Начинающих сварщиков интересует следующий вопрос: катет сварочного шва — что это такое?
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.
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.
Вернуться к оглавлению
Характеристику стыка определяет большое количество различных параметров, основными геометрическими параметрами, определяющими характеристики стыка, являются следующие:
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.
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.
Вернуться к оглавлению
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.
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 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.
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.
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, 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. Если расплавленный металл был жидковатым и растекающимся, то получается вогнутая поверхность.
Что касается режима и скорости проведения сварочного процесса.
Так как в сечении сварной шов – это прямоугольный равнобедренный треугольник, то размер его катета рассчитать несложно. Для этого можно воспользоваться тригонометрической формулой: T = S cos 45º, где
Чтобы узнать размер катета, необходимо в первую очередь замерить ширину сварного шва. Сделать это несложно. При этом cos 45° равно 0,7. Подставляя все значения в формулу, можно с большой точностью определить размер катета сварного шва.
К примеру, если ширина валика равна 3 мм, то его катет будет равен: 3х0,7=2,1 мм. А так как существуют определенные стандарты, которые гарантируют качество конечного результата в зависимости от ширины сварочного валика, то можно установить стандартные значения и самого катета. Так при сваривании двух заготовок толщиною 12-19 мм, оптимальное значение ширины шва находится в пределах около 6 мм, а значит, стандартный размер катета будет равен 4,2 мм или выбирается диапазон 4-5 мм.
То есть, сварив две заготовки данной толщины, можно измерить катет шва, выбрав катетомер определенного размера. Если он не совпадает, значит, сварка была проведена неправильно, и гарантировать ее высокое качество нельзя.
Давая определение катету сварного шва, необходимо понимать, что данный показатель относится к категории качественных. От него во многом зависит прочность и надежность свариваемой конструкции, поэтому при создании схемы сварки на больших производствах обязательно данный параметр оговаривается. И если в неответственных конструкциях к нему отношение «прохладное», то для тех соединений, которые будут подвергаться большим нагрузкам, данному значению отводится важная роль.
В сложных сварочных технологиях катет выбирается индивидуально для каждого стыка. Но, в сущности, для него используют стандартные общие принципы выбора. А это, как уже было сказано выше, толщина соединяемых металлов, их химический состав, режим сварки, тип электрода или присадочной проволоки.
4. Сварка стыковых соединений деталей неодинаковой толщины при разнице, не превышающей значений, указанных в табл. 55, должна проводиться так же, как деталей одинаковой толщины; конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по большей толщине.
Таблица 55
Для осуществления плавного перехода от одной детали к другой допускается наклонное расположение поверхности шва (черт. 1).
При разности в толщине свариваемых деталей свыше значений, указанных в табл. 55, на детали, имеющей большую толщину s 1 , должен быть сделан скос с одной или двух сторон до толщины тонкой детали s , как указано на черт. 2, 3 и 4. При этом конструктивные элементы подготовленных кромок и размеры сварного шва следует выбирать по меньшей толщине.
5. Допускается смещение свариваемых кромок перед сваркой относительно друг друга, не более:
0,5 мм - для деталей толщиной до 4 мм;
1,0 мм - для деталей толщиной 4 -10 мм;
0,1 s , но не более 3 мм - для деталей толщиной 10-100мм;
0,01 s + 2 мм, но не более 4 мм - для деталей толщиной более 100мм.
6. В стыковых, тавровых и угловых соединениях толщиной более 16 мм, выполняемых в монтажных условиях, допускается увеличение номинального значения b до 4 мм. При этом соответственно может быть увеличена ширина шва е , е 1 .
7. При сварке в положениях, отличных от нижнего, допускается увеличение размера g и g 1 не более:
1,0 мм - для деталей толщиной до 60 мм;
2,0 мм - для деталей толщиной свыше 60 мм.
8. При выполнении двустороннего шва с полным проплавлением перед сваркой с обратной стороны корень шва должен быть расчищен до чистого металла.
Для несимметричных соединений с двусторонним швом в случае строжки корня первого шва допускается увеличение размеров подварочного шва до размеров первого шва.
9. Размер и предельные отклонения катета углового шва К , К 1 должны быть установлены при проектировании. При этом размер катета должен быть не более 3 мм для деталей толщиной до 3 мм включительно и 1,2 толщины более тонкой детали при сварке деталей толщиной свыше 3 мм. Предельные отклонения размера катета угловых швов от номинального значения приведены в приложении3.
8,9. (Измененная редакция, Изм. №1).
10. (Исключен, Изм. № 1).
11. Минимальные значения катетов угловых швов приведены в приложении1.
12. При применении электродов с более высоким временным сопротивлением разрыву, чем у основного металла, катет углового шва в расчетном соединении может быть уменьшен до значений, приведенных в приложении2.
13. Допускается выпуклость и вогнутость углового шва до 30% его катета. При этом вогнутость не должна приводить к уменьшению значения катета К n (черт. 5), установленного при проектировании.
Примечание. Катетом К n является катет наибольшего прямо-угольного треугольника, вписанного во внешнюю часть углового шва. При симметричном шве за катет К n принимается любой из равных катетов, при несимметричном шве - меньший.
(Измененная редакция, Изм. №1).
14. Допускается применять установленные настоящим стандартом основные типы сварных соединений, конструктивные элементы и размеры сварных соединений при сварке в двуокиси углерода электродной проволокой диаметром 0,8-1,4 мм (УП).
15. Допускается в местах перекрытия сварных швов и в местах исправления дефектов увеличение размеров швов до 30% номинального значения.
16. При подготовке кромок с применением ручного инструмента предельные отклонения угла скоса кромок могут быть увеличены до ± 5° .
При этом соответственно может быть изменена ширина шва е , е 1 .
15, 16. (Введены дополнительно, Изм. № 1).
|
Предел текучести |
Минимальный катет углового шва для толщины более толстого из свариваемых элементов |
|||||||
|
свариваемой стали, МПа |
От 3 до 4 |
Св.4 до 5 |
Св.5 до 10 |
Св.10 до 16 |
Св.16 до 22 |
Св.22 до 32 |
Св.32 до 40 |
Св.40 до 80 |
|
До 400 |
||||||||
|
Св.400 до 450 |
||||||||
Примечание. Минимальное значение катета не должно превышать 1,2 толщины более тонкого элемента.
|
Катет углового шва для отношения временного сопротивления разрыву металла шва к временному сопротивлению разрыву основного металла |
||||
|
Номинальный размер катета углового шва |
Предельные отклонения размера катета углового шва от номинального значения |
|
От 3 до 5 включ. |
|
|
Св. 5 до 8 включ. |
|
|
Св.8 до 12 включ. |
|
|
Св. 12 |
|
(Введено дополнительно, Изм. №1).
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24.07.80 № 3827
2. Срок проверки 1990 г. Периодичность проверки 5 лет
3. Взамен ГОСТ 5264-69
4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
