На что влияет катет сварного шва. Что такое катет шва.

Поскольку угловой сварной шов в сечении напоминает треугольник, высоту и длину его сторон можно определить с помощью геометрической формулы, используя свои математические способности. Расчет производится по следующей формуле

Катет сварного шва: правила расчета и выбора

Зонд сварного шва, вместе с другими параметрами (высота, длина, ширина и т.д.), определяет качество всего соединения. Если расчет правильный, то от него зависит прочность соединения и способность изделия выполнять свою функцию.

Несмотря на кажущуюся простоту расчета, в выборе щупа есть свои подводные камни. В нашей статье мы объясняем важность этого параметра, показываем, как его можно рассчитать, и обсуждаем ошибки, связанные с величиной зонда шва.

Определение катета сварного шва

С помощью сварки можно создать прочное соединение в куске металла, которое может прослужить много лет. Однако при проектировании сварных швов необходимо соблюдать определенные правила. Например, зонд сварного шва определяет, смогут ли тяжелые, крупные металлические конструкции выдержать постоянное эксплуатационное напряжение.

Прежде чем узнать, как определить зонд сварного шва, необходимо понять, что это такое и какова его функция в конструкции.

Правильно выполненный сварной шов имеет форму равнобедренного треугольника. Расстояние между началом одного сварного шва и концом другого — это зонд. Другими словами, это длина плоскости большего треугольника, которая имеет равные стороны и не выходит за пределы поперечного сечения.

Размер щупа определяет прочность сварного шва. При таком минимальном значении не следует ожидать высокой прочности, что объясняется малой площадью поверхности поперечного сечения.

Слишком высокое значение может привести к деформации металла при увеличении площади поверхности. Кроме того, высокое значение приводит к увеличению энергозатрат в процессе сварки.

Расчет катета сварного шва

Поперечное сечение сварных швов приближается к треугольной форме, поэтому высота и длина сторон могут быть рассчитаны следующим образом:

T — необходимое значение сварочного щупа,

S — ширина спирали/периметр треугольника,

cos45° — стандартное значение с коэффициентом 0,7.

Рассмотрим расчет на примере. Предположим, имеется угловой соединитель с шириной вала 5 мм. Тогда расчет производится следующим образом: 5 × 0,7 = 3,5 мм. Это означает, что ширина зонда составляет 3,5 мм.

Следует отметить, что эту формулу можно применять, если металл шва одинаково покрывает обе стороны углового соединения.

Точные параметры сварки теперь определены для всех толщин — все значения были определены экспериментально. Чтобы получить прочное соединение и избежать чрезмерного расхода присадочного материала, рекомендуется придерживаться следующих значений

Тавровое соединение с односторонним проплавлением/ угловое соединение с односторонним проплавлением
Тавровое соединение с односторонним проплавлением/ угловое соединение с односторонним проплавлением
Тавровое соединение с односторонним проплавлением/ угловое соединение с односторонним проплавлением
Тавровое соединение с односторонним проплавлением/ угловое соединение с односторонним проплавлением
Тавровое соединение с односторонним проплавлением/ угловое соединение с односторонним проплавлением

Получается, что сварочная теплота имеет значение 30-100% от толщины заготовки, и чем она тоньше, тем ближе к сечению заготовки. Когда необходимо соединить элементы разной толщины, при выборе зонда учитывается большее значение.

Например, при сварке деталей толщиной 5 и 10 мм с проплавлением с одной стороны требуется зонд толщиной 6 мм. В данной операции обе стороны считаются толщиной 10 мм.

Если за основу взять тонкую сторону, то усиление в толстом металле будет слабым, и в результате получится ненадежное соединение. Однако не менее важно правильно выбрать силу тока и дугу для конкретной техники.

Помимо большой сварочной шайбы, слишком маленькая шайба также является проблемой для неопытных сварщиков. В этом случае на краях остается недостаточно металла шва, что снижает прочностные характеристики соединения. Поэтому при разрыве или вибрации сварной шов треснет под действием напряжения.

Маленький щуп уменьшает количество необходимых расходных материалов, но подходит только для нечувствительных соединений, например, при строительстве барбекю, стола и т.д.

Другой распространенной ошибкой является формирование асимметричного зонда, когда нижний фланец шва слишком широкий, а верхний — слишком короткий. Это происходит из-за неправильной техники и выбора метода работы, что приводит к стеканию горячего металла вниз.

Внешне соединение кажется широким, но на самом деле оно лишь слегка вертикально. В результате шов не выдерживает значительных нагрузок.

В каких швах бывает катет

Геометрия сварных швов зависит от способа соединения двух сторон. Если листы свариваются встык (горизонтально, вертикально, внахлест), в шве образуется цилиндр. Чтобы оценить качество сварного шва, измеряют его высоту и ширину, а глубину провара проверяют с помощью разрушающих испытаний или рентгеновских лучей. Здесь просадка отсутствует.

Зонд находится только в угловом и Т-образном суставах. Положение сегментов в пространстве не имеет значения. В случае углового соединения довольно трудно определить высоту шва, так как нет плоскости, к которой его можно отнести. Поэтому для оценки качества таких соединений измеряют ширину шва, зонда и глубину проплавления (с помощью разрушающего и неразрушающего контроля).

Что такое катет сварочного шва

Зонд сварного шва — это две стороны треугольника, которые отклоняются от прямого угла. В принципе, зонд здесь имеет то же определение, что и в школьной геометрии. В идеале такой треугольник должен быть равнобедренным, тогда на каждую сторону наносится одинаковое количество металла для сварки. Это обеспечивает лучшую фиксацию деталей и прочность соединения.

Концепция сварки под прямым углом применима ко всем видам сварки. Определенная степень сварки может быть достигнута при использовании расходного материала с покрытием (MMA), полуавтоматической горелки (MIG/MAG), нерасходуемого вольфрамового стержня и аргоновой сварочной горелки (TIG). Поскольку угол и Т-образное соединение всегда имеют два датчика (на вертикальной и нижней поверхностях деталей), для простоты измерения их иногда называют K1 и K2. В хорошем сварном шве K1 и K2 равны.

Выбор катета

Поверхность сварного шва на самом угловом соединении является:

1. Выпуклой — валик выступает наружу, иногда превышая длину самого катета. Внешне такой шов выглядит мощно, но увеличенное количество наплавленного металла ведет к образованию внутренних напряжений. Из-за этого изделие склонно к деформациям, особенно, если его стенки 2-3 мм.
2. Вогнутой — поверхность шва изогнута внутрь и расположена ниже высоты катета. Чтобы получить такую форму, требуется увеличить силу тока и быстрее вести электрод или горелку. На полуавтомате стоит повысить индуктивность, чтобы процесс отделения капли стал более плавным. Это увеличивает глубину проплавления и содействует вогнутой поверхности шва.
3. Ровной — между сторонами углового соединения почти ровная, косая плоскость поверхности шва. Такое получается реже, но все же возможно. Этот вариант более удобен для механической обработки стыков — мало счищать наплавленного металла и оснастка шлифовальной машины захватывает сразу всю поверхность.

Зонд относится соответственно к длине (в горизонтальной части детали) и высоте (в вертикальной части детали) стороны треугольника, начиная от корня сварного шва. Другими словами, это расстояние от края (внешнего края) сварного шва до поверхности другой детали.

Кажется, что чем больше зонд, тем лучше, но это не так. Большая кромка нагрева создает напряжение в шве и вызывает деформацию конструкции. Поверхность нагрева детали увеличивается. Изделие может иметь большую подвижность. Высокий зонд — это всегда трата материала (электродов, сварочной или присадочной проволоки) и задержка времени. Для получения высокотеплового сварного шва дуга должна удерживаться на одном месте в течение длительного времени, что приводит к выгоранию легирующих элементов и ускорению коррозии. По этой причине зонд должен быть правильно рассчитан для каждой конструкции.

Свойства

После того как известны геометрические параметры, можно определить свойства сварного шва. Основными свойствами являются следующие:

• однородность наплавки сварного валика ;
• равномерность наплавки;
• глубина проварки.

Равномерность в основном относится к стабильности геометрических параметров вдоль сварного шва:

• высоты шовного материала;
• его ширины.

Если в какой-либо точке ширина меньше расчетной, то механические напряжения при внешней нагрузке будут сосредоточены именно там в процессе эксплуатации изделия. Именно в этом месте наиболее вероятно разрушение конструкции. Однородность означает отсутствие дефектов сварного шва, таких как пористость или неоднородность материала шва. Поддержание запланированной глубины шва и его равномерности обеспечивает определенный диапазон проплавления деталей, гарантируя способность конструкции выдерживать высокие нагрузки.

Выбор катета сварного шва

Определение длины сварочной проволоки зависит от конкретного изделия. Это необходимо учитывать:

• толщину свариваемых заготовок;
• их материал;
• одностороннее соединение или двухстороннее(со скольких сторон будет проварен угол);
• характеристики электродов или проволоки.

Длина должна быть достаточной для обеспечения заданной прочности сварного шва. Превышение длины не допускается.

Избыточная длина увеличивает материальные и трудовые затраты и приводит к перегрузке конструкции. Чтобы облегчить выбор длины, на основе практического опыта и научных исследований были разработаны стандарты для каждого типа сварного шва.

Как измерить

Для проверки качества выполненной работы необходимо измерить основные параметры работы. Измерение производится с помощью набора специально откалиброванных пластин — щупов. Они устанавливаются одна за другой перпендикулярно линии сварки до тех пор, пока не будет достигнуто идеальное совпадение. Если щупов нет, измерения можно выполнить с помощью толщиномера и угольника. Толщиномер помещается на одну из деталей так, чтобы его наконечник касался вершины сварочной фаски. Щуп толщиномера опускается за угольник на другом конце сварной фаски. Диапазон измерения щупа должен соответствовать измеряемой длине. Точность таких измерений несколько ниже, а время, необходимое для проверки сварного шва, особенно длинного, значительно больше.

Зачем вычислять и измерять длину ножки шва? Нам пришлось бы сварить больше металла, и сварной шов продержался бы века. Такой подход оправдан только в том случае, если каркас забора сварен вокруг коттеджа. Если сварной шов слишком высокий, это может дать обратный эффект:

• При превышении толщины наплавки неоправданно расширяется зона нагрева и объем расплавленного металла. Возможно искривление деталей.
• Повышенный расход сварных материалов и превышение плановой трудоемкости сделают сварные работы экономически неэффективными, особенно при выпуске крупных серий изделий.
• При сварке деталей разной толщины длину выбирают по тонкой детали во избежание ее деформации.

Небольшая длина, слишком узкий рулон не обеспечивают достаточной безопасности при сварке. Поэтому расчеты чрезвычайно важны для создания прочных и экономичных соединений.

Как сделать расчет катета сварного соединения

В промышленности расчеты прочности и параметры сварного шва рассчитываются математически с помощью формул.

В бытовых условиях можно использовать готовые шаблоны. Наиболее распространенным является универсальный сварочный шаблон. Это набор тонких металлических пластин, сваренных вместе с одного конца. После того как детали зажаты под прямым углом, шаблоны поочередно прикладываются к углам. Какой из шаблонов лучше (прочнее) прилегает к поверхностям, определяет параметры сварного шва.

Если сварной шов не подвергается большой нагрузке и конструкция не тяжелая, размеры можно оценить по толщине металла.

Например, вы хотите сварить две детали толщиной от четырех до пяти миллиметров. В этом случае приблизительный щуп не должен превышать 4 мм. Для более толстых деталей (5-6 мм) верхний предел составляет 5 мм.

Более точный расчет можно сделать с помощью геометрии. Если вам нужно оценить параметры зонда прямоугольного шва, подойдет следующая формула:

T — длина ножки шва

S — ширина самого шва от одной плоскости до другой.

Косинус 45 градусов равен значению 0,7

Исходя из этого, стоит измерить расстояние между плоскостями деталей и рассчитать величину щупа.

Например, необходимо рассчитать щуп для будущего сварного шва шириной 4 мм. Для этого подставьте формулу Т=4×0,7 и вы получите значение 2,8 мм.

После расчетов выполняются сварочные работы. После этого работу можно проверить с помощью подходящего шаблона. Если имеется зазор, то соединение выполнено неправильно.

Оптимальная геометрия углового шва

Кроме прочности, параметр зонда также влияет на правильную геометрию сварного шва.

Качество и прочность сварного шва зависит от того, насколько симметричным является соединение. Боковые смещения, чрезмерные вмятины или выпуклости недопустимы. Участок шва должен выглядеть как идеальный треугольник с равными сторонами и равномерно изогнутой гипотенузой (выпуклость).

Если одна сторона шва слишком вытянута, это означает, что расплав был нанесен на одну из заготовок, а другая плоскость плохо прижата. По этой причине щупы должны быть одинаковыми с обеих сторон заготовки. Такой изъян является следствием перемещения листа влево или вправо.

Плоская и вытянутая форма свидетельствует о растекании расплавленного металла по поверхности деталей. В этом случае изделие также имеет дефект. Этот дефект возникает, когда дуга слишком мала (электрод погружается в сварочную ванну).

Очень короткие суставные катетеры способствуют образованию большой выпуклости в сварном шве. Металл просто застывает над компонентами и не удерживается прочно на месте. Этот дефект возникает из-за длинной дуги

Идеальным является сварной шов с равномерно вертикальной и слегка изогнутой поверхностью (еще лучше, если шов слегка вогнутый). Такой результат свидетельствует о том, что получен надежный качественный продукт.

Сварной шов с оптимальной геометрией может быть получен только при соблюдении технологии сварки. После зажигания дуги ее удерживают точно по центру будущего шва. Ее длина должна быть в 1-1,5 раза больше диаметра электрода. Угол наклона раструба составляет 60-80 градусов. В процессе сварки обязательно контролируйте форму сварочной ванны и скорость. Отклонения от этого недопустимы. Если ванна вытянутая или, наоборот, круглая, значит, работа выполнена неправильно. Она должна быть слегка овальной.

Если скорость движения электрода будет слишком быстрой, то произойдет так называемая несварка металла. Если двигаться слишком медленно, детали могут сгореть.

Если соблюдать технологию сварки со всеми необходимыми расчетами, то можно получить отличный сварной крепеж, который обеспечит надежный срок службы любому изделию.

Что вы можете добавить к этому материалу? Насколько важно учитывать эти свойства крепежа при сварке? Поделитесь своим опытом расчета параметров сварки? Как вы считаете — на что следует обратить внимание при сварке углового соединения? Ваш опыт очень важен для нас, пожалуйста, поделитесь им в разделе комментариев к этой статье.

Как рассчитать катет сварного шва

Существует большое количество формул, которые можно использовать для расчета сварочного тепла. Кроме того, существуют различные типы соединений — разрезные, Т-образные, угловые, и каждый тип имеет свои подтипы. Получается, что у каждого типа соединения есть свой тип, и их около десятка (с учетом всех особенностей, конечно). Мы не можем охватить их все в рамках данной статьи, поэтому расскажем, как рассчитать щуп ширины шва, так как это самый популярный и часто используемый тип.

T — наш зонд

S — ширина нашего сустава

cos45° — косинус 45 градусов (величина постоянная, cos45° = около 0,7).

Вот и вся формула. Определить размер зонда углового шарнира, например, несложно. Ведь в основном косинус углового шва равен косинусу треугольника, который мы можем начертить.

Мы не будем вычислять зонд сварного шва по толщине металла, потому что здесь нам даже не нужны формулы. Нам нужно только взять значение при наименьшей толщине, и это будет наш ответ. Простой пример: У нас есть металл толщиной 3 мм. Нам нужно соединить его. Мы рассчитаем зонд, исходя из толщины. Мы просто видим, что толщина металла составляет 3 мм по всему периметру, и используем это значение. Расчет сварного шва на основе толщины металла очень практичен, когда используются круглые фитинги и фитинги довольно тонкие. Для толстых фитингов просто рассчитайте 40% от толщины.

Ниже приведена таблица с минимальными значениями сварных швов для угловых соединений. Она очень полезна, если у вас нет быстрого расчета. Сохраните ее и попробуйте сами.

Свойства качественного шва

Теперь мы знаем, как рассчитать вертикальность сварного шва. Но этого недостаточно для того, чтобы соединение было качественным и надежным. Сварное соединение имеет свои свойства и характеристики, которые необходимо учитывать. Самое главное, сварной шов должен быть равномерным и однородным по всей длине. Не должно быть боковой деформации или чрезмерного наращивания в отдельных точках.

Убедитесь сами, визуальный контроль возможен без приборов и специальных знаний. Небольшой изъян может привести к разрушению металлической конструкции через короткое время. Ширина сварного шва также должна быть одинаковой. Если ширина шва будет разной, то нагрузки будут распределяться неравномерно, что может привести к появлению трещин и разрушению шва.

Также обратите внимание на толщину сварного шва (проще говоря, его глубину). Глубина провара также должна быть равномерной, чтобы предотвратить образование внутренних трещин. Профессиональные сварщики на крупных производствах рассчитывают будущие свойства сварного шва, его толщину, ширину и длину, вплоть до миллиметра. И выполняют работу в соответствии с этими расчетами. Конечно, для любительских и полулюбительских сварочных работ это не обязательно, но вы должны заранее четко представлять, какой сварной шов вы хотите получить в итоге.

Чем более похожи свариваемые детали, тем лучше. Конечно, существуют методы сварки разнородных металлов с очень разным составом, но даже здесь соединение никогда не будет таким прочным, как при сварке однородных металлов. Установите правильную силу тока, используйте профессиональное сварочное оборудование (если вы не сварщик-любитель), выбирайте правильные сварочные электроды. Только если вы следуете всем этим пунктам, расчеты имеют смысл. Если вы сделаете миллионы расчетов, но не настроите сварочное оборудование на правильную силу тока, ваши усилия будут напрасны.

Вместо заключения

Измерение сварочного зонда по отношению к толщине или ширине металла очень важно, это всего лишь один из «инструментов» сварщика, такой же, как сварочное оборудование или теоретические знания. Если вы знаете минимальные значения сварочного нагрева, вы можете буквально рассчитать прочностные характеристики сварного шва.

Помните и о других правилах: Правильно выбирайте сварочную проволоку, регулируйте свой аппарат и не торопитесь при сварке. По мере накопления опыта вы узнаете секреты этой интересной профессии. Если у вас уже есть опыт расчета сечений для различных видов сварки, поделитесь им в комментариях к этой статье. Мы уверены, что ваши советы будут полезны многим начинающим сварщикам. Удачи вам в работе!

Каково ваше мнение об этой статье?