что такое катет сварного шва и как его измерить
Катет сварочного шва: как и чем померить
Геометрические параметры сварного шва наряду с правильно подобранными режимом и оказывают существенное влияние на прочность, а также на долговечность. В случае соединения двух деталей встык основной геометрической характеристикой служит ширина шовного валика. В случае угловой сварки его место занимает катет.
Что такое катет сварочного шва
Поперечное сечение углового шовного валика представляет собой равнобедренный прямоугольный треугольник. Гипотенуза идет вдоль поверхности шовного материала, а катеты — от краев сварочного соединения к вершине угла.
Зависимость прочности от величины катета не является линейной. При слишком маленьком значении прочность будет недостаточной из-за малой площади сечения, при слишком большой длине чрезмерный объем наплавки может вызывать деформации металла заготовки. Кроме того, завышенная величина приводит к повышенному расходу сварочных материалов и электроэнергии. Кроме того, растет удельная стоимость сварочных работ.
В ходе конструкторско-технологической подготовки производства выбирают оптимальное значение этого параметра. Если соединяются детали различной толщины, катет шва выбирают по более тонкой детали.
Размеры сварочного шва
После проведения сварочных работ необходимо проверить, насколько размеры реального соединения соответствуют проектным. Для этого применяют специальные наборы шаблонов — катетометры.
Геометрия сварочного шва
Геометрия стыкового соединения полностью описывается следующим набором параметров:
При сварке под углом применяется модифицированный набор параметров:
Геометрические параметры сварочного шва
Расчетная высота — длина отрезка, восставленного перпендикулярно к гипотенузе валика из точки максимальной проплавки.
Свойства
Получив представление о геометрических параметрах, можно разбираться со свойствами сварного соединения. Основные свойства — это:
Под равномерностью понимают постоянство геометрических параметров вдоль шовной линии, прежде всего:
Если в каком-либо месте ширина окажется меньше проектной, то там в ходе эксплуатации изделия под внешней нагрузкой будут концентрироваться механические напряжения. В этой точке наиболее вероятно разрушение конструкции.
Однородность – это отсутствие дефектов сварки, таких, как пористость или неоднородность шовного материала.
Однородный сварной шов
Соблюдение глубины проварки проектной, ее постоянство обеспечивает заданную площадь сплавления заготовок, что гарантирует способность конструкции выдерживать большие нагрузки.
Выбор катета сварного шва
Определение длины катета шва при сварке выполняется под каждое конкретное изделие. Необходимо учитывать:
Длина должна быть достаточной для обеспечения заданной прочности сварки. Завышать длину также недопустимо.
Завышение приводит к повышенному расходованию материалов, завышению трудоемкости, а также перетяжеляет конструкцию. Для облегчения выбора длины на основе практического опыта, а также научных исследований разработаны типовые шаблоны для каждого вида сварного соединения.
Как измерить
Для проверки качества выполненных работ необходимо промерить его основные параметры. Измерения проводят при помощи наборов специально калиброванных пластин — катетометров. Их поочередно прикладывают перпендикулярно линии шовного материала, пока не добьются полного прилегания.
Если катетометра нет под рукой, то измерения можно произвести с помощью штангенциркуля и угольника. Угольник прикладывают к одной из деталей так, чтобы его вершина упиралась в вершину сварочного валика. Щуп штангенциркуля опускают из-за угольника к другой вершине валика. Вылет щупа будет равен искомой длине.
Точность таких измерений будет несколько ниже, а времени на проверку сварного соединения, особенно длинного, уйдет значительно больше.
Зачем нужен расчет
Казалось бы, зачем вообще возиться с расчетом и измерением катета сварочного шва? Наплавить побольше металла — сварка будет стоять века. Такой подход имеет право на существование разве что при сварке каркаса забора вокруг дачного участка. При слишком большой высоте наплавки может получиться обратный эффект:
Занижение длины, слишком узкий валик не обеспечит достаточной надежности сварки. Поэтому расчет крайне важен для создания долговечных и экономичных соединений.
Как сделать расчет
На практике используются приближенные правила расчета. По ним за значение параметра берут толщину более тонкой заготовки.
Точный расчет выполняется по формуле:
В большинстве случаев угол принимают равным 45°, его косинус равен 0,7.
и формула упрощается:
После проведения работ обязательно следует проверить размеры реального шовного материала на соответствие расчетным. Определение катета сварного шва проводят катетометром или штангенциркулем.
Что такое катет шва при сварке и какие критерии его контроля?
Сварочные соединения характеризуются несколькими параметрами. К ним относятся: наличие полостей, толщина, выпуклость ширина и др. В зависимости от вида стыка – прямого или углового, существуют различные критерии и параметры.
Для прямоугольного соединения одним из главных показателей является катет сварного шва. Этот критерий определяет прочностные характеристики соединения, площадь нагрева деталей при варке и т.д.
Виды швов в процессе сварки
Место стыковки частей металлических деталей называется сварочным швом. Он образуется за счет расплавления контактирующих частей изделия и их последующего охлаждения.
В зависимости от пространственного расположения деталей выделяют стыковые и угловые швы. В первом случае стыковка осуществляется в одной плоскости. Металлические части располагаются торцами друг к другу, а саму сварку осуществляют в горизонтальном положении.
Угловое соединение формируется между деталями, расположенными под углом. Самым распространенным вариантом является прямой угол в 90 °.
Кроме отмеченных выше видов, соединение может быть тавровым или внахлест. Первый вид предусматривает расположение деталей нормально друг к другу буквой «Т». Он может располагаться либо с одной, либо с двух сторон.
В тавровом виде стыка детали часто располагают наклонно друг к другу. Такое расположение уменьшает растекание металла ванны. В результате шов формируется между бортов изделия.
Нахлест используют для соединения листов небольшой толщины. Сваривание в таких случаях может также осуществляться и с одной, и с двух сторон.
Итак, что это такое – катет сварочного шва? Данный критерий определяет наименьшее расстояние от первой детали до углового соединения на второй. Чтобы лучше понять, что такое катет, проще сказать, что это сторона самого большого равнобедренного треугольника, вписанного в поперечное сечение соединенных деталей.
Данный параметр является очень важным и определяет качество и надежность сварки.
Этот критерий влияет на:
При выборе указанного параметра, необходимо понимать, чему должен соответствовать сварочный шов. В зависимости от вида изделия, их толщины, а также сферы применения, производят расчет оптимального значения катета.
Геометрия шва
Катет шва должен соответствовать геометрическим параметрам, указанным в нормативных документах. По ним же осуществляются математические расчеты основных геометрических характеристик по формулам и таблицам.
Параметры сварного шва.
Геометрия сварочного стыка определяется типом соединения. От типа и размеров свариваемых деталей будет зависеть сечение стыка.
На производстве все параметры и прочность соединений рассчитывают с помощью формул. В домашних условиях можно ограничиться готовыми шаблонами.
Наиболее удобным и распространенным является универсальный шаблон, представляющий собой набор скрепленных между собой пластинок. Поочередно прикладывая их к поверхности изделий, выбирают ту, которая наиболее плотно к ним прилегает.
При сварке металлических конструкций, не требующих высокой прочности и надежности, минимальный размер шва определяют исходя из толщины металла.
Оценить контакт на глаз очень просто. Обычно он соответствует толщине металла. Так, для сварки изделий толщиной 7 мм, катет также должен равняться 7 мм. Можно провести и более точные расчеты, воспользовавшись соответствующей формулой.
После выполнения расчетов выбирают необходимый ток и напряжение, после приступают к сварке.
Выбор катета
Данный параметр напрямую определяет надежность изготовленных деталей. Это объясняется площадью их соединения и наливочного материала. Если все сделано правильно, тогда нагрузка на конструкцию распределится равномерно по всей площади контакта. Такое изделие может выдерживать сильные удары и т.д.
В то же время большой шов не всегда является показателем высокой надежности. В данном вопросе необходимы тонкие расчеты нагрузок. Нельзя допускать перенапряжения металла, иначе деталь может попросту согнуться, и ее нельзя будет использовать.
В связи с вышесказанным, сварочный стык необходимо выбирать в соответствии с поставленными задачами и свариваемыми материалами. От этого будет зависеть результат работы.
Катет сварного шва.
Чтобы правильно выбрать катет в той или иной ситуации, необходимо понимать, какими свойствами он должен обладать. В первую очередь необходимо обратить внимание на его форму. Он должен быть однородным и равномерным. В данном случае достаточно даже визуального контроля.
Высота шва должна быть одинаковой вдоль всей площади контакта. Его ширина также должна быть одинаковой. Это позволит нагрузкам на конструкцию из металла распространяться равномерно вдоль всего соединения.
Важным параметром является его однородность. Обычно материалы с разным составом свариваются плохо. Чтобы получить высококачественную сварку необходимо правильно выбирать электроды.
Контакт должен иметь правильное геометрическое расположение и максимально охватывать скрепляемые изделия.
Не менее значимым параметром является глубина провара. Заготовки должны контактировать по всей возможной площади, иначе они не смогут выдерживать значительные нагрузки.
В профессиональной сфере рассчитывается каждый параметр стыка, чтобы придать конструкции максимальную прочность. Здесь нужно знать, как рассчитать катет, чтобы он приобрел требуемые параметры и как провести сварку.
Шов рассчитывается в зависимости от типа свариваемых деталей. Для правильного выбора необходимо учесть все параметры материалов: размеры, ширину и т.д. Стойкостные характеристики соединения зависят от его толщины и длины.
Именно длина является главным критерием расчета и выбора шва, так как от нее зависит прочность. При достаточно большом значении длины может наблюдаться расход материалов изделия и их деформация.
Правильное использование шаблонов позволит избежать появления дефектов, характерных сварке. В большинстве случаев достаточно использования универсального шаблона, чтобы получить качественную и надежную конструкцию из металла.
Как измерить катет шва?
Для контроля выполненных работ необходимо точно произвести измерения. Это позволит определить, не были ли допущены ошибки при расчете, и оценить качество изделия.
Сварной шов с усилением.
Искомый размер стыков измеряется в соответствии с геометрическими формулами. Для этого достаточно рассчитать катет максимального равностороннего треугольника, вписанного в сечение контакта между деталями.
В зависимости от ситуации расчет выполняется по-разному. Например, если сварка была сделана нахлестом листов, толщиной до 4 мм, то катет стараются делать той же толщины. В других случаях его размер должен составлять 40% от толщины.
Катет сварного шва является важной характеристикой, определяющей важнейшие параметры полученного изделия. Долговечность, качество и надежность сварки напрямую зависит от данного критерия.
Изготовить соединение в соответствии со всеми нормами можно с помощью готовых шаблонов. Они значительно упростят сварку, исключив необходимость в дополнительных расчетах.
Во многих случаях достаточно ориентироваться на правило, согласно которому катет соединения должен равняться толщине свариваемых материалов. Однако это относится к конструкциям, не требующим высокой надежности.
Расчет катета шва при сварке
Катет шва характеризует прочность и качество углового сварного соединения. Величину нормирует ГОСТ, отклонение в меньшую или большую сторону одинаково нежелательно. Чтобы избежать этого, необходимо правильно выбирать диаметр электрода и соблюдать технологию.
Катет в сварочном соединении
Швом называют зону сплавления 2 деталей. Здесь имеется усиление, образованное материалом электрода. Его называют наплавкой.
Для понимания того, что такое катет сварного шва, необходимо представить поперечный разрез углового соединения. На нем наплавка имеет форму равнобедренного треугольника с выпуклым или вогнутым основанием.
Боковые стороны являются прямыми и прилегают к поверхностям свариваемых деталей. Длина каждой из них – это катет углового шва.
Данный параметр характеризует:
В серийном производстве требуется обеспечить необходимый минимальный катет, с тем чтобы не ослабить изделие и одновременно избежать перерасхода материалов и энергии. Это позволит снизить себестоимость продукции без ущерба для ее прочностных характеристик.
Разновидности швов и геометрия стыков
Соединяемые детали ориентируют одну относительно другой по-разному.
В зависимости от этого различают 3 вида швов:
Различают лобовой и фланговый нахлесточные швы. Первый выполняют привариванием накладываемой детали вдоль торцевой кромки, второй – вдоль боковых по обеим сторонам.
Кроме катета, геометрия сварного шва характеризуется еще рядом параметров.
Глубинную часть шва называют корнем. Он прилегает к нерасплавленному металлу. Проваривание корня – наиболее ответственный этап при соединении массивных заготовок. Швы в таких конструкциях делают в несколько подходов.
Сначала формируют корень, стараясь ровно и без дефектов приварить кромки электродом диаметром 3 мм. Затем более толстым набирают усиление необходимого объема.
Правильная настройка аппарата для сварки
Режим работы определяется 3 параметрами:
Настройка аппарата состоит в подборе их оптимальных значений.
На это влияют следующие факторы:
Параметры подбирают опытным путем, действуя в такой последовательности:
Пункты 6-10 инструкции позволяют определить крайние точки диапазона, в пределах которого можно регулировать аппарат перед работой с другими заготовками.
При настройке полуавтомата скорость подачи присадочного прутка подбирают в зависимости от силы тока: чем больше ампераж, тем быстрее должен поступать материал.
Самостоятельный расчет катета и ГОСТы
Различают 2 случая:
В первом случае катет принимают равным толщине заготовки, если она не превышает 4 мм. В противном случае ее умножают на 0,4 и добавляют 2 мм. Используют электроды с диаметром, равным катету.
Для ответственных конструкций осуществляют расчет катета.
Исходная формула: N = 0,7 K * L * Rc, где:
N – рабочая нагрузка на соединение, кгс;
Rc – расчетное сопротивление срезу, кгс/кв. см.
Отсюда K = N / (0.7 * L * Rc).
Если шов двойной, например нахлесточный фланговый, полученный результат делят на 2.
В приложении 1.12 ГОСТ 5264-80 приведена таблица минимальных значений катетов. Определить их параметры для заготовок с большей толщиной можно по данным СНиП II-23-81*.
Последствия неправильного вычисления катета
Ошибки приводят к следующим результатам:
При разовом изготовлении малогабаритной конструкции, не подверженной большим нагрузкам, отклонения в ту или другую сторону некритичны. В этом случае катет шва можно подбирать приближенно.
Габаритное сооружение, находящееся под нагрузкой от большого собственного веса и тяжелых механизмов, требует иного подхода.
Катет и другие параметры сварных швов рассчитываются с большой точностью и в соответствии с требованиями ГОСТ. В противном случае конструкция может обрушиться.
Влияние скорости и режима сварки
Существует зависимость конфигурации поперечного сечения шва от параметров процесса:
Режим сварки подбирают по заготовке с наименьшей толщиной, чтобы не прожечь ее.
Как контролировать процесс
Чтобы удостовериться в надежности сварного соединения, необходимо знать, как измерить параметры выполненного шва.
Наиболее прост и доступен способ с применением т.н. «катетометра». Понять, что это такое, поможет пример с более распространенным приспособлением. Для регулировки зазоров применяют набор щупов – прямоугольных пластин разной толщины, скрепленных в 1 точке.
Катетометр устроен схожим образом, только в пластинах со стороны угла сделаны вырезы, соответствующие профилю швов с разными катетами. Прикладывая их одну за другой к наплавке, сварщик подбирает подходящую.
При этом стороны плотно прилегают к поверхностям приваренных заготовок (располагаются перпендикулярно), кромка выреза – к усилению шва. На пластине выбита цифра, соответствующая катету.
Другой способ основан на применении более распространенных измерительных инструментов – угольника и штангенциркуля. Последний можно заменить линейкой.
Действуют в таком порядке:
Приведенным методам присущи 2 недостатка:
Более эффективны следующие способы:
При серийном производстве можно выбрать разрушающий метод: пробное соединение разламывают и осматривают шов изнутри.
Что такое катет сварного шва
Сваривание металлических изделий – это наилучший способ получить прочное и надежное сварное соединение. Сварка отдельных элементов в цельные детали должна отвечать высоким требованиям качества, поскольку сложные металлоконструкции имеют огромный вес и должны выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки. А это зависит от катета сварного шва.
Качественные параметры сварных работ
Чтобы выполнить качественное сварное соединение, необходимо знать его параметры. Одним из таких параметров является катет. Именно соблюдение его размера позволяет выдерживать будущему изделию статические и динамические воздействия. Катет сварочного шва – это расстояние, идущее по плоскости одной детали до угла примыкания с другой. Но чтобы знать этот размер, его надо правильно рассчитать.
Типы сварных соединений
Участок стыковки двух элементов, полученный в процессе кристаллизации металла после расплавки, называется сварным швом (линией). Выбирают вид сварочной стыковки в зависимости от конфигурации готовой конструкции. В конечном варианте изделие должно иметь нужную форму, хорошую работоспособность и не поддаваться разрушениям.
Сварные швы бывают двух типов:
Угловой выполняется в случаях, когда необходимо получить тавровую, крестовую или непосредственно угловую форму. В сечении такие стыки выполняются с односторонней или двухсторонней разделкой кромок (здесь играют роль габариты конструкции). По виду продольного сечения стыковочные линии бывают непрерывными или прерывистыми (в зависимости от толщины металла).
Стыковой – это самый распространенный вариант сложения двух изделий торцами, внахлест или со скосом кромок. Чаще такие элементы свариваются по горизонтали, а линия сваривания отличается сплошностью стыка. Соединение встык проводят без разделки кромок, но с разделкой торцов деталей. При этом края могут быть как прямыми, так и криволинейными. Металлические листы, соединяемые без разделки кромок, имеют толщину более 8 мм. При меньшем размере детали укладывают с нахлестом 2 мм.
Геометрические характеристики
Параметры сварки рассматриваются исходя из вида сварных швов – угловой или стыковочный. К основным геометрическим характеристикам относятся:
Катет шва при сварке – одна из главных характеристик стыка. При соединении металлов одной толщины катет задается по величине кромок. Если заготовки имеют разные размеры, то величину катета выбирают по толщине меньшей, поскольку большая величина способна вызвать деформацию изделия.
К геометрическим параметрам, необходимым для расчета прочности сварного стыка, можно отнести также толщину металла и величину зазора между соединяемыми деталями.
Размер катета углового шва
Надежность сварного стыка зависит от его толщины и длины. Эти размерные величины должны быть достаточными, чтобы выдерживать заданные нагрузки. Согласно расчетной нагрузке выбирают катет углового шва.
Экспериментальным путем были разработаны специальные приспособления, определяющие характеристики будущего углового соединения. Наиболее распространенным прибором является сварочный шаблон. При его создании прибегли к известным законам геометрии, согласно которым произвели расчет катета сварного шва.
Применяя шаблон на практике, придерживаются таких условий:
Слишком большой катет брать нерационально. Это, возможно, и приведет к усиленной прочности, но скажется негативно на других факторах:
Наружный контроль качества сварного соединения выполняется двумя способами – разрушающим и неразрушающим. При неразрушающем контроле применяют сварочный шаблон, с помощью него визуально определяют наличие дефектов. А для обнаружения внутренних дефектов используют метод внутреннего контроля, который проводят при помощи ультразвуковых и рентгеновских приборов.
Что влияет на качество швов
Качество свариваемых стыков зависит, в первую очередь, от электродов, используемых для проведения работ. К качеству электродов предъявляются стандартные промышленные требования:
Помимо заводских требований, есть и дополнительные условия к сварке соединений заданной формы. Для выпуклых линий необходимы электроды, образующие при плавке густую и вязкую консистенцию. Если же при оплавлении стержень дает слишком жидкий расплав, то сформируется вогнутая линия. Выпуклые стыки считаются усиленными, а вогнутые – ослабленными. Часто применяют плоские линии сварки – это универсальный тип соединения элементов.
Кроме правильно выбранных электродов, на качество сварки оказывает влияние режим работы, который можно корректировать:
При выполнении сварочных работ необходимо помнить, что завышение скорости движения электрода на величину более 50 м/час чревато снижением качества работ, поскольку металл от скоростного воздействия прогревается недостаточно, отчего страдает плавка и нарушается кристаллизация.