Высота катета сварного шва

Начинающих сварщиков интересует следующий вопрос: катет сварочного шва — что это такое?

Высота катета сварного шва

Схема определения катета сварного шва.

В настоящий момент инженерами разработано более 150 способов осуществления сваривания при помощи дуговой электросварки. Исследователи в этой области техники утверждают, что это количество способов сваривания металлов не является конечным, и в данный период времени ведутся исследования и эксперименты по проведению сваривания металлов новыми методами.

Основные типы сварных швов

Швом в сварке принято называть участок соединения, который сформирован за счет прохождения процесса кристаллизации расплавленного металла. Швы, получаемые в процессе проведения сварных работ, делятся на два типа:

Стыковые швы применяются для получения стыковых соединений. Чаще всего такой тип швов выполняется непрерывным. Отличительная особенность этого типа швов — форма разделки кромок соединяемых заготовок. Разделка позволяет обеспечить подготовку места проведения сварки, помимо этого, за счет разделки кромки достигается высокое качество соединения деталей в месте их сваривания. Для улучшения качества сварного соединения применяют одно- и двухстороннюю разделку сварных кромок. Разделка кромок осуществляется прямыми линиями или в виде буквы U.

Угловые швы применяются при необходимости получения тавровых, крестовых и угловых соединений. Этот вид швов различается по форме подготовки кромки и по сплошности стыка. В зависимости от поперечного сечения выделяют швы без разделки, с одно- или двухсторонней разделкой. По протяженности угловые швы делятся на непрерывные, прерывистые, имеющие шахматное и цепное расположение мест сваривания.

Как правильно использовать плазменный резак.

Параметры сварного соединения, влияющие на его качество

Характеристику стыка определяет большое количество различных параметров, основными геометрическими параметрами, определяющими характеристики стыка, являются следующие:

  • ширина;
  • вогнутость;
  • выпуклость;
  • катет сварного шва;
  • корень шва.

Высота катета сварного шва

От качества сварки швов зависит целостность и качество всей конструкции.

Помимо этого, к параметрам, характеризующим качество, относят расчетную высоту углового стыка, его толщину и глубину провара.

Катетом углового шва называется кратчайшее расстояние от плоскости одной из соединяемых заготовок до границы углового сварного соединения на плоскости второй соединяемой заготовки.

Катетом углового шва называется катет наибольшего равнобедренного треугольника, который возможно вписать в поперечное сечение. При осуществлении сваривания деталей с одинаковой толщиной катет можно задать по кромке. В случае использования заготовок, имеющих различную толщину металла, катет задается исходя из толщины металла более тонкой заготовки. При определении катета требуется делать выбор его размерности таким образом, чтобы он мог обеспечить максимальную прочность соединения заготовок, однако стоит помнить, что слишком сильное его увеличение способно спровоцировать процесс деформации заготовки.

Ширина представляет собой минимальное расстояние между границами осуществления сплавления металла.

Вогнутостью и выпуклостью называется величина расстояния между линией основного металла поверхности заготовки и поверхностью, проходящей по линии максимальной вогнутости или выпуклости. Швы, имеющие выпуклую поверхность, являются усиленными. Такого типа соединения лучше всего работают при оказании на изделие статических нагрузок. Вогнутые швы являются ослабленными, но такие соединения лучше всего выдерживают динамическую нагрузку. Чаще всего сварщики на практике используют швы, имеющие плоскую поверхность, так как такой тип соединения является наиболее универсальным.

Высота катета сварного шва

Схема корня шва.

Корнем шва характеризуется часть сварного стыка, которая является максимально удаленной от лицевой поверхности заготовки со стороны проведения сваривания. Корень является обратной стороной шовного соединения.

При использовании двухстороннего сваривания заготовок корень шва перекрывается подварочным швом. Подварочный шов является небольшой частью двухстороннего сварочного соединения, которая выполняется заранее с целью предотвращения образования прожогов при дальнейшем проведении сварных работ по созданию основного шва.

Иногда, при необходимости создания двухстороннего соединения, подварочный шов может укладываться в последнюю очередь в корень основного соединения.

Расчет прочности и катета углового соединения

Прочность углового сварного соединения рассчитывается на основании производной от теоретической толщины соединения и его фактической длины. Катет углового соединения определяет его размер. Размер углового катета измеряется в соответствии с законами геометрии по длине катетов максимально возможного треугольника, который может быть вписан в продольное сечение соединения. Величина катета соединения определяет его толщину.

Катет должен иметь достаточную величину, чтобы соединение, получаемое при сварке, могло выдерживать расчетную нагрузку.

Однако стоит отметить, что слишком большие значения катета сварного соединения могут привести к возникновению сварочных деформаций. Помимо этого, увеличение катета способно привести к увеличению расхода материалов при выполнении работ по свариванию заготовок и, как следствие, увеличению стоимости работ.

В процессе проведения контроля качества угловых соединений при сварке в реальных условиях используются специальные шаблоны нескольких типов. Наиболее распространенным при сварке является определение катета с помощью универсального сварочного шаблона.

Читайте также:  Какая бензопила самая надежная и недорогая

Дополнительные характеристики, влияющие на качество сварочных стыков

Формы поверхностей образующихся сварочных стыков находятся в большой зависимости от свойств электродов, используемых при проведении сварных работ. Помимо общих требований, которые предъявляются к изготавливаемым промышленностью электродам, таких как устойчивость горения электродуги, определенный специфический состав металла электродного металлического стержня, минимизирование разбрызгивания и т.д. специалисты предъявляют еще и дополнительные требования.

Высота катета сварного шва

Влияние длины дуги на качество сварного шва: короткая, длинная и нормальная дуга.

К таким специфическим требованиям относится свойство, способствующее получению в результате проведения сварочных работ швов, с заранее заданной формой. Так, например, металлические электродные стержни, которые в результате плавления образуют густую и вязкую массу, способствуют быстрому и легкому формированию выпуклого сварного стыка. Если в результате плавления металлического стержня электрода образуется жидкий и растекающийся расплав, то при помощи таких электродов формируется вогнутая поверхность сварочного стыка.

Выбор электродов для работы осуществляется в соответствии с теххарактеристиками, которые указываются на упаковке.

На качество сварного стыка особое влияние оказывает выбранный режим сваривания. При осуществлении увеличения силы тока повышается глубина проваривания при неизменности ширины стыка. В случае постоянства силы тока и изменении напряжения наблюдается резкое изменение в сторону увеличения ширины сварного стыка при одновременном снижении глубины проваривания. При повышении скорости перемещения электрода до значения в 50 м/ч ширина сварочного стыка уменьшается, а глубина проварки значительно увеличивается. Повышать скорость выше 50 м/ч не рекомендуется, так как высока вероятность значительного снижения качества проведения сварочных работ за счет слабого прогрева основного материала.

Контроль качества соединения сварочного стыка осуществляется двумя наиболее распространенными методами -разрушающим и неразрушающим контролем.

Неразрушающий контроль осуществляется при помощи специализированных шаблонов, которые позволяют визуально установить наличие дефектов в стыке. Шаблоны позволяют измерить внешние показатели сварочного стыка, такие как катет шва, выпуклость, вогнутость и его ширина. Внутренний контроль проводится при помощи специальных ультразвуковых и рентгеновских приборов, выявляющих внутренние дефекты.

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.

Высота катета сварного шва

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.

Высота катета сварного шва

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.

Читайте также:  Расчет массы металла по объему

Высота катета сварного шва

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.

Высота катета сварного шва

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!

Сварка металлов появилась с зарождением ковки. Появление все более сложных механизмов требовало совершенствования процессов ковки и сварки. Соединение отдельных деталей в цельные узлы ковкой — процесс сложный и трудоемкий, но до появления сварки с помощью электрической дуги был единственно возможным.

Высота катета сварного шва

Сварка является самым простым и прочным способом соединить различные детали из металла.

В настоящее время уже разработано более 150 способов дуговой сварки, и наработки новых технологий продолжаются.

Основные виды сварных швов

Отрезок соединения, сформированный в результате процесса кристаллизации расплавленного металла, принято называть сварным швом. Одной из главных характеристик сварочных соединений является катет сварного шва.

Существует два вида сварных швов (не путать со сварочным соединением):

Читайте также:  Что такое скипидар и канифоль

Высота катета сварного шва

Основные типы сварных соединений.

  1. Стыковые сварные: применяются для соединения встык, т.е. детали соединяются торцовыми краями. Соединение встык проводится без разделки кромок, с разделкой и с отбортовкой края детали. Кромки могут иметь криволинейную форму, V-образную и Х-образную. Листы до 8 мм можно сваривать без разделки кромок, но нужно листы укладывать с зазором до 2 мм. В практике стыковые варианты чаще применяются для соединения трубопроводов и при изготовлении конструкций из листовых металлов. Такие соединения наиболее экономичны и менее энергозатратны.
  2. Угловые: бывают собственно угловые, тавровые и нахлесточные. Разделка кромок может быть одно- и двухсторонняя, в зависимости от толщины металла. Угол разделки выбирается от 20° до 60°. Однако нужно учитывать, что больший угол разделки требует больше металла для заполнения, значит, снижается производительность и качество.
  3. Электрозаклепочная сварка применяется для обшивки крупных конструкций тонколистовым металлом. Применяют, например, при изготовлении пассажирских вагонов, когда применение сплошных швов затруднено и нерентабельно. Электрозаклепочные соединения получаются достаточно прочными, но не плотными.

Обычно сварка производится за один раз, но если толщина свариваемого металла не позволяет проварить материал, проводят в несколько заходов. Такой метод называется многослойным. В этом случае каждый предыдущий слой отжигается последующим, в результате такого термического воздействия значительно улучшаются свойства и структура шва.

Выбирать вид соединения нужно в зависимости от конфигурации выполняемого элемента конструкции. Конечное изделие должно быть работоспособным, переносить расчетные нагрузки и не поддаваться усталостным разрушениям.

Преимущества сварочных соединений:

Высота катета сварного шва

Влияние режима сварки на форму шва.

  1. Небольшая трудоемкость и простота выполнения соединения.
  2. Небольшая, по сравнению с другими видами соединений, шумность процесса.
  3. Можно легко автоматизировать процесс.

К недостаткам можно отнести возможность остаточных напряжений и ненадежность в работе при вибрациях и ударных нагрузках.

Свойства и геометрия сварных швов

Во всех конструкциях есть рабочие швы, которые воспринимают основные нагрузки. Прочностные расчеты рабочих швов проводятся на полную нагрузку плюс 25%. Для соединения отдельных элементов используются связующие швы — требования к ним не такие жесткие, т.к. в случае их разрушения работа конструкции не будет нарушена.

На качество сварочных соединений влияют многие факторы: способность материала создавать монолитный шов, присадки и флюсы, окисляемость металла, положение шва: горизонтальное, вертикальное, наклонное или потолочное.

Свойства сварного шва определяются в основном его геометрическими размерами.

Общие геометрические параметры:

Высота катета сварного шва

Классификация и обозначение сварочных швов.

  1. Ширина — расстояние между границами сплавления.
  2. Вогнутость (выпуклость) — расстояние между линией и основным металлом, и поверхностью, визуально проходящей по линии максимальной вогнутости (выпуклости).
  3. Корень — самая нижняя часть.

Для угловых соединений характерны еще такие величины: наличие катета сварного шва, толщина, выпуклость и расчетная высота.

Катет углового шва — это катет наибольшего равнобедренного треугольника, вписанного в поперечное сечение. При сварке заготовок одинаковой толщины катет может задаваться по кромке, при разной — его задают по толщине более тонкого материала. Размер катета должен обеспечивать прочность соединения, но чрезмерное увеличение его может вызвать деформацию изделия.

Имеет значение форма поверхности сварного шва: выпуклая, вогнутая или плоская. Швы с выпуклой поверхностью — усиленные — лучше работают при статических нагрузках. Вогнутые поверхности — ослабленные — лучше выдерживают динамические нагрузки. На практике чаще применяются швы с плоской поверхностью как более универсальные.

Дополнительные характеристики

Форма поверхностей швов напрямую зависит от применяемых электродов.

Кроме общих требований ко всем выпускаемым электродам (устойчивое горение дуги, определенный химический состав металла шва, отсутствие разбрызгивания и т.п.), предъявляются еще и специальные требования. К таким относится получение шва заданной формы. Электроды, расплав которых дает густую и вязкую массу легко формируют выпуклый шов.

Жидкий растекающийся расплав формирует вогнутую поверхность.

Выбор электродов проводится по техническим характеристикам, указанным на каждой упаковке в соответствии с техническими условиями, заданными в проекте.

На свойства и геометрию сварного шва влияет режим сварки.

С увеличением силы тока увеличивается глубина провара при неизменной ширине шва. При увеличении напряжения резко увеличивается ширина шва с последующим уменьшением глубины провара. С увеличением скорости движения электрода до 50 м/ч ширина шва уменьшается, а глубина провара увеличивается. Увеличивать скорость более 50 м/ч нерационально, т.к. могут появиться подрезы вследствие слабого прогрева основного материала.

Качество соединений проводят двумя способами: разрушающим и неразрушающим контролем.

Неразрушающий контроль позволяет выявить наружные дефекты с помощью специальных сварочных шаблонов, внутренние — с помощью ультразвука, рентгеновским просвечиванием и гаммаизлучателем.

Разрушающий контроль проводится сверлением, испытанием прочности на растяжение, изгиб, ударную прочность с разрушением образцов.