Расчет катета сварного шва

Как рассчитать катет сварного шва — Справочник металлиста

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.

Катет и другие характеристики сварного шва

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.

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:

Геометрические характеристики сварных швов

• ширина – поперечный размер всей наваренной линии между свариваемыми деталями;
• толщина – расстояние от низшей точки провара до верхней;
• корень шва – часть сварки, максимально удаленная от поверхностей заготовок;
• выпуклость (вогнутость) – размер берется от поверхности детали до самой высокой (низкой) наваренной точки;
• глубина провара – выводится исходя из заполнения зазора металлом, образованным после сварки (не считая выпуклости);
• катет – эта величина, определяющаяся в условиях угловой сварки и подобна катету равнобедренного треугольника, входящего в поперечное сечение заготовки.

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.

Схема определения катета сварного шва

Применяя шаблон на практике, придерживаются таких условий:

• для соединения листов, имеющих толщину меньше 4 мм, катет углового шва принимают равным этой величине;
• при больших поперечных размерах металла за необходимую величину катета сварочного шва берут 40% от толщины деталей плюс 2 мм к получившейся цифре.

Слишком большой катет брать нерационально. Это, возможно, и приведет к усиленной прочности, но скажется негативно на других факторах:

Таблица минимальных катетов углового шва

• увеличит расход материала;
• поднимет стоимость строительных работ;
• спровоцирует деформацию изделия.

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:

Устройство сварочного электрода

• специальный состав металлического стержня;
• устойчивое горение электрической дуги;
• минимизация разбрызгивания.

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:

Влияние режима сварки на форму шва

• при повышении силы тока ширина сварочной линии не будет отличаться от заданной, а глубину провара можно увеличить;
• изменением напряжения добиваются увеличения ширины стыка, при снижении глубины провара;
• повышая скорость передвижения электрода, удается уменьшить ширину, и значительно увеличить глубину.

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.

по теме: Сварка — катет 12 мм

Источник: https://SpecNavigator.ru/strojka/svarochnye-raboty/chto-takoe-katet-svarnogo-shva.html

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.

• 1 Что такое катет сварочного шва
• 2 Расчет катета шва
• 3 Выводы

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.

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.

Источник: https://ssk2121.com/kak-rasschitat-katet-svarnogo-shva/

Правильный расчет сварных соединений

Под сварными соединениями подразумевается технологическая операция, при которой получается неразъемное сочленение за счет возникновения межатомных связей расплавленного металла. Это происходит при нагревании применяемых деталей или их пластической деформации. В результате возникают сварные соединения, обеспечивающие высокую прочность. Для получения качественной сварки необходим предварительный расчет сварных соединений.

Процесс сварки подразумевает соединение различных деталей путем их нагревания или деформации.

Швы подобных сочленений делятся на две группы:

Рабочие элементы подвергаются нагрузке механических внешних воздействий. Когда разрушается рабочий шов, возможно разрушение сварных соединений.

Деформация наплавленного металла такого сварочного шва происходит совместно с металлом тех деталей, которые объединяет этот шов.

При разрушении связующего шва соединение остается в рабочем состоянии, так как всю основную нагрузку воспринимают только детали главного металла. Расчет на прочность делается только для рабочих швов.

Сварные соединения бывают:

Виды сварных соединений.

• стыковыми;
• нахлесточными;
• тавровыми;
• угловыми;
• торцевыми.

Положительные свойства сварных соединений:

1. Получается равнопрочное соединение. Иными словами, когда правильно выполнены сварные соединения, у конструкции будут отсутствовать слабые места.
2. Очень мало расходуется металла. Редко применяются специальные накладки.
   Очень удобно проводить соединение материалов.
3. Элегантный внешний вид.

К недостаткам можно отнести:

1. Не всегда удобно выполнять сварочные работы из-за недостатка места. В этом случае соединение болтами гораздо лучше.
2. Не свариваются металлы, которые имеют высокую твердость. Во время сварки прочность таких материалов резко снижается, что влечет за собой потерю эффекта упрочнения.
3. Сварочный шов является концентратором напряжения. В связи с этим, когда имеется высокая динамическая нагрузка, лучше воспользоваться болтовым или заклепочным соединением.

Конструктивные требования

Чертеж сварного шва и вводимые для него данные.

Когда проектируются сварные соединения, их конструкция должна предусматривать свободный доступ к соединению деталей. Должна соблюдаться технология изготовления.

Для уменьшения сварочной деформации необходимо свести к минимуму проводимые работы при сборке конструкции. Для этого нужно использовать швы самой небольшой толщины, расчет которых был произведен с учетом конструктивных особенностей.

Сварные элементы должны располагаться на большом расстоянии друг от друга, не должно появляться замкнутого контура, созданного ими же.

При выполнении сварных соединений балок не должно быть накладок. Если работа делается встык, применяется односторонняя сварка, используются подкладки, которые потом зачищаются и обрезаются.

Метод расчета: основные параметры

Стыковые соединения рассчитываются согласно установленной и стандартизованной системе подсчета. Способ проведения расчета подробно описан в специальных нормалях.

Рисунок 1.Формула расчета центрального сжатия стыкового соединения.

Центральное сжатие, а также процесс растяжения определяется по формуле на Рисунке 1:

• N — наивысшая нагрузка, которую воспринимает соединение;
• t — минимальная толщина свариваемых деталей;
• lw — максимальная длина всего сварочного шва, ее уменьшают на значение 2t;
• Rwy — сопротивление, определяющееся в соответствии с существующим пределом прочности, взамен «Rwy» разрешается применять «Rwu/γu»;
• Ry — сопротивление материала, согласно пределу текучести, определяется по таблицам;
• Ru — сопротивление металла согласно временному сопротивлению, значение берется по специальным таблицам;
• γс — коэффициент места работы и соответствующих условий, значения этого параметра указаны в стандартизованных таблицах.

Ry совместно с Ru при сварке не однотипных металлов берется по значению сопротивления металла, имеющего наименьшую прочность. В основном, расчетное сопротивление определяется по характеристикам материала соединяемых заготовок.

Дело в том, что сварочный стык получает металл, который имеет более высокую прочность, чем металл сварных соединений.

Когда имеется растяжение в сварочном шве, возникает сопротивление, при котором расчетный параметр будет ниже аналогичного показателя наименьшего из свариваемых элементов. В связи с этим шов всегда имеет уклон, позволяющий добиться соединения одинаковой прочности. Проварка в данном случае проводится на полную толщину материала.

Метод расчета сварных соединений конструкции с угловыми швами

Когда в конструкции встречаются угловые сварочные швы, которые подвергаются воздействию силы, направленной к центру тяжести, проводится специальный расчет относительно определенного сечения:

• металл шва;
• граница металла.

Рисунок 2. Формула расчета сварного шва на основании металла.

Обычно выбирается сечение, имеющее самую высокую опасность. На срез проводится основной расчет, базирующийся на формулах, указанных в нормализованных документах. Причем для расчетов приводятся формулы, каждая из которых может иметь место.
Например, когда выполняется расчет на основании металла шва (находящегося на линии сплавления), используется формула на Рисунке 2:

N — самая высокая нагрузка, оказывающая максимально давление на соединение;
Βf, совместно с βz — коэффициенты, которые берутся из таблицы.

Обычно:

βf — 0,7;βz — 1;

причем марка стали значения не имеет.

kf — толщина сварочного шва, измеряемая по линии сплавления;lw — общая длина, заниженная на 10 мм;Rwf — сопротивление срезу, берется из соответствующих таблиц;Rwz — сопротивление на линии сплавления, значение определяется по таблице;с — коэффициент рабочих условий, определяется согласно табличным данным;γwf — 0,85 для шва, материал которого имеет нормативное сопротивление равное 4200 кгс/см²;γwz — 0,85 для любого вида стали;

γwf и γwz берется из специальных нормативных таблиц.

Эти значения обязательно должны браться во внимание при проведении расчета.

Иногда сварные соединения сделаны фланговым швом.

Расчеты могут проводиться по сварочному материалу или по линии соединения. Угловые швы, на которые воздействует нагрузка, находящаяся под 90 градусов по направлению к шву, рассчитываются на основании сечения. Чтобы выполнить математические действия, используют несколько формул.

Когда касается материала шва: формула 3 на Рисунке 3.

Рисунок 3, 4. Формулы расчета материала шва и линии сплавления.

На основании линии сплавления: формула 3 на Рисунке 4.

• Wf — величина момента сопротивления;
• Wz — аналогичный момент, берется относительно материала.

Заметим, стыкования, имеющие угловые элементы, на которые действует нагрузка, направленная на местонахождения швов, рассчитываются на основании сечения. Подсчет ведется по соответствующим формулам.

Давление на материал: формула 5 на Рисунке 5.

Рисунок 5, 6. Формулы расчета давления на материал и нагрузки на линию сплавления.

Нагрузка на линию сплавления: формула 6 на Рисунке 6.

• Jfx совместно с Jfy — величина момента инерции, рассчитываемого сечения, относящегося к расположению главной оси;
• Jzx совместно с Jzy — аналогичный момент инерции, берущийся относительно линии сплавления.

В данном случае координатами шва будут значения горизонтали «х» и вертикали «у». Причем определяется значение самой удаленной точки имеющегося сварочного шва. Расстояние измеряется согласно нахождению центра тяжести. Берется наибольшее расстояние от основной оси данного сечения.

Из соответствующих таблиц определяются:

• момент инерции;
• момент сопротивления.

За базу берется сечение проката. Когда сечение не стандартизовано, то момент требуется рассчитать эмпирическим путем. Наиболее простым может стать расчет сечения в специальной конструкторской программе «SCAD», которую можно запросто найти, используя интернет.

В основном данные подсчеты выполняются профессиональными работниками, так что никогда не стесняйтесь задавать им вопросы по поводу того, что непонятно. Удачи!

Источник: https://moyasvarka.ru/process/raschet-svarnyx-soedinenii.html

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.

Источник: http://fb.ru/article/339175/katet-shva-pri-svarke-opredelenie-i-metodyi-rascheta

Расчет длины катета сварного шва от толщины металла для различных видов сварочных швов | мк-союз.рф

В производстве металлоконструкций и автомобилей с большим весом сварные соединения должны выдерживать высокие нагрузки. Спай будет качественным только в том случае, если перед началом работ точно рассчитаны все параметры. Один из важных показателей – катет шва (К).

Это одна из сторон самого большого условного треугольника с равными боками, который возможно вписать в поперечное сечение соединения (ГОСТ Р ИСО 17659-2009, вступивший в силу 01.07.2010 г). Ее можно измерить или рассчитать, базируясь на размеры свариваемых элементов.

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

Соединения могут быть:

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

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

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

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

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

Формула расчета

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

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

Угловые сварные соединения бывают:

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

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

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

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

Расчет катета для шва 1м

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

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

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

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

L= F/ρ*[ρ], где

L – протяженность спая,

F – планируемая реальная нагрузка на соединение,

ρ – допустимая нагрузка на соединение.

Оптимальная протяженность по осевому напряжению:

L=F/0,7К*ρ

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

К= 0,7*L*ρ

К=0,7*ρ

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

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

При разработке проектной документации:

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

При разработке проектной документации сварки определение точной величины катета шва от толщины металла и оптимальной длины спая проводится с целью повысить качество работ и минимизировать их себестоимость.

Важно получить прочные и надежные соединения при минимальных затратах.

Особенно важен этот показатель на больших промышленных предприятиях, изготавливающих металлоконструкции, которые должны выдерживать во время эксплуатации повышенные нагрузки.

Загрузка…

Источник: https://xn----ntbhhmr6g.xn--p1ai/metallyi/raschet-kateta-svarnogo-shva-ot-tolshhinyi-metalla

Методика расчета сварных соединений

Условные обозначения:

Р—нагрузка соединения;

L — общая длина рассчитываемого шва;

δ— толщина соединяемых деталей;

k — катет углового шва;

d, i — диаметр пробок и их количество в пробочном соединении;

а — ширина шва при роликовой сварке.

Сварной шов при соединении встык (рис. 1) работает на растяжение и сжатие, причем все виды подготовок кромок принимаются эквивалентными.

рис.1 Стыковые швы; а — прямой; б — косой

Условие прочности шва (формула 1)

рис. 2 Соединения внахлестку валиковыми швами: а — лобовыми; б — фланговыми; г — сечение углового (валикового) шва

Угловые швы (рис. 2) рассчитывают на срез по сечению, проходящему через биссектрису прямого угла; расчетная высота шва h = k cos 45° ~ 0,7k

рис. 3

Сварные швы при соединении втавр рассчитываются различно в зависимости от типа швов (рис. 4)

По рис. 4, тип а

по рис. 4, типы б, в

рис. 5

Пробочные соединения (рис. 5, а) рассчитывают на срез по формуле

При соединении деталей точечной сваркой сварной шов работает на срез, тогда

или на отрыв, тогда

Шов, получаемый роликовой сваркой, рассчитывается на срез:

Расчет прочности швов, нагруженных перпендикулярно стыку свариваемых деталей

рис. 6  Соединение нагружено силой и моментом (швы стыковые)

Расчет прочности шва соединения, нагруженного силами и моментом (рис. 6), ведется по нормальным напряжениям (влиянием поперечной силы, как и при расчете балок на изгиб, пренебрегают):

Здесь We = δh2/6 — момент сопротивления сварного шва; Fe = δh — площадь сечения шва

рис. 7 Соединение нагружено силой и моментом (швы угловые)

В случае выполнения соединения угловыми швами (рис. 7) расчет ведут по условной методике, геометрически суммируя
напряжения от изгиба и растяжения с напряжениями, соответствующими поперечной силе:

Wc = 2×0,7kh2/6 — момент сопротивления биссекторного сечения швов; Fc = 2×0,7kh — площадь сечения швов

Расчет прочности швов, нагруженных в плоскости стыка свариваемых деталей

рис. 8 Швы нагружены в плоскости стыка свариваемых деталей

Угловые швы соединения рассчитывают обычно по одной из двух условных методик: по способу полярного момента инерции или по способу осевого момента инерции. В первом случае касательное напряжение от действия момента

где М — расчетный момент; rmax — расстояние от центра тяжести швов до наиболее удаленной точки шва; Ipc — полярный момент инерции швов

Ipc = Iус + Izc, где Iус и Izc — осевые моменты инерции швов относительно осей y и z

Касательное напряжение тм в любой точке считается направленным перпендикулярно к радиус-вектору, соединяющему эту точку с центром тяжести периметра швов. Моменты инерции вычисляются для биссекторного сечения швов.
По второму способу

где, Fe = 0,7 kL — общая площадь швов

При учете влияния поперечной силы соответствующее напряжение вычисляется лишь для вертикального шва, т. е.

где Fвс = 0,7 kh

Суммарные касательные напряжения в опасной точке шва находятся геометрическим сложением.
Расчет швов точечного соединения (рис. 9) проводится по одному из двух вышеперечисленных способов.

Усилие в наиболее нагруженной точке от внешнего момента
или
геометрически суммируется с усилием, равным
обусловленным действие силы Р, т.е.
Условием прочности служит выражение

При расчете швов на переменную нагрузку вводят коэффициент у снижения допускаемого напряжения:
а) для стыковых швов при нагрузке, переменной по величине, γ = 1;  при нагрузке, меняющейся по величине и по направлению

б) для угловых швов при нагрузке, как переменной по величине, так и переменной по величине и направлению

Pmin и Pmax — наименьшее и наибольшее по абсолютной величине усилия, которые следует подставлять в формулы со своими знаками

Допускаемые напряжения при расчете сварных швов

* [σ]р — допускаемое напряжение для основного металла на растяжение

Смотри также:

Источник: http://razvitie-pu.ru/?page_id=1929