Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Геометрические размеры сварного шва

Правильная настройка аппарата для сварки

Режим работы определяется 3 параметрами:

  • напряжением;
  • силой тока;
  • скоростью движения электрода.

Настройка аппарата состоит в подборе их оптимальных значений.

На это влияют следующие факторы:

  1. Толщина заготовок.
  2. Материал.
  3. Вид шва.

Параметры подбирают опытным путем, действуя в такой последовательности:

  1. Берут ненужный фрагмент из того же материала, что и заготовки, которые нужно приварить.
  2. Зачищают его шлифмашинкой до металлического блеска.
  3. Выставляют на аппарате напряжение в 15-20 В и сварочный ток в 100 А.
  4. Зажигают дугу и путем постепенного регулирования параметров добиваются стабильного горения с хорошей глубиной провара.
  5. Фиксируют оптимальные настройки письменно или посредством фотосъемки.
  6. Плавно уменьшают силу тока, пока дуга не погаснет. Записывают ампераж, при котором это произошло.
  7. Возвращают регулятор на 100 А, снова зажигают дугу и увеличивают силу тока до наибольшего значения. Его тоже фиксируют.
  8. Снижают напряжение на 0,5 В и тем же способом определяют минимальную и максимальную силу тока. Несколько раз повторяют это действие, с каждым разом уменьшая вольтаж.
  9. Возвращаются к оптимальным настройкам.
  10. В том же порядке определяют верхний и нижний пределы силы тока, несколько раз повышая напряжение с шагом в 0,5 В.

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.

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.

После выполнения расчетов выбирают необходимый ток и напряжение, после приступают к сварке.

Информация для общего сведения

Итак мы начнем с того, что все таки такое катет соединения, для чего он существует и зачем вообще нам его рассчитывать? Это на самом деле катет того треугольника, в который может влезть продольное сечение.

Влезть конечно не фактично. Но все же вопрос «Зачем это делать?» остаётся у всех, зачем в принципе рассчитывать это для угловых соединения или прямых, швов внахлест или торцовых.

Такие расчёты ещё могут показать вам уровень качества сделанного вами соединения, ведь качество это первое в списке приоритетов у мастера, что приступит к такой не простой работе.

Вам не удастся сделать катет шва если вы работаете с большой конструкцией, это не решит вопросов того, что шов может оказаться не надежным. Иногда визуально он может казаться достаточно стойким и качественным, но на самом деле потом подвести вас.

Пока вы наплавляете горы металла, то поверхность детали все сильнее оказывается под действием температуры, что приведет к неизбежным дефектам как окисление, искривление и коррозии в будущем, и конечно все это сделает качество соединения значительно ниже.

Такое расчёт будет полезен если вам нужно подсчитать смету, то есть на предприятии, или даже на большим домашнем строительстве.

Померять катет вы сможете практически безошибочно подсчитать нужное количество расходных материалов, сил, уже не придется экстренно докупать что-то, когда вы поймете, что шов оказался слишком тонким или узким.

Ещё расчёт будет хорошим вариантом если вам предстоит работа с металлами разной толщины. Если вам приходиться сваривать металлы из рода толстых и тонких просто подсчитайте и не возникнет проблем. Для таких расчётов учитывают параметры тонкого металла.

Если вы прислушаетесь к нашему совету и подсчитает, то ваш шов никогда не получиться слишком узким.

А это дорогого стоит в тех случаях когда предстоит ответственная работа с проблематичной металлической конструкцией, которую после будут дотошно проверять.

Обман часто в том, что визуально сваренный элемент выглядит прочно, но когда её приводят в использования о не просчитанные фрагменты могут серьёзно подвести. Рассчитывать катет действительно стоит. А про то как это сделать правильно читайте ниже.

Геометрические характеристики

Как уже было сказано выше, геометрия швов зависит от вида соединения. Основные геометрические размеры сечений стыковых и угловых сварочных швов представлены на следующем рисунке:

Геометрические характеристики

  • где S – толщина деталей;
  • е – ширина сварного шва;
  • g – выпуклость;
  • m – вогнутость;
  • h – глубина проплавления;
  • t – толщина сварного шва;
  • b – зазор в соединении;
  • k – катет углового шва;
  • p – высота;
  • a – толщина.

На геометрические размеры влияет тип соединения и толщина свариваемых изделий. Эти показатели приведены в следующей таблице.

Таблица с типами сварных соединений

Из представленной информации понятно, что все геометрические размеры сварных швов и соединяемых деталей связаны между собой. Особняком стоит длина этих элементов сварных конструкций. Она зависит только от нагрузки на соединение и совершенно не зависит от геометрии сечения шва. Минимальная длина сварного шва должна обеспечивать прочность соединения, при превышении максимального значения общей нагрузки на 20%. Часто проварка изделий осуществляется по всей длине контакта, но во многих случаях сварка выполняется короткими отрезками, обеспечивающими необходимую прочность соединения. Для строительных конструкций расчет длины сварного шва по СНиП II-23-81 осуществляется исходя из этих критерий.

Расчет геометрии стыкового шва

Методика проверки швов для этого вида полностью расписана в следующих нормативных документах: СНиП II-23-81 п.11.1 и СП 16.13330.2011 п.14.1.14. В этих документах представлены разные способы расчета, но все они являются производными от следующей математической формулы:

Формула расчета геометрии стыкового шва

  • где N – максимальная сила растяжения или сжатия;
  •  t – минимальная толщина свариваемых деталей;
  •  lw – длина шва;
  •  Rwy – сопротивление нагрузке;
  •  γс – табличный коэффициент.

При таком виде соединения оно проваривается на всю длину контакта, следовательно длина шва равна длине стыков свариваемых деталей, уменьшенной на 2t, удвоенную толщину металла. Ширина шва зависит от формы разделки кромок и толщины деталей. Схемы расчетных варианты соединений встык показаны на следующих рисунках.

Схемы расчетных варианты соединений встык

Если в ходе сварочных работ используются материалы в соответствии с приложением 2 СНиП II-23-81 в расчет не производится, только осуществляется визуальный контроль качества выполненных соединений.

Расчет геометрии углового шва

Расчет геометрических размеров угловых сварных швов при воздействии нагрузки, проходящей по оси центра тяжести производится по выбранному сечению, наиболее опасному в этом соединении. Это может быть расчет по сечению металла шва или границ сплавления материалов. На ниже приведенном рисунке представлены оба сечения.

Схема геометрии углового шва

В таком виде сварных соединений действуют напряжения различного характера, но доминирующей нагрузкой является срезающая сила. Проверка угловых сварных швов производится по следующим формулам.

Формула расчета по металлу шва

Формула расчета по границе сплавления

где N – максимальная сила растяжения или сжатия; βf и βz – табличные коэффициенты для стали; kf – длина катета сварного шва; lw – длина; Rwf – расчетное сопротивление на срез; Rwz – то же но в зоне сплавления; γс – табличный коэффициент условий эксплуатации; γwf и γwz – то же, но для разных условий эксплуатации.

Главной геометрической характеристикой всех угловых швов является размер их катета, т. е. толщина по границам сплавления. Размер катета зависит от толщины деталей, материала и способа сварки. Выбрать значение этого геометрического параметра можно в нижеприведенной таблице.

Таблица минимальных катетов углового шва

Инструменты для контроля размеров швов

Измеритель геометрических параметров сварных швов – это специализированный инструмент, с помощью которого можно произвести замер основных характеристик этих элементов сваренных конструкций. Среди всего разнообразия таких измерительных инструментов можно выделить следующие группы изделий: шаблоны, универсальные измерители и устройства, специализированные на замере одного параметра. В набор профессионального сварщика состоит из нескольких таких инструментов, позволяющих произвести замер как подготовленных к сварке деталей, так и самого сварного шва.

Заключение

Выше представленная информация актуальна для соединений, выполненных с использованием ручной электродуговой сварки. Размеры сварного шва при полуавтоматической сварке рассчитываются по другим методикам. Следует заметить, что все геометрические размеры сварных швов жестко завязаны на толщину свариваемых деталей и максимальную нагрузку, которую должна выдержать вся конструкция!

ГОСТ катетов стыковых швов

Чтобы в процессе эксплуатации металлоконструкции выдерживали возлагаемые на них нагрузки все присутствующие на них шовные соединения должны соответствовать нормативным показателям.

Основным документом, регламентирующим размеры сварных соединений, а также типы и характеристики конструктивных элементов металлоизделий является ГОСТ.

Здесь четко указано, что при необходимости состыковать разные по толщине детали соединять их можно таким же образом, как и заготовки с равной толщиной. Только при этом разница между двумя показателями не должна превышать нормативных значений.

В одном из пунктов ГОСТа обусловлены допустимые смещения кромок по отношению друг к другу и установлены четкие параметры смещений в соответствии толщины заготовки. В приложении к документу описаны все возможные минимальные размеры катетов, которые в обязательном порядке следует учитывать при сваривании металлоконструкций.

Как еще можно классифицировать сварные соединения

Швы делятся еще по нескольким категориям. К ним относится размещение заготовок в пространстве. Если деталь невозможно снять и перенести, а находится она выше уровня пола, применяют разные технологии.

Метод выполнения

По этому критерию бывают несколько вариаций. Горизонтальный шов тянется справа налево или в обратном направлении по вертикально размещенной детали. Во избежание стекания металла вниз следует правильно подбирать темп подвижки электрода и силу тока.

При вертикальном методе соединение ведется сверху вниз либо обратно. Из-за действия силы притяжения раскаленная масса металла постоянно стремится вниз, делая неприглядным внешность заготовки. Вертикальное соединение выполняется мастерами, имеющими соответствующий опыт.

Потолочный способ сварки — это обработка детали, которая находится выше головы работника. Проведение потолочных швов требует строжайшего соблюдения технологии и мер безопасности, поскольку расплавленная масса может попасть на одежду или лицо работника.

Протяженность шва

Сварные соединения по этому параметру классифицируются на 2 вида: сплошные и прерывистые. Первый вариант подразделяется на дорожки (короткие и длинные). Обработка совершается продольно по всей детали.

Второй имеет заданную длину с синхронным интервалом. Выделяют 2 метода: цепь и шахматный порядок. Такие виды соединений спаивают заготовку с обеих сторон, дистанция между обрабатываемыми участками может называться сварочным шагом.

Направление вектора

По этому параметру сварка стыковых соединений делится на несколько способов:

  1. Продольный вариант по флангам. Усилие направлено параллельно оси сварочной трассы.
  2. Поперечный (лобовой) метод. Ось к вектору усилия расположена под прямым углом.
  3. Косой тип. Звено размещено к действующему усилию диагонально.
  4. Комбинированная обработка. Состоит из фланговой и поперечной разновидностей.

Форма изделий

Для выпуклых заготовок подходят усиленные швы в несколько слоев. Они используются в сцеплениях при статических нагрузках, при этом увеличенный наплыв приводит к перерасходу электродов.

Для соединения тонкого металла применяются ослабленные (вогнутые) способы соединения. Для средних плоских заготовок подходит нормальный тип шва. Он используется при динамических нагрузках, так как не наблюдается сильной разницы между металлом и дорожкой.

Толщина материалов

При правильном выборе режима сварки в нижней позиции обеспечивается качественная обработка металла толщиной до 4 мм. Во избежание непровара пласта материала большей величины рекомендуется использовать подходящую конфигурацию разделки кромок.

Стыковые сварные соединения с V-образным скосом краев подходят для работы с металлом толщиной до 26 мм. При показателе 60 мм используют скос типа Х, что приводит к снижению шовных напряжений и деформации соединений.

Как на чертежах изображают сварочные швы

Требования к разработке рабочей документации и условное обозначение сварных швов на чертежах регламентированы единой системой конструкторской документации (ЕСКД).

Вне зависимости от способа сварки используется два основных типа линий, которыми обозначают сварные швы на чертеже:

  • сплошные — для наружных видимых стыков;
  • штриховые (пунктирные) — для невидимых соединений.

На представленном ниже фото можно увидеть какой линией изображают видимый сварной шов на чертеже и невидимый.

В обеих случаях обязательно должна быть выносная линия со стрелкой, указывающая на место расположения шва. Если стрелка указывает на видимый стык, то условное обозначение размещается над ней, когда невидимый — под ней.

Когда стык выполняется несколькими наложенными друг на друга проходами, то его называют многопроходной сварной шов, на чертеже при его обозначении указывается количество проходов.

Все соединительные стыки могут выполняться:

  • односторонними. Образуются при сваривании деталей только с одной стороны поверхности, изображаются символами SS;
  • двухсторонними. При создании такого типа соединений источник нагрева по верхней и нижней поверхностях поочередно перемещается и корень стыкового шва расположен внутри сечения. Символом BS изображается такая сварка на чертеже.

Чтобы обеспечить оптимальную глубину при сварке методом плавления необходимо осуществлять разделку кромок. При этом форма, угол вскрытия, притупление, ширина зазора и другие параметры зависят от сварочной технологии и толщины материала. Наиболее часто встречающиеся разделы кромок приведены на картинке ниже.

По характеру выполнения сварочные соединения разделяются на точечные, прерывистые и сплошные. Обозначение на чертеже прерывистого сварного шва являет собой сплошную линию при видимых стыках и штриховую — при невидимых. Прерывистые стыки создаются в шахматном порядке или цепными.

При любой сварочной технологии обозначение точечной сварки на чертеже выполняется знаком «+», который состоит из сплошных линий. Одиночные невидимые точки на конструкторских схемах не отображаются.

Таблица стыковых соединений
Характер стыков Без скосов Скос на одной кромке Скос на двух кромках Два симметричных скоса на обеих кромках
Односторонний  
Двусторонний
Односторонние соединения с применением прокладки      
Таблица сварных швов углового типа
Характер шва Скос отсутствует
Односторонний
Двусторонний
Выполненный впритык односторонний
Выполненный впритык двусторонний
Таблица выполненных внахлестку стыков
Характер стыкового соединения Без скоса
Как выглядит двусторонний стык
Обозначение прерывистого сварного шва

Согласно общеустановленных международных стандартов швы также различаются между собой в отношении пространственного положения:

  • вертикальные и горизонтальные;
  • сваренные в нижнем положении и потолочные.

Учитывая положение стыка существуют также разные способы снятия кромок. Если тщательно зачистить и подготовить кромки перед сварочным процессом, то соединительный стык будет обладать рядом преимуществ:

  • экономичность. Количество используемого для наплавления металла сводится к минимуму;
  • эффективность. Намного быстрее выполняется сваривание за один проход;
  • прочность. В полученном сварном соединении прочностные характеристики нисколько не уступают показателям прочности, которыми обладает основной металл.

Чтобы получить в процессе сварки результат с исключительным качеством, то обязательно нужно указывать в технической документации тип сварочного стыка и вид снимаемой кромки.

Надежный и универсальный Сварог REAL MIG 200 (N24002N) BLACK (MIG/MAG, MMA)

  • категория – инверторная сварка;
  • мощность – 7,7 кВт;
  • весит 13 кг;
  • размеры – 225х375х502 мм.

Модель инверторного типа с роликовым механизмом производит сварку изделий, изготовленных из черных металлических сплавов. Ток 200 А для режима MAG/MIG делает возможной работу с материалом толщиной до 8 мм. Кнопка поджигает дугу, которая стабильно горит во всем диапазоне входного напряжения.

Система, дожигающая проволоку, предотвращает прилипание горячего материала по окончании цикла. При изменении полярности есть возможность сваривать в режиме FCAW при помощи проволоки из порошкового материала, который защищает место контакта. При режиме MMA работа проводится электродами с поперечным сечением 4 мм и 160-амперным током.

Возможность функционирования в режимах MAG/MIG и ММА, зажигание дуги кнопкой, переменная полярность позволяют считать надежный инвертор Сварог REALMIG 200 лучшим в категории бюджетных полуавтоматических сварочных аппаратов.

Покупатели хвалят эту модель за наличие режима FCAW, возможность сменить полярность, высокий порог MAG/MIG тока 200 А, стабильную дугу. Минусом считают цену 24000 рублей.

Итог

Важно производить подсчет катета соединения исходя из толщины или его ширины. Но это только часть того, что должно быть в своем инструментарии работы со сваркой металлов

Ещё важно ориентироваться в видах сварки, видах аппаратов и расходных материалов.

Конечно не мало решает ваш опыт, вы можете прочитать сто книг и ваш результат на практике может быть посредственным. А можете не прочитать не единой и при этом владеть техникой просто учась на своих ошибках.

Но конечно хорошо совмещать теорию и практику, тогда результат будет хорошим. Если вы будете знать наименьший катет соединения, то сможете посчитать характеристики его качества.

Но помните и про другие правила, вы должны купить хорошие расходные материалы, как например стержни, хорошо настроенный аппарат это половина дела, и конечно работайте аккуратно и точно, лучше потратить пол часа больше чем потом переделывать целый день.

Если у вас нет достаточного опыта, то не переживайте, все придёт и вы не будете отставать. Главное чтобы вас это интересовало и был видим минимальный прогресс.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации