен катету треугольника, который мы можем вписать.

Мы не будем производить расчет катета сварного шва от толщины металла, поскольку здесь даже формулы не нужны. Нужно просто взять значение по наименьшей толщине и это будет наш ответ. Простой пример: у нас есть металл толщиной 3 миллиметра. Нам нужно его соединить. Мы будет выяснять катет по толщине. Просто смотрим, что толщина металла действительно 3 миллиметра по всему периметру и используем это значение. Расчет катета сварного шва от толщины металла очень удобен, если используются нахлесточные швы и детали достаточно тонкие. Если детали толстые, то просто рассчитайте 40% от толщины.

Ниже таблица минимальных катетов сварных швов для тавторвых соединений. Она будет полезна, если у вас нет возможности произвести быстрый расчет. Сохраните ее себе и попробуйте применить в работе.

Свойства качественного шва

Теперь мы знаем, как рассчитать катет сварного шва. Но этого недостаточно для того, чтобы соединение гарантировано получилось качественным и надежным. У сварного соединения есть свои свойства и особенности, которые нужно учитывать. Самое главное — шов должен быть равномерным и однородным по всей длине. Не должно быть никаких отклонений в сторону или слишком большой наплавки в отдельных местах.

Контролируйте себя, визуальный контроль доступен без приборов и особых навыков. Один небольшой недостаток может обернуться обрушением металлической конструкции спустя время. Также ширина шва должна быть одинаковой. Если ширина шва будет меняться, то нагрузки будут распределяться неравномерно, что может привести к образованию трещин и разрушению сварного соединения.

Также следите за толщиной шва (проще говоря, его глубиной). Глубина провара должна быть тоже равномерной, чтобы не возникали внутренние трещины. Профессиональные сварщики на крупном производстве буквально до миллиметра рассчитывают будущие характеристики шва, его толщину, ширину и длину. И выполняют работу согласно этим расчетам. Конечно, это излишне в любительской и полулюбительской сварке, но вы должны заранее понимать, какой шов необходимо получить в итоге.

Чем больше сходств у свариваемых деталей, тем лучше. Конечно, существуют методы сварки неоднородных металлов, состав которых сильно отличается, но соединение все равно никогда не будет таким прочным, как при сварке однородных металлов. Установите правильную силу тока, используйте в работе профессиональное сварочное оборудование (если занимаетесь сваркой не на любительском уровне), подберите правильные электроды для сварки. Только соблюдая все это расчеты будут иметь смысл. Если вы сделаете миллион расчетов, но не установите на сварочнике правильную силу тока, то ваши старания просто пойдут насмарку.

Вместо заключения

Измерение катета шва в зависимости от толщины металла или его ширины крайне необходимо, это всего лишь один из «инструментов» сварщика, такой же как сварочный аппарат или теоретические знания. Зная минимальный катет сварного шва можно в буквально смысле рассчитать прочностные характеристики сварочного соединения.

Также не забывайте соблюдать остальные правила: правильно подберите стержни, настройте аппарат и не спешите во время сварки. С опытом к вам придет понимание всех особенностей этого интересного дела. Если у вас уже есть опыт расчета катета для разных типов швов, то поделитесь им в комментариях к этой статье. Мы уверены, ваши советы будут не лишними для многих новичков. Желаем удачи в работе!

Читайте также  Оборудование для производства бумажных стаканчиков для кофе

Источник:
http://svarkaed.ru/svarka/poleznaya-informatsiya/rasschet-kateta-svarnogo-shva.html

Как рассчитать и измерить катет сварного шва

В промышленности и на производстве большинство металлоконструкций образуются в результате сварочных соединений. В строительной сфере, машиностроении и автомобилестроении эти соединения постоянно испытывают огромные нагрузки. Получить высокое качество сварного соединения можно только при грамотном расчете его параметров. Технология сварочного процесса достаточно сложная, она наполнена рядом математических формул, отражающих способы расчета параметров. Сегодня задача мастера максимально упрощена, так как существуют специальные программы, представляющие собой готовые калькуляторы для вычислений. Помимо этого, разработаны таблицы расчетных величин, соответствующих тому или иному типу соединения, материалу конструкции, его геометрии.

Одним из вычисляемых параметров является катет сварного шва. И если одни величины можно усреднить, другие взять в готовом виде из таблиц, то катет придется рассчитывать самостоятельно. Вот почему возникает много вопросов о сущности этого параметра. Точное определение мы дадим позднее, так как сначала необходимо затронуть ряд сопутствующих вопросов. Отметим только, что данный параметр напрямую определяет прочность сварного шва.

Не вдаваясь в подробности, мы склонны полагать, что рассчитывать геометрию шва не нужно, так как максимальные значения всех параметров сыграют на улучшение прочности. Такое утверждение является неверным, так как, к примеру, чрезмерно широкий шов может привести к перенапряжениям в металле или к его деформации, что существенно ухудшит технологические параметры соединения.

Сварные соединения

На сегодняшний день разработано и освоено более 150 способов соединения деталей с помощью электросварки. Но на этом технология не останавливается, и постоянно внедряются различные инновационные методы. Практически все внимание акцентировано на сварочном шве, как области стыка двух металлов, образованной при их кристаллизации. В зависимости от взаимной ориентации элементов конструкции друг относительно друга различают несколько видов сварных швов. В самой тривиальной классификации их разделяют на угловые и стыковые.

  • Угловые стыки образуются при тавровых соединениях, крестовых или непосредственно угловых. Подобные швы формируются после односторонней или двусторонней разделки кромок. Метод разделки зависит от габаритов конструкции. Такие стыки могут подразделяться на непрерывные и прерывистые, в зависимости от вида продольного сечения.
  • Стыковое соединение подразумевает сварку двух изделий, прилегающих друг к другу торцами. Шов внахлест является частным случаем стыкового соединения. Кромки деталей могут иметь скос или оставаться прямыми. Чаще всего встречаются горизонтальные швы. При толщине деталей, не превышающей 8 мм, разделку кромок не производят.

Геометрические параметры

Для того, чтобы заводить речь о расчете параметров, необходимо четко знать их определения. К сожалению, сухие научные фразы не всегда дают то представление, которое желает видеть, к примеру, начинающий мастер. Ярким примером одного их таких терминов является катет сварного шва.

Согласно определению, катетом шва называют сторону (катет) наибольшего равнобедренного треугольника, который можно вписать в поперечное сечение.

Вышеприведенное определение настолько переполнено математическими терминами, что даже при желании трудно понять, что же это за величина. Обратимся к иллюстрации.

Во-первых, отметим, что говорить о катете можно только при наличии углового соединения. Во-вторых, в нашем понятии катет является стороной прямоугольного треугольника. Здесь фиолетовым цветом выделен прямоугольный треугольник, который равнобедренным должен являться теоретически, согласно требованиям к сварным швам.

На практике же этот треугольник не всегда имеет равные катеты, что, конечно же, указывает на дефект. Вот почему данный параметр необходимо рассчитывать и придерживаться полученного значения.

Под поперечным сечением подразумевается сечение детали плоскостью, перпендикулярной шву. Из рисунка также становится понятен смысл слова «наибольшего» в определении. Но что делать, если соединение проводится не под прямым углом. В этом случае тоже заводится речь о некоем катете, хотя в его расчет вносится погрешность, и она тем более, чем больше угол отличается от прямого. Теперь дадим более наглядное определение.

Катетом можно назвать расстояние от плоскости одной детали до крайней границы сварного шва на плоскости другой детали.

Один лишь катет шва рассчитывается крайне редко, поэтому приведем пример других важнейших параметров, которые учитываются при проведении сварочных работ.

На рисунке отображены следующие величины:

  • S – толщина детали;
  • e – ширина сварного шва;
  • q – выпуклость шва;
  • h – глубина провара (отмеряется от плоскости детали);
  • t – толщина сварного шва;
  • b – зазор между кромками (его величина зависит от способа разделки кромок);
  • k – катет;
  • a – толщина шва (при угловом соединении);
  • p – высота шва (при угловом соединении).

В строгом смысле для определения величины катета шва необходимо учитывать целый ряд факторов. Наиболее значимым из них является толщина заготовки. Даже начинающему мастеру известно, что геометрия сварного шва напрямую зависит от необходимой глубины провара. Эта зависимость несколько усложняется, если приходится соединять две детали разной толщины.

К дополнительным факторам относятся такие, как положение электрода, тип соединения, физические свойства металла. Полный расчет сварного соединения подразумевает использование целого ряда сложных формул. На практике, если на металлоконструкцию не будут действовать сверхвысокие нагрузки, используют упрощенные принципы расчета.

К примеру, при соединении двух деталей одинаковой толщины катет считается равным кромке детали. Если толщина материала различна, то ориентируются на параметры более тонкой заготовки. Еще раз напомним, что ошибки в расчете приводят к нежелательным последствиям. Чрезмерно малый катет ославляет прочность сварного шва, в то время как большой катет может стать причиной внутренних напряжений в металле.

Приведенный метод расчета справедлив для средних показателей толщины материала. Увеличение толщины приводит к нарушению линейной зависимости между указанными параметрами. Достаточно толстые детали свариваются швом с катетом, размер которого составляет 40% от толщины. Как видно из примера, соблюдать такую сложную зависимость проблематично, тем не менее, размер катета – величина, определенная стандартом ГОСТ 5264-80.

В ряде случаев приближенное значение катета дает слишком большую погрешность, поэтому принято пользоваться упрощенной формулой. Они имеет следующий вид:

T=Scos45°, где Т – величина катета, а S – ширина шва. Поскольку мы иллюстрировали геометрические параметры, то в наших обозначениях эта формула будет иметь вид: K=ecos45°. Учитывая то, что косинус угла – есть величина постоянная, приходим к выводу, что и в данном случае катет линейно «привязан» к такому параметру, как ширина сварного шва (но не толщина кромки).

Способы контроля

Контроль сварочных швов – неотъемлемая часть технологического процесса. Прежде всего, соединение необходимо исследовать на устойчивость к разрушающим нагрузкам. Формы контроля могут быть разными. Они зависят от принципов, на которых основываются. К передовым методам относится радиография, рентгенография, облучение гамма-лучами, ультразвуковой и вихретоковый контроль. Сюда же следует добавить магнитное зондирование, а также капиллярный способ исследования швов. Представленные виды контроля требуют наличия дорогостоящей аппаратуры и не всегда могут быть реализованы, особенно в условиях мелкого производства.

В качестве подручного прибора для измерения катетов может служить готовый шаблон. Если быть точным, то практическое значение имеет не один шаблон, а целый набор.

В самой простой конструкции шаблон представляет собой набор пластин, скрепленных одним концом. На другом конце выполнены прорези, соответствующие форме поперечного среза шва. Мастер поочередно прикладывает шаблоны к заготовке и определяет максимально соответствующий из них. На каждом шаблоне нанесен размер соответствующего катета.

Существует еще несколько приборов, которые по своему принципу действия представляют шаблоны, только способ измерения катетов у них несколько отличается. Шаблон Красовского предназначен для определения зазоров между заготовками. Универсальный шаблон сварщика (УНС-2) – набор пластин с вырезами. По форме выпуклой гипотенузе можно определить длину катетов. Шаблон Маршака-Ушерова позволяет измерить не только катет, но и определить корень шва. Этот прибор считается самым универсальным из всех описанных выше.

Источник:
http://svarkoy.ru/teoriya/katet-svarnogo-shva.html

Что такое расчет катета сварного шва

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.

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.

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.

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

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.

Читайте также  Как прочистить канализационную трубу гибким сантехническим тросом своими руками

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.

Источник:
http://rezhemmetall.ru/chto-takoe-raschet-kateta-svarnogo-shva.html

Катет сварного шва

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

Что такое катет сварочного шва

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

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

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

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

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

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

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

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

Что касается режима и скорости проведения сварочного процесса.

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

Расчет катета шва

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

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

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

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

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

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

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

Источник:
http://svarkalegko.com/tehonology/katet-svarnogo-shva.html