Катеты сварных швов: характеристика и свойства. Катет сварного шва
Катет сварного шва - что это и как его рассчитать
Сварочные швы характеризуются различными параметрами: выпуклостью, шириной, толщиной провара и прочими. Все зависит от конкретного типа шва: прямого или углового. Для прямоугольных соединений одна из таких характеристик — это катет сварного шва.
В данном материале мы разъясним, что это такое, как сделать нужные расчеты и какими свойствами обладает такая характеристика углового соединения.
Типы швов и геометрия угловых соединений
Сварочный шов — это место соединения деталей, образованное за счет расплавления и остывания металла.
В зависимости от геометрии заготовок, различают два типа: стыковые и угловые. Их различие происходит по пространственному размещению двух деталей.
Стыковые швы соединяют два элемента торцами в одной плоскости. Чаще всего такой вид крепления выполняют в горизонтальном положении.
Угловые сварные соединения составляют двумя деталями угол. Наиболее распространенным видом является прямой в 90 градусов. Производные таких типов швов — это двутавровые виды соединений в виде буквы «Т».
Основные характеристики угловых сварных составлений: толщина, выпуклость, высота и катет шва. Что это за параметры?
- Толщина включает в себя высоту и выпуклость шва. Говоря проще — это наибольшая глубина провара деталей от их стыка до выпуклой части.
- Высота характеризует расстояние от начала соединения до его гипотенузы (прямой линии, соединяющей крайние кромки шва).
- Выпуклость — это длина от гипотенузы до наиболее выпуклой и высокой точки.
- Катет — расстояние от кромки шва до поверхности другой детали.
Зачем нужен расчет катета сварочного углового соединения и что от него зависит?
Зачем нужен расчет катета
Зачем нужно делать расчеты катетов углового сварного соединения, если можно просто сделать наплавку побольше? На какие нюансы влияет величина этого значения?
- С учетом такого параметра изменяются все другие прочностные характеристики. Нельзя просто сделать катет как можно большим, хотя на первый взгляд и кажется, что так соединение будет более прочным.
- При большей ширине охвата возрастает площадь нагревания деталей и объем расплавленного металла. В итоге это может привести к деформации всего изделия.
Слишком широкие швы увеличивают затраты расходных материалов, что недопустимо, особенно при массовом производстве.
- Также расчет катета важен, например, при сварке деталей разной толщины, тонкостенных и толстых конструкций. В этом случае нужно учитывать параметры более тонкой заготовки.
- Слишком узкие швы не обеспечивают должной прочности всего соединения и изделия. Особенно это учитывается при сварке несущих конструкций и перекрытий, которые будут испытывать постоянные нагрузки.
Катет — одна из основ прочного и качественного соединения деталей под углом. Но как рассчитать оптимальное значение, какими способами можно это сделать?
Как сделать расчет катета сварного соединения
В промышленных условиях расчеты прочности и параметры сварочных соединений проводят математическим путем с использованием формул.
В бытовых условиях можно использовать готовые шаблоны. Самый распространенный — универсальный сварочный шаблон. Это набор из тонких металлических пластинок, скрепленных между собой с одного конца. Закрепив заготовки под прямым углом, шаблоны прикладывают поочередно к углу. Которая из них будет прилегать к поверхностям лучше всего (плотно), та и определяет параметры сварочного шва.
Если сварочный шов не будет испытывать сильных нагрузок, а сама конструкция не несет большую ответственность, габариты можно прикинуть исходя из толщины металла.
Например, нужно сварить две детали, толщина которых в пределах четырех-пяти миллиметров. В этом случае приблизительный катет должен составлять не более 4 мм. При более толстых заготовках (5-6мм) этот показатель составляет максимум 5 мм.
Более точно можно сделать расчет, используя геометрию. Если нужно прикинуть параметры катета прямоугольного соединения, подойдет такая формула:
Т=S×cos45°
Т — это длина катета сварного шва
S — ширина самого шва от одной плоскости до другой
Косинус 45 градусов равняется значению 0,7
Исходя из этого, стоит замерить расстояние между плоскостями деталей и рассчитать показатель катета.
Например, нужно сделать расчеты катета будущего шва с шириной в 4 мм. Для этого подставляем в формулу Т=4×0,7, в итоге имеем показатель в 2,8 миллиметра.
После расчетов проводят сварочные работы. По окончанию работу можно проверить соответствующим шаблоном. Если есть зазор — соединение выполнено неправильно.
Оптимальная геометрия углового шва
Кроме прочности такой параметр, как катет, влияет и на правильную геометрию сварного соединения.
Качество и прочность шва будет зависеть от того, насколько симметрично соединение. Смещения в стороны, слишком большое углубление или выпуклость неприемлемы. В разрезе шов должен представлять собой идеальный треугольник с одинаковыми сторонами и равномерно выгнутой гипотенузой (выпуклостью).
Если одна из сторон шва будет очень вытянутой, то это означает, что расплав наложен на одну из заготовок, а вторая плоскость лишь слегка держится. Исходя из этого, катеты должны быть одинаковыми с обеих сторон изделия. Изъян такого характера является следствием смещения дуги влево или вправо.
Плоская и растянутая форма свидетельствует о растекании расплавленного металла по поверхности заготовок. В таком случае изделие также не качественно. Такой брак возникает в случае слишком короткой дуги (утапливание электрода в сварочную ванну).
Слишком короткие катеты соединения способствуют большой выпуклости сварного шва. Металл просто застыл сверху деталей и держится непрочно. Этот дефект возникает вследствии длинной дуги.
Идеальным считается сварочный шов с одинаковыми катетами и слегка выпуклой поверхностью (лучше даже, когда соединение имеет небольшую вогнутость). Такой результат свидетельствует о получении надежного качества изделия.
Получить шов с оптимальными геометрическими параметрами можно только соблюдая технику сварочного дела. После зажигания дуги она выдерживается точно по центру будущего соединения. Ее длина должна составлять 1-1,5 диаметра электрода. Угол наклона держателя составляет 60-80 градусов. Обязательно в процессе сварки нужно контролировать форму сварочной ванны и скорость движения. Отклонения недопустимы. Если ванна вытянулась или, наоборот, сформировалась в круг, это значит, что работа делается неправильно. Она должна быть слегка овальной.
При слишком большой скорости движения электрода возникнет так называемый непровар металла. Если двигаться очень медленно, то детали можно прожечь насквозь.
Соблюдая технику сварки со всеми необходимыми расчетами можно получить отличный сварной крепеж, который обеспечит надежную службу любого изделия.
А что Вы можете добавить к этому материалу? Насколько важно в сварочном деле учет таких характеристик соединения? Поделитесь своим опытом по расчетам параметров сварного шва? Как Вы считаете — что нужно учитывать при сварке угловых соединений? Нам очень важен Ваш опыт, поделитесь им в блоке комментариев к этой статье.
wikimetall.ru
Катеты сварных швов: характеристика и свойства
Прочность сварного шва определяется несколькими факторами. Первый важный показатель - это режим сваривания двух металлических конструкций между собой. Вторым фактором является верно выбранный расходный материал. Третий параметр, определяющий прочность соединения металлической конструкции - это точные размеры катетов сварного шва.
Что такое катет
Данное название происходит от того, что если рассматривать сварочный шов в разрезе, то при его идеальном исполнении он будет выглядеть как равнобедренный треугольник. В этом случае катетом будет являться то расстояние, которое находится между концом шва одной детали и плоскостью другой детали. По своей сути катет сварочного шва и будет являться катетом такого равнобедренного треугольника, отсюда и название.
Итак, что такое катет, теперь ясно. Важно понимать, что от значения углового соединения будет сильно зависеть прочность соединения. Однако здесь важно не заблуждаться. То, что катет сварного шва отвечает за его прочность, это вовсе не значит, что чем он толще, тем прочнее будет само соединение. В этом случае необходимо понимать, что слишком большое количество наплавляемых элементов приведет к ухудшению характеристик соединения. К тому же слишком большой расход электродов, газа, флюса и присадок сильно увеличит себестоимость проведения таких работ.
Геометрия стыка
По тем причинам, что были описаны выше, очень важно учитывать геометрию стыка. Основным параметром при соединении двух металлических конструкций станет то, что катет сварного шва должен иметь большие параметры продольного сечения.
К примеру, при осуществлении сварки двух металлических элементов, имеющих разную толщину, размеры катета шва должны определяться по той детали, которая обладает меньшей толщиной. Чаще всего размеры катета сварного шва определяются и измеряются по заранее подготовленным шаблонам. На сегодняшний день сварщики используют наиболее универсальный инструмент для измерения катета. Такие приборы получили название "катетомеры сварщика".
Этот инструмент имеет вид двух тонких пластин, концы которого имеют форму выемки, предназначенную для определения разных параметров катета. Специалист по очереди прикладывает к шву разные по размерам катетомеры. Среди них обязательно найдется тот, который будет точно повторять геометрию катета сварного шва.
Форма шва
После проведения сварочных работ чаще всего образуется всего два вида шва.
Первый вид - это обычный сварочный шов, который выглядит как валик с выпуклой поверхностью. Однако здесь важно отметить, что этот вид шва, по словам специалистов, не является оптимальным. У такого утверждения существует две причины. Во-первых, внутри такого шва будет сильно увеличиваться напряжение на конструкцию, а во-вторых, расход материалов на создание такого шва сильно увеличивается.
Второй вид шва считается идеальным. Выглядит он как валик с вогнутой поверхностью, однако добиться такого исполнения при сваривании двух конструкций очень и очень сложно. Для того чтобы добиться такого типа шва, важно правильно настроить параметры сварочного аппарата, а также поддерживать одинаковую скорость расхода электрода. Для того чтобы выполнить оба условия, нужен специалист, обладающий большим количеством опыта в таких работах. Стоит добавить, что этот тип сварочного шва не используется при сборке металлических конструкций.
Размеры углового соединения
Если говорить о размерах катета углового сварного шва, то, как упоминалось выше, решающим фактором станет толщина деталей, подвергающихся сварке. К примеру, если имеются детали с толщиной 4-5 мм, то размер катета будет равен 4 мм. Если толщина увеличивается, то и катет должен будет расти.
Очень важный фактор, который влияет на вогнутость или выпуклость сварного валика - это то, каким электродом проводились работы. Имеется в виду химический состав расходуемого элемента. Допустим, если использовать электрод, который при использовании будет становиться густым и вязким, то в итоге получится поверхность валика выпуклой. Если же при расплавлении валика металл будет жидким и растекающимся, то поверхность его окажется вогнутой.
Скорость и режим проведения сварки
Для того чтобы при проведении работ получить оптимальный катет сварного шва, а также обеспечить прочное соединение, необходимо учитывать несколько пунктов.
- Основными параметрами выбранного режима работы будут являться сила тока, а также напряжение. Специалисты в этой области знают, что если увеличить силу тока, а также создать стабильное напряжение, то сварной шов окажется глубже и будет иметь меньшую толщину. Если же в процессе работы сохранить стабильный ток, но изменить напряжение, то полученное соединение будет менее глубоким, но его толщина возрастет. Из этого следует логичный вывод, что и толщина катета сварного шва будет также изменяться.
- Второй фактор - это скорость. Если не превышать этот параметр более чем на 50 м/час, то глубина проварки стыка будет расти, а толщина уменьшаться.
- Если же сделать все наоборот, то есть увеличить скорость, то уменьшится не только глубина сварки, но и толщина катета шва. Также будут снижены характеристики металла, образовавшегося внутри зазора между заготовками. Это происходит из-за того, что при быстром перемещении нагрев ванны оказывается незначительным.
Как определить катет сварного шва
Стоит сказать о том, что сделать это не очень трудно. Основанием этому утверждению служит то, что в сечении данный шов является равнобедренным треугольником, а вычисление катета такой фигуры - довольно простая операция. Для того чтобы провести расчеты, можно воспользоваться обычной тригонометрической формулой: T = S cos 45º.
Т - это величина катета сварного шва, а S - это ширина полученного валика, или гипотенуза треугольника.
Для того чтобы определить катет шва, важно узнать толщину самого шва целиком. Эта операция довольно проста, плюс к этому в таком случае cos 45º будет равен 0,7. После этого можно подставить все имеющиеся значения в формулу и с высокой точностью получить значение катета. Расчет катета сварного шва по этой формуле - одна из простейших операций.
Виды швов
На сегодняшний день различают два основных вида сварного шва. Здесь важно понимать, что шов и сварочное соединение - это разные вещи.
- Сварные стыковые швы. Этот тип используется при соединении деталей встык, то есть торцами. Чаще всего на практике этот тип шва используется при сборке трубопроводов, а также при производстве конструкций из листового металла. Применение такого типа шва считается наиболее экономным, а также наименее затратным в плане энергии.
- Есть также угловые швы. На самом деле здесь стоит выделить три типа - угловые, тавровые, нахлесточные. Разделка кромок материалов в этом случае может быть как односторонней, так и двухсторонней. Это зависит от толщины металла. Угол разделки находится в пределах от 20 до 60 градусов. Однако здесь важно понимать, что чем больше выбран угол, тем больше придется потратить расходных материалов, а также снизится качество.
Конфигурация сварных швов
Сварные швы также отличаются по своей конфигурации. Тут можно выделить несколько видов: продольные прямолинейные и криволинейные, кольцевые.
Если будет осуществляться сварка продольных швов, то очень важно провести тщательную подготовку поверхности металла, особенно если работы будут проходить с большой протяженностью шва. При создании такого типа шва важно, чтобы поверхность не была волнистой, а все заусеницы кромок необходимо очистить. Также важной деталью будет удаление влаги, ржавчины, грязи или любых других нежелательных элементов с рабочей поверхности до начала сварки.
Если будет проводиться кольцевая сварка, то тут очень важно откорректировать режим работы сварочного аппарата. Если диаметр изделия небольшой, то для достижения качественного сварочного шва важно понизить силу тока.
Можно добавить, что полученные швы могут быть не только вогнутыми или выпуклыми, но и плоскими. Плоские и вогнутые типы лучше всего подходят для тех конструкций, которые эксплуатируются при динамических нагрузках. Причиной этому стало то, что у такого типа шва отсутствует ощутимый переход от самого соединения к металлу.
ГОСТ катетов сварного шва
ГОСТ 5264-80 - это документ, который устанавливает основные типы, конструктивные элементы, а также размеры всех сварных соединений. Однако важно отметить, что эта бумага не распространяется на те типы швов, которые используются для соединения трубопровода.
Один из пунктов данного ГОСТа говорит о том, что при проведении сварочных работ стыкового типа и разной толщине деталей, их можно соединять так же, как и детали с одинаковой толщиной, если их разница не превышает определенных показателей.
Также в этом документе описано, что допускается смещение свариваемых кромок перед сваркой по отношению друг к другу. Также там установлены числовые параметры смещения, которые разрешаются при определенной толщине заготовки.
К этому документу есть приложение, в котором прописаны все минимальные размеры катетов сварного шва. Стоит добавить, что выпуклость, как и вогнутость шва, может быть не более чем 30 % от значения его катета.
fb.ru
Катет шва при сварке: определение и методы расчета
В строительной отрасли при сварке массивных металлических сооружений в стыках возникают серьезные нагрузки, что при несоблюдении технологии несет риски обрушения конструкции. Это актуально в корабельной отрасли и машиностроении (при устройстве крупногабаритных автоматов), при возведении массивных строений. Качественное соединение должно быть изначально просчитано, чтобы избежать возможных будущих деформаций. Самый простой способ проверить правильность сварной линии — узнать катет шва.
Катетом сварного шва называют катет условного треугольника, который вписывается в поперечное сечение. Единой цифры, которая бы стала показателем надежного и качественного шва при определении его катета, нет. Чем больший размер равнобедренного треугольника можно вписать вместо шва, тем большие нагрузки он сможет выдержать. Часто эта характеристика зависит от вида металла и предела напряжения, которому он сможет противостоять. Увеличение катета дает противоположный эффект — деталь деформируется и не сможет работать в нужном режиме.
Как определить величину катета?
Для определения оптимального сварного соединения нужно произвести расчет шва, а также определить катет шва при сварке. При этом учитываются следующие факторы:
- толщина металлозаготовок;
- положение деталей относительно друг друга;
- вид шва, используемого при соединении.
Для каждого изделия катет подбирается индивидуально, но здесь речь идет лишь о работе с большими нагрузками. Для частного использования сварки не нужны тонкие расчеты, но все же профессионалы учитывают свойства металла и стараются сделать шов прочным и при этом не навредить деталям. Задают катет шва по кромке в том случае, если две детали имеют одинаковую толщину. Если же разную, то катет определяют по более тонкому металлу. Важно правильно выбрать и рассчитать его размер. Ведь от этого зависит максимальная мощность, которой сможет сопротивляться деталь. Катет сварного шва определяется системой стандартизации ГОСТ 5264-80.
Катет шва при сварке равен толщине листов при нахлесточном соединении, но при этом она не должна превышать 4 мм. Если этот параметр больше, то следует брать 40 % от величины толщины металла и прибавить 2 мм. Так можно определить максимальное значение катета шва.
Как выбрать катет?
Определяется катет шва при сварке арматуры так же, как и при соединении любых других элементов металлических конструкций. Размер зависит от нескольких параметров, в их числе положение заготовок, их длина и толщина. Профессионалы пользуются шаблонами, которые уже наработали до них сварщики. Главным параметром выступает длина сварного шва, ведь именно она влияет на прочность будущей конструкции. Расход материала и вероятность деформации — основные опасности при шве большой длины. Многое зависит от типа шва, которым будут соединяться детали.
Сварной стыковой шов
Сварной стыковой шов предполагает следующую технологию — соединить два элемента сварки встык (т. е. расположить детали торцами поверхностей в одной или разных плоскостях). Разновидностей стыковых соединений более 30, все они предусмотрены ГОСТом. При этом проводится зависимость от толщины свариваемых элементов, оборудования и технологии сварки. Если конструкция будет подвергаться напряжению переменного характера, то такой способ стыка самый надежный. Стыковать и сваривать можно различные детали. Это могут быть не только листы металла, но и трубы, уголки, швеллеры. Чтобы сварить два листа, их не нужно даже соприкасать друг с другом, — сварка проводится при минимальном расстоянии двух заготовок.
Соединение внахлест
Соединение внахлест – это метод сварки, когда детали расположены параллельно и их кромки перекрывают друг друга. В отличие от сварного шва, существует всего две разновидности соединений внахлест. Торцы изделий могут привариваться с двух сторон или же с одной. Также есть соединение с помощью дополнительной накладки, которая приваривается к двум деталям, соединяя их под нужным углом. Внахлест сваривают детали, используя два вида швов — торцевой и лобовой. Режим сварки при данном соединении может быть более высоким, так как опасность прожога поверхностей отсутствует.
Угловое соединение
Сварка двух деталей, кромки которых располагаются под углом относительно друг друга, происходит методом углового соединения. Стандарт различает до 10 видов таких стыков. Иногда для прочности и надежности сварного шва используют специальную металлическую подкладку, которая позволяет лучше стыковать элементы и делает конструкции надежнее. В силовых конструкциях редко можно увидеть такой тип соединения, поэтому расчетов для таких швов не производят. Тем не менее при необходимости такого типа сварки расчеты производятся по аналогии с тавровым соединением и обязательным учетом типа шва.
Тавровое сварное соединение
Часто возникает необходимость соединить элементы, которые расположены в разных плоскостях. Наилучшее решение в этом случае — тавровое соединение, где торец одной заготовки примыкает под прямым или иным углом к другой. Типы подобных соединений различаются в пределах 9 видов, предусмотренных ГОСТом. Тавровое соединение требует глубокого проплавления в месте стыка, шов обычно делают автоматической сваркой или же заранее подготавливают кромки, например, угловым швом, который можно сделать вручную, или стыковым. Вид шва, которым было произведено соединение, влияет на его расчет. Здесь во внимание принимается тот факт, что место сварки, предварительно обработанное, будет намного прочнее основного металла.
Контроль качества шва
В любом из швов следует не забывать о катете шва при сварке, формула которого не является сложной и состоит в определении толщины металла. Если она составляет менее 4 мм, то катет берется равным ей, если же больше, то в диапазон 40 %- 45 % от толщины с прибавкой 2 мм. Формула для расчета катета: T = S cos 45º, здесь T – искомый катет, а S – гипотенуза или ширина валика шва.
Провести контроль за соединением заготовок несложно, при этом используют визуальные и инструментальные методы (с помощью приборов). Разработан инструмент, определяющий катет шва при сварке. Как измерить им интересующий шов? Для этого нужно приложить прибор к двум частям заготовки, а середину направить на шов, после чего записать показатели и провести несложный расчет. Обычно шов получается выпуклый, но это самый ненадежный вариант. Ведь именно в такой форме концентрируется напряжение.
Идеальным вариантом является вогнутый шов, получить который достаточно сложно. Здесь нужно соблюдать скорость сварки, а также добиться правильной работы сварочного аппарата. Опытные мастера смогут сделать такой шов. Но чаще его получают механическим путем, просто срезая ненужную часть шва.
fb.ru
Катет сварного шва — что это такое и как измерить?
Апрель 30, 2017
При электродуговой сварке возникает необходимость оценить качество шовного соединения деталей неразрушающими методами. Для этой цели используют дефектомеры, основанные на различных физических принципах. Кроме того, проводится визуальная оценка качества и геометрических параметров, при которой используется понятие катета сварного шва.
В зависимости от ряда условий производится предварительный расчёт катета по соответствующим таблицам, что позволяет закладывать его характеристики в проектную документацию на разных этапах работ. Мы подробно расскажем об этом понятии и его влиянии на прочность соединения заготовок.
Типы сварочных швов
Соединение деталей может происходить разными способами и это целиком зависит от формы заготовок и решаемых задач. Сварщики могут соединять элементы в одной плоскости или же под углом друг к другу внутренним или внешним швом, параметры которого зависят от требований по прочности и толщины заготовок. Также важно учитывать степень обработки кромок и возможное изменение геометрической формы деталей по причине перегрева, связанного с несоблюдением технологического режима. Иногда использование сплошного шва не является экономически оправданным и выбирается прерывистое соединение в шахматном или ином порядке.
Независимо от вида сварки, материала заготовок и количества проходов скорость сварки по нормам и таблицам редко превышает значение 50 м/час. Эта оптимальная величина позволяет достаточно хорошо прогреть заготовки и в то же время не допустить перегрева, ведущего к деформациям составных частей изделия.
По способу соединения деталей различают следующие виды сварных швов, а именно:
- соединение внахлёст, которое производится при относительно небольшой толщине заготовок и делается с двух противоположных сторон;
- стыковое соединение, проводится с обработкой кромок стыка под углом в 45о при толщине металла более 4 мм;
- торцовый способ, применяемый для соединения двух наложенных друг на друга листов металла;
- угловой шов, как внешний, так и внутренний с обязательной обработкой кромок для наилучшего провара;
- соединение тавровое, при котором детали располагаются под прямым углом с двусторонним привариванием.
Выбор типа соединения зависит от технического задания и требуемой прочности соединения, поэтому необходимо учитывать наличие разнотолщинных заготовок, требующих особого внимания при обработке и стыковке кромок. Необходимо подбирать флюс и присадки, а также материал электродов в точном соответствии со свариваемым материалом, чтобы предотвратить образование пористого и непрочного шва.
При тавровом и угловом соединении особо важно перед началом работ зафиксировать элементы под нужным углом, чтобы не допустить смещения, которое затем будет невозможно исправить, для этого нужно воспользоваться соответствующими мерительными инструментами.
Параметры и геометрические характеристики шва
Размеры шва и глубина провара зависит от нескольких факторов, к которым относятся химический состав заготовок и материала электрода, состав присадок и флюса, а также сила тока и скорость сварки. Именно эти обстоятельства определяют свойства и геометрические размеры шовных соединений, определяющих жёсткость и прочность всей конструкции в целом.
Для стыкового соединения характерна выпуклая форма, которая выравнивается в процессе окончательной обработки абразивными материалами. Это производится в том случае, если высота валика не должна превышать определённых показателей по техническому заданию.
При нахлёстном, угловом или тавровом соединении форма шва в разрезе имеет вид прямоугольного треугольника с катетами и выпуклой или вогнутой гипотенузой, причём рекомендуемые размеры этой геометрической фигуры зависят от толщины свариваемых материалов.
Прочность стыка заготовок определяется следующими параметрами шовного соединения:
- корневая часть шва, которая наиболее близка к стыку деталей;
- тело шовного соединения характеризуется одним или несколькими проходами для достижения необходимых габаритов;
- показатель ширины шва, представляющий собой условную гипотенузу прямоугольного треугольника с выпуклой или вогнутой поверхностью;
- параметр катетов сварного шва, который наиболее полно характеризует жёсткие прочностные свойства соединения.
Чтобы понять, что такое катет сварного соединения, необходимо представить шов в разрезе. Он выглядит в сечении, как прямоугольный треугольник с двумя катетами по сторонам заготовок и гипотенузой между ними, которая и является шириной шва. Эти параметры и считаются основой визуального контроля качества при сварке. При соединении тонких (до 4 мм) листов внахлёст, катет выбирают равным толщине заготовок, а при большей толщине этот параметр равен 40−45% от толщины деталей.
В сложных случаях, при предполагаемых высоких нагрузках на шов, необходимо сверять приблизительные расчёты со справочными данными по таблицам, а также ГОСТ 5264-80 и ГОСТ 11534-75 с целью обеспечения максимальных показателей прочности сварочного соединения.
Способы визуального контроля параметров шва
Для неразрушающего контроля качества сварки существует несколько достаточно эффективных методов, основанных на разных физических принципах. Это радиографический метод, просвечивание рентгеновскими и гамма-лучами, а к безопасным методам относятся вихретоковое дефектоскопирование и ультразвуковой контроль.
Не последнее место занимает магнитное зондирование и капиллярный способ исследования. Методы такого контроля требуют дорогостоящей аппаратуры, радиоактивных источников или реактивов, поэтому являются довольно затратными и не применяются повсеместно, а лишь в ответственных и особо важных узлах и регламентируются инструкцией СН 375-67.
Существуют компьютерные программы расчёта прочности соединений, где ключевым параметром является катет шва при сварке, при этом становится необходимым проводить измерения основных геометрических характеристик. Такие замеры выполняются во время визуального контроля шва с помощью разнообразных универсальных шаблонов, а именно:
- сварочный шаблон Красовского, универсальный (УШК-1), служит для измерения зазоров между заготовками и параметров нахлёсточных, тавровых и стыковых соединений;
- универсальный измеритель УШС-2, представляющий собой набор шаблонов для определения катетов по выпуклой гипотенузе от 4 до 14 мм;
- более сложный измеритель УШС-3, служит для промеров углов разделки стыков, а также позволяет замерять смещение между деталями и высоту валика стыкового шва;
- шаблон сварщика УШС-4 со встроенным измерителем Маршака-Ушерова позволяет измерять различные углы, величину катета и корня шва, является наиболее универсальным измерителем.
Очень важно уметь правильно пользоваться измерительным инструментом, чтобы не получить искажённые данные, влияющие на расчёт прочности соединения.
Мы убедились в важности такого показателя, как катет сварного шва при визуальном контроле качества работ и расчёта прочности всего соединения в целом. Метод оценки соответствия выполненных работ техническому заданию с помощью замеров, является наиболее недорогим и проверенным временем способом, который не требует использования высокотехнологичной аппаратуры и дорогостоящего обучения персонала.
Подводим итог
Мы рассказали об относительно доступном и надёжном способе расчёта прочности сварочного соединения с помощью такого параметра, как катет сварного шва. При упрощённом, примерном подсчёте можно выполнять простые работы, но если требуются ответственные строительные конструкции, то необходим взвешенный инженерный подход, основанный на правильных замерах специальными шаблонами.
electrod.biz
как измерить, рассчитать и выбрать
В профессиональном строительстве при возведении металлоконструкций, а также при создании различных транспортных средств, которые обладают большой массой, многие соединения сталкиваются с очень высокими нагрузками. Чтобы их выдержать, следует сделать не только качественное соединение, но и рассчитать его параметры, чтобы при создании он приобрел максимальную прочность. Катет сварного шва является наиболее коротким расстоянием от плоскости соединяемой заготовки №1 до границы углового соединения, которое расположено на плоскости заготовки №2. Иными словами, катет шва при сварке – это катет самого большого условного равнобедренного треугольника, который можно вписать в поперечное сечение.
Данный параметр имеет прямое отношение к тому, насколько крепким будет шов. Это легко объяснить увеличением площади сцепления двух деталей основного металла и наплавочного материала. Нагрузка, которая буде воздействовать, распределится равномерно по всей поверхности, так что изделие сможет выдержать больший, сильный удар и так далее. Но не всегда самый большой размер будет лучшим вариантом. В сварочном деле необходимы тонкие расчеты нагрузок, чтобы не допустить перенапряжение металла. При увеличенном катете может согнуться сама деталь, что приведет к невозможности ее использования.
При выборе данного параметра учитывается множество факторов. Это толщина заготовок, а также одинаковая она или нет. Нужно знать положение сварки и вид используемого шва. Здесь же необходимо учитывать особенности металла, с которым ведется работа. Несмотря на то, что для каждого шва катет подбирается индивидуально, имеются общие принципы его выбора. В частной сфере эта практика практически не применяется, так как нет необходимости в работе со сверх нагрузками, но все равно все стараются создать как можно большую площадь сцепления, чтобы при этом не навредить заготовке.
Когда свариваются детали с одинаковой толщиной стенок, то катет задается по кромке. Но периодически случается и так, что заготовки имеют различную толщину, благодаря чему катет сварочного шва подбирают на основании более тонкой заготовки. Правильный выбор его расположения и размерности является очень важным и ответственным делом. При грамотном подборе он сможет обеспечить максимальную мощность. Если размерность окажется меньше, чем нужно, то прочность шва будет слишком слабой. Если она окажется больше, то это может привести к деформации заготовки. Катет сварного шва должен соответствовать ГОСТ 5264-80.
Виды швов 
| Виды | Описание |
| Стыковой | Один из самых распространенных вариантов. Это простое соединение двух металлических изделий, которые подогнаны друг к другу встык. Оно выполняется как со скосом кромок, так и без него данный тип соединения чаще всего производится в горизонтальной позиции. |
| Тавровой | Данная разновидность предполагает соединение заготовок, находящихся друг к другу перпендикулярно, или же «Т» образно. Шов может находиться как с одно стороны, так и с двух. Часто используют положение под наклоном, чтобы металл ванны не растекался, а находился между бортов заготовок. |
| Угловой | Данный тип предполагает соединение под определенным углом. Как правило, это задается особенностями конструкции. Здесь нужен скос кромок, чтобы была максимальная глубина приваривания |
| Внахлест | Данная разновидность предназначена для сварки листов, толщина является относительно небольшой. Проварка осуществляется с двух сторон. |
Геометрия сварного шва
Рассмотрев разновидности мест, где катет может иметь свои параметры и особенности, стоит взглянуть на другие составляющие сварного соединения, которые также могут оказаться важными. Многие величины взаимозависимы, но некоторые можно доработать уже после создания шва. К примеру, высота валика всегда может стать меньше при обтачивании, если это необходимо. Основные параметры выглядят следующим образом:
Схема обтачивания сварного шва
- E – ширина полученного шва;
- T – толщина созданного шва;
- B – зазор между свариваемыми деталями;
- H – глубина залегания области проварки;
- S – толщина используемой заготовки;
- Q – размер выпуклой части.
Для углового соединения они несколько отличаются, так как здесь другое геометрическое положение. Тем не менее, важность из значения не становится меньше. Здесь выделяют:
Схема углового соединения
- K – катет шва;
- A – Величина толщины углового шва, к которой относится величина расчетной высоты и выпуклости;
- Q – выпуклость наплавленной области;
- P – расчетная высота, что должна соответствовать перпендикулярной линии, которая проводится из места наиболее глубокого проплавления к гипотенузе наибольшего прямого треугольника, который вписан во внешнюю часть шва.
Свойства
Разобравшись с тем, что такое катет сварного шва, следует отметить свойства, которыми должно обладать соединение. В первую очередь это однородность и равномерность наплавленного валика. Это легко определиться, так как здесь может применяться даже визуально-измерительный контроль сварных швов, самый простой и доступный из них. Высота валика должна быть примерно одинаковой по всей поверхности. Это же касается и его ширины, так как в этом случае нагрузки на нем будут распространяться равномерно. Если будет какое-либо послабление, то вероятность поломки возрастает именно в этом месте.
Однородность состава обеспечивает лучшее скрепление. Как правило, различные марки металла очень плохо свариваются и чем больше различий в составе, тем хуже будут скреплены заготовки. Для высокого качества соединения следует знать, какие электроды выбрать для сварки инвертором, или другим удобным способом. Также следует рассчитать правильное геометрическое расположение шва, чтобы у него был максимальный охват скрепляемых деталей.
Не менее важным параметром является глубина проварки. Если заготовки будут соединены не по всей возможной площади, то они не смогут выдерживать максимальные нагрузки. В профессиональной сфере рассчитывается каждый параметр соединения, чтобы придать конструкции максимальную прочность. Здесь нужно знать, как рассчитать катет сварного шва, чтобы он приобрел требуемые параметры и как провести сварку.
Выбор катета шва
Расчет катета сварного шва совершается под каждое отдельное соединение. Чтобы правильно выбрать его, требуется знать параметры свариваемых деталей. Прочность здесь будет зависеть от толщины соединения и его длины. Основным параметром выбора и расчета является длина, так как от этого зависит прочность. Слишком большая длина приведет к увеличению расхода материалов, а также деформации заготовки.
Схема чтения длины катета сварного шва
На практике применяются разнообразные шаблоны, которые проверены опытом предыдущих сварщиков. Для каждого типа соединения, в зависимости от размера заготовки и положения, подбирают готовые размеры.
Как измерить катет сварного шва
Разобравшись с тем, как выбрать катет сварного шва, необходимо узнать, как правильно провести его измерения. Это требуется для того, чтобы проконтролировать полученный результат. Размер искомого значения определяется по обыкновенным геометрическим законам. Для этого требуется вычислить катет максимально возможного треугольника, вписанного в продольное сечение соединения. Итоговый размер катета соединения и будет искомой величиной.
Схема определения катета сварного шва
Как рассчитать катет сварного шва
В каждом случае, расчет проводится по-разному, в зависимости от имеющихся условий. К примеру, для определения нахлесточных соединений листов, толщина которых составляет менее 4 мм, катет стараются делать равным по толщине самих листов. Если же толщина листов составляет больше 4 мм, то здесь берется 40% от толщины металла и добавляется 2 мм. Таким и должен быть максимальный катет сварного шва.
svarkaipayka.ru
Что такое катет сварного шва и его расчет
Прочность сварных швов определяется не только правильно выбранным режимом сваривания двух металлических заготовок или правильно подобранными расходными материалами, но и точными размерами самого сварочного шва. И если при стыковом виде сварки за основу берется ширина валика, то при угловом катет сварного шва. Что это такое, и почему именно этот параметр влияет на прочностные характеристики соединительного участка.
Что такое катет сварочного шва
Если рассмотреть сварочный шов в разрезе при угловой сварке, то это в идеале должен быть равнобедренный треугольник. Так вот его катет, а это расстояние от конца шва одной детали до плоскости другой. По сути, катет шва и есть катет треугольника, поэтому данный показатель так и назван.
Итак, от значения катета углового соединения зависят прочностные характеристики стыка. Но в этом плане нельзя говорить о том, что чем больше катет, тем прочнее соединение. Потому что большое количество наплавленного металла может привести к сварочным деформациям. Плюс, это всегда большой расход электродов, газа, флюса и присадки, и как следствие повышение себестоимости проводимых сварочных работ.
Поэтому необходимо учитывать геометрию стыка с таким учетом, чтобы в него поместился катет с большими параметрами продольного сечения. Если производится сваривание двух заготовок разной толщины, то катет определяется по детали с меньшей толщиною. Обычно данный параметр сварочного шва определяется и измеряется специальными шаблонами. Сегодня все чаще сварщики пользуются универсальными измерительными инструментами УШС-2. Их называют катеомерами сварщика.
Это несколько тонких пластин, на концах которых есть выемки, определяющие разные размеры катетов. Соединяются пластины кольцом или шарниром. Прикладывая поочередно каждый шаблон к сварочному шву, находится тот, который точно будет прилегать к образовавшемуся валику.
По форме шов должен быть без выпуклостей и вогнутостей. Но так получается редко.
- Обычно сварной шов – это валик с выпуклой поверхностью. Специалисты отмечают, что это не самый лучший вариант, потому что внутри такой формы концентрируются напряжения, плюс увеличивается расход материалов.
- Идеальный же вариант – валик с вогнутой поверхностью, который получить очень сложно. Для этого необходимо правильно настроить параметры сварочного аппарата, а также точно соблюдать определенную одинаковую скорость электрода. А этим владеют только сварщики с большим опытом. Поэтому вогнутую поверхность получают после сварки механической обработкой. Данный вид сварного шва в сборке металлоконструкций не используется.
Что касается размеров катета углового соединения, то, как уже было сказано выше, все зависит от толщины свариваемых деталей. К примеру, если их толщина находится в пределах 4-5 мм, то катет не должен превышать 4 мм. Если толщина больше данного показателя, то и катет не должен быть 5 мм – и это минимальный показатель.
Необходимо отметить, что вогнутость и выпуклость сварного валика во многом зависит от того, каким электродом проводился сварочный процесс. Здесь имеется ввиду химический состав стержня. К примеру, если сварка проводилась электродом, расплавленный металл которого становился вязким и густым, то получается в конечном итоге выпуклая поверхность валика. Если расплавленный металл был жидковатым и растекающимся, то получается вогнутая поверхность.
Что касается режима и скорости проведения сварочного процесса.
- В основе выбранного режима лежат две величины: сила тока и напряжение. Так вот при увеличении силы тока и стабильном напряжении увеличивается глубина проварки, и уменьшается ширина шва. При стабильном токе и изменении напряжения наблюдается снижения параметра глубины проварки и увеличения ширины валика. Понятно, что и катет шва при сварке будет изменяться.
- Если скорость перемещения электрода вдоль сварочного стыка не превышает 50 м/час, то глубина проварки стыка увеличивается, а его ширина уменьшается.
- Все происходит наоборот, если скорость начинает увеличиваться и превышает обозначенное значение. В любом случае, не только уменьшается катет шва, но и снижаются характеристики металла внутри зазора между заготовками, потому что нагрев ванны производится незначительный.
Расчет катета шва
Так как в сечении сварной шов – это прямоугольный равнобедренный треугольник, то размер его катета рассчитать несложно. Для этого можно воспользоваться тригонометрической формулой: T = S cos 45º, где
- Т – это величина катета шва;
- S – это ширина валика или гипотенуза треугольника.
Чтобы узнать размер катета, необходимо в первую очередь замерить ширину сварного шва. Сделать это несложно. При этом cos 45° равно 0,7. Подставляя все значения в формулу, можно с большой точностью определить размер катета сварного шва.
К примеру, если ширина валика равна 3 мм, то его катет будет равен: 3х0,7=2,1 мм. А так как существуют определенные стандарты, которые гарантируют качество конечного результата в зависимости от ширины сварочного валика, то можно установить стандартные значения и самого катета. Так при сваривании двух заготовок толщиною 12-19 мм, оптимальное значение ширины шва находится в пределах около 6 мм, а значит, стандартный размер катета будет равен 4,2 мм или выбирается диапазон 4-5 мм.
То есть, сварив две заготовки данной толщины, можно измерить катет шва, выбрав катетомер определенного размера. Если он не совпадает, значит, сварка была проведена неправильно, и гарантировать ее высокое качество нельзя.
Выводы
Давая определение катету сварного шва, необходимо понимать, что данный показатель относится к категории качественных. От него во многом зависит прочность и надежность свариваемой конструкции, поэтому при создании схемы сварки на больших производствах обязательно данный параметр оговаривается. И если в неответственных конструкциях к нему отношение «прохладное», то для тех соединений, которые будут подвергаться большим нагрузкам, данному значению отводится важная роль.
В сложных сварочных технологиях катет выбирается индивидуально для каждого стыка. Но, в сущности, для него используют стандартные общие принципы выбора. А это, как уже было сказано выше, толщина соединяемых металлов, их химический состав, режим сварки, тип электрода или присадочной проволоки.
Поделись с друзьями
0
0
0
0
svarkalegko.com
Как рассчитать катет сварного шва самому
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.
Содержание статьи
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!
[Всего голосов: 0 Средний: 0/5]svarkaed.ru
