Длина шва при сварке

Обновлено: 20.09.2024

Закристаллизовавшийся отрезок расплавленного металла, образовавшийся в месте соединения двух металлических деталей или конструкций – это классический сварочный шов, который имеет определенные геометрические размеры как в сечении, так и по длине. Они зависят от типа соединения, метода выполнения сварки, геометрии разделки торцевых кромок соединяемых изделий и некоторых других факторов. Эти элементы сваренных деталей делятся на два вида: стыковые и угловые. Их не следует путать с типами сварочных соединений, которые классифицируются как стыковые, угловые, тавровые и внахлест.

Во всех таких конструкциях присутствуют рабочие швы, на которые действуют основные нагрузки соединения. От правильного расчета этих элементов соединения зависит прочность всей конструкции в целом. На качество сварки влияет множество факторов, в том числе и геометрические характеристики, такие как ширина, длина, вогнутость, выпуклость и другие особенности стыковки деталей. Для соединенных под прямым углом деталей, основным геометрическим параметром является размер катета сварного шва, от которого зависит прочность сварки.

Нормативные документы

Основными документом, регламентирующими геометрию сварочных швов является ГОСТ 5264-80, по которому и рассчитываются главные геометрические характеристики, с использованием математических формул. Размеры сечения и длинны по ГОСТ 5264-80 зависят от вида соединения, толщины деталей конструкции, геометрии обработки торцевых кромок. Кроме того при расчете геометрических параметров сварочных соединений учитываются и другие нормативные документы: СНиП II-23-81, инструкции и технические регламенты. Среди всех геометрических характеристик сварных швов основными являются минимальная длина, ширина, глубина, размер катета и некоторые другие.

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:

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

«Примечания:
Для стальных конструкций с предельными характеристиками текучести материала выше 590 Н/кв.мм или толщине соединяемых деталей свыше 80 мм, значение минимального размера катета следует брать в специальных ТУ.
Для конструкций четвертой группы, размер катета углового шва следует сокращать на 1 мм для деталей с толщиной не более 40 мм и уменьшать на 2 мм для деталей толще 40 мм.»

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!

Катет сварного шва

Катет сварного шва наряду с другими параметрами (высотой, длиной, шириной и т. д.) определяет качество всего соединения. От правильности его расчета зависит, насколько прочным получится стык и сможет ли изделие выполнять свои функции.

Несмотря на кажущуюся простоту расчета, при выборе катета имеются свои «подводные камни». В нашей статье мы расскажем, в чем важность этого параметра, рассмотрим способы его вычисления, а также разберем ошибки, которые связаны с величиной катета сварного шва.

Определение катета сварного шва

Сварка позволяет создать прочное соединение на изделии из металла, способное служить долгие годы. Однако при формировании швов важно учитывать целый ряд нормативов. Так, катет сварного шва определяет, смогут ли тяжелые металлоконструкции крупных размеров справляться с постоянными эксплуатационными нагрузками.

Но, прежде чем разбираться, как определить катет сварного шва, следует понять, о чем идет речь, и какие функции ложатся на катет в конструкциях.

Правильно выполненное угловое сварное соединение в разрезе имеет форму равнобедренного треугольника. А расстояние от начала одного стыкового соединения до конца второго и является его катетом. Иначе говоря, так называют длину плоскости наибольшего треугольника, имеющего равные стороны и не выходящего за пределы поперечного сечения.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Размер катета определяет прочность сварного шва. Допустим, при данном минимальном показателе не стоит ждать высокой прочности, что объясняется малой площадью сечения.

Тогда как слишком большое значение чревато деформацией металла, связанной с увеличением объема наплавки. Кроме того, большая величина вызывает увеличение энергозатрат в процессе сварки.

Расчет катета сварного шва

Сечение углового сварного шва близко по форме к треугольнику, поэтому вычислить высоту и длину его сторон можно таким образом:

T – искомая величина катета сварного шва;

S – ширина валика/гипотенуза треугольника;

cos45° – стандартное значение, имеющее коэффициент 0,7.

Разберем расчет на примере. Допустим, есть угловое соединение, у которого валик имеет ширину 5 мм. Тогда вычисление выглядит таким образом: 5 × 0,7 = 3,5 мм. То есть катет равен 3,5 мм.

Стоит отметить, что данная формула может использоваться, если наплавленный металл равномерно закрывает обе стороны углового соединения.

На данный момент установлены точные параметры сварного шва для деталей любой толщины – все показатели были получены опытным путем. Чтобы сформировать прочное соединение и не допустить перерасхода присадки, рекомендуется придерживаться таких показателей:

Толщина заготовок, мм

Вид соединения

Минимальный катет сварного шва, мм

Тавровое с двухсторонним проваром

Тавровое с односторонним проваром/угловое с односторонним проваром

Получается, что катет сварного шва имеет величину в 30-100% от толщины заготовки, и чем последняя тоньше, тем он ближе по размеру к сечению детали. Если необходимо соединить элементы различной толщины, при выборе катета учитывают больший показатель.

Так, сваривая детали сечением 5 и 10 мм с проваром с одной стороны, необходимо обеспечить катет в 6 мм. Во время подобной операции считают, что толщина обеих сторон составляет 10 мм.

Если за основу брать характеристики тонкой стороны, усиление на толстом металле окажется слабым и получится ненадежное соединение. Правда, не менее важно грамотно подобрать силу тока и вести дугу в соответствии с определенной техникой.

Помимо большого катета шва сварного соединения, слишком маленький тоже становится проблемой неопытных сварщиков. Здесь на кромках остается недостаточно наплавленного металла, из-за чего снижаются прочностные характеристики соединения. Поэтому при изломе или вибрации шов треснет, не справившись с нагрузкой.

Хотя малый катет позволяет сократить количество необходимых расходников, он подходит лишь для неответственных соединений, допустим, при изготовлении мангала, стола, пр.

Другая распространенная ошибка – формирование несимметричного катета, где нижняя полка шва оказывается очень широкой, а верхняя – короткой. Это объясняется ошибкой при выборе техники и режима, из-за чего горячий металл просто стекает вниз.

Внешне шов выглядит широким, но на самом деле он только немного находит на вертикальную сторону. В результате соединение неспособно выдерживать значительные нагрузки.

Измерение катета сварного шва

При определении интересующего нас показателя используют различные шаблоны по высоте катета (если в чертеже для обозначения катета сварного шва использована буква «z»), по толщине шва (если обозначен как «а») или по длине гипотенузы (отсутствуют обозначения).

Стоит пояснить, что гипотенузой называется самая длинная сторона прямоугольного треугольника, расположенная напротив прямого угла. Во время сварочных работ роль гипотенузы играет лицевая часть шва.

Шов может иметь разные виды усиления. Для замера катета с любым усилением чаще всего применяют универсальные шаблоны, такие как WG01, WG1, WG2+. Указанные шаблоны измеряют длину катета сварного шва, не затрагивая усиление, то есть гипотенузу.

Немного менее удобны шаблоны с плоскими гранями, так как предполагают определение размеров катета за счет измерения гипотенузы. Недостаток этого подхода кроется в том, что он не позволяет измерять шов с усилением или валиком. Поэтому для оценки длины катетов на усиленных швах выбирают шаблоны, которые имеют вогнутую сторону или гипотенузу.

Либо замеры могут производиться по толщине шва при помощи шаблона Ушерова-Маршакова, если в чертеже перед размером стоит «a».

Правила выбора катета сварного шва

От катета зависит надежность конструкции, поскольку он влияет на площадь соединения элементов и наливочного материала. При грамотном выполнении сварочных работ нагрузка равномерно распределяется по всей площади контакта деталей, благодаря чему изделие справляется, например, с сильными ударами.

Однако не стоит полагать, что большой шов – это гарантия высокой надежности. Помимо этого, требуются подробные расчеты нагрузок, не допускается перенапряжение металла, в противном случае есть риск, что деталь согнется и станет непригодной для дальнейшей эксплуатации.

А значит, сварочный стык должен выбираться под конкретные задачи и свариваемые материалы. Поэтому, задавая размеры катета сварного шва, нужно знать, какие характеристики от него требуются. Основным показателем является форма: важно, чтобы соединение было однородным, равномерным – проверить эти свойства можно просто визуально.

Если говорить подробнее, хороший шов имеет одинаковую высоту и ширину по всей площади контакта. Тогда нагрузки равномерно распространяются вдоль всего соединения.

Говоря о таком свойстве, как однородность, важно учитывать, что материалы, имеющие разный состав, обычно плохо свариваются. Избежать дефектов позволяет правильный выбор электродов.

Также необходимо, чтобы шов имел правильное геометрическое расположение и максимально охватывал соединяемые заготовки.

Глубина провара является еще одним значимым показателем, ведь если детали не контактируют по всей доступной площади, изделие не справится с серьезными нагрузками.

Специалисты заранее просчитывают все характеристики стыка, добиваясь таким образом максимальной прочности конструкции. Чтобы работать по аналогичной схеме, важно уметь рассчитать катет сварного шва – тогда удастся задать ему нужные параметры и выбрать необходимый подход к проведению работ.

Шов рассчитывают на основании типа обрабатываемых заготовок, точнее, учитывают все параметры материалов, такие как размеры, ширина, пр. Нужно понимать, что от толщины и длины изделия зависят его стойкостные характеристики.

Длина считается основным показателем при расчете и выборе типа шва, ведь она влияет на прочность соединения. Если длина достаточно большая, возрастает расход материалов изделия, а также становится возможной их деформация.

Избежать дефектов получится, создав качественное и надежное металлическое изделие при помощи шаблонов – обычно достаточно универсального образца.

Факторы, влияющие на катет сварного шва

Катет угловых и тавровых сварных швов зависит от таких особенностей:

Направленность горелки/электрода. Когда при формировании угловых швов электрод или горелку держат под углом 45°, расплавленный металл стекает на нижнюю полку, вызывая занижение вертикального катета. Чтобы изменить высоту катета, получить правильный треугольник в сечении шва, рекомендуется выбрать угол в пределах 20–30°, направив конец электрода на вертикальную поверхность.
Размещение конструкции. Шов на угловом соединении с большей вероятностью получится равномерным, если изделие будет находиться в положении «в лодочку». Это позволяет обеспечить ровную поверхность сварочной ванны, ведь металлу некуда стекать, поэтому он одинаково покрывает кромки обеих заготовок.
Скорость перемещения дуги. Слишком быстрое движение приводит к образованию узкого шва с маленьким катетом. За счет сварки с задержкой добиваются увеличения катета и высоты шва. Лучше всего подбирать скорость на черновой заготовке, чтобы иметь возможность проверить разные варианты и после этого браться за работу на ответственной конструкции.
Сила тока. Недостаточный показатель приводит к поверхностному наложению присадки, не обеспечивая полноценного проплавления металла. В итоге соединение оказывается ненадежным, несмотря на значительный катет сварного шва. Избыточная сила тока обеспечивает глубокое проплавление, однако приводит к повышенной текучести металла. Из-за этого на вертикальной стороне образуются дефекты, которые называются подрезами.
Индуктивность. Данный показатель определяет скорость переноса капли расплавленного металла во время сварки полуавтоматом. При помощи грамотной настройки удается качественно прогреть заготовку, наложить аккуратный шов, параллельно снизив количество брызг металла.
Свойства присадки. При наличии в стержне плавящегося электрода или проволоки полуавтомата высокотемпературных добавок получается более густая сварочная ванна, а это влечет за собой увеличение размеров катета сварного шва. Тогда как низкотемпературные сплавы быстрее растекаются, что приводит к снижению интересующего нас показателя.

Проверка качества сварного шва

Невозможно добиться надежного, крепкого соединения лишь благодаря правильному расчету размеров катета сварного шва. Необходимо также соблюдать технологию работ, отслеживать, чтобы шов по всей длине был однородным и равномерным.

Убедиться в прочности и большом сроке службы соединения можно при помощи нескольких методов, среди которых наиболее популярными считаются:

Разрушающий. Испытания осуществляют на специальных макетах, что позволяет оценить прочность стыков и всей конструкции. Для этого изделие подвергают повышенным механическим нагрузкам, химическим, металлографическим исследованиям, пр.
Неразрушающий. Сюда входит визуальный осмотр, проверка при помощи магнитных волн, ультразвука и иных приборов.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Длина сварного шва

Длина сварного шва является одним из параметров, которые влияют на прочность всего соединения. Производя расчеты стыка, необходимо учесть множество факторов: вид металла, массу свариваемых частей, напряжения и т. д. Только после этого можно определять длину и другие характеристики.

В зависимости от типа деталей и способа их соединения подходы к расчету длины будут меняться. В нашей статье мы расскажем, как вычислить этот параметр, что влияет на расчеты и какие требования предъявляются в нормативных актах.

Требования к параметрам сварного шва

Чтобы все детали соединялись между собой в соответствии с нормой и согласно определенной технологии, необходимо конструктивно выполнить проектирование самого сварочного соединения.

Следует помнить, что чем меньше объем сварки в самой конструкции, тем меньше сварочные деформации при использовании швов наименьшей толщины. Данные показатели можно выяснить благодаря расчетам или конструктивным соображениям.

Для более качественного выполнения работы не следует допускать близкого расположения швов друг к другу и образования швами замкнутых контуров. Кроме того, стоит избегать поперечной ориентации швов в стержне, растягивающих напряжение в тех случаях, когда концы стержня фиксируются во избежание смещения при сварке.

Сварные стыки балок выполняются встык, без накладок. Возможно два варианта сварки:

Двусторонняя с полным проплавлением.
Односторонняя с подваркой корня шва или на прокладках.

При этом концы выводятся на технологические планки, обрезаются и зачищаются.

В таблице показаны назначения катета углового шва:

Катет углового шва не должен быть выше, чем 1,2t, где t – толщина самого тонкого элемента соединения.

Расчетная длина углового шва не должна быть меньше 4kf (4 катета сварного шва) и не менее 40 мм.

Нахлестка не должна быть менее 5 толщин самого тонкого из свариваемых элементов.

Самая большая величина фланговых швов не должна превышать 85βfkf, потому что фактическое напряжение по длине сварочного шва будет располагаться неравномерно и некоторые участки по краям могут испытывать перенапряжение, а участки в середине, наоборот, недонапряжение в сравнении с расчетным показателем. Это не относится к тем видам швов, в которых усилие возникает на всем протяжении, например, в поясных швах балок.

Сваривание слишком толстого и тонкого металла выполнять не рекомендуется, так как за счет напряжения тонкий металл может изогнуться.

Способы расчета длины сварного шва и прочих параметров соединения

При расчетах длины сварочного шва прежде всего необходимо исключить или минимизировать погрешность параметров, влияющие на прочность стыка. В первую очередь это показатель сжатия и растяжения металла. Для определения этого процесса понадобиться формула:

Yс – коэффициент, показывающий условия рабочего места. Этот показатель считается общепринятым и его можно найти в соответствующих таблицах. Необходимо подставить нужный показатель в формулу.

Rу – индекс сопротивления металла, который учитывает его текучесть. Его можно найти в специализированных справочниках.

Ru – второй показатель сопротивления металла. Его можно найти в справочниках.

N – показатель наибольшей допустимой нагрузки на стык.

T – значение самой тонкой толщины стенок свариваемых частей.

Lw - максимальная длина сварного шва. При расчетах данный параметр нужно уменьшить на 2t.

Rwу – сопротивление, которое зависит от максимальной прочности соединения.

При сварке разных металлов необходимо брать показатели Ru и Ry того металла, который будет менее прочным. Аналогичным образом поступают, когда нужно выполнить расчеты длины сварочного шва на срез.

При разработке металлоконструкций главное – учитывать не только требования и нормы безопасности сварного соединения, но и его допустимый уровень нагрузки. При необходимости создания нескольких сварных соединений важно правильно их распределить. Нагрузка при сварке должна быть распределена равномерно между каждым из стыков.

Параметры соединения рассчитываются путем математических вычислений. Если конечный результат оказался неудовлетворительным и неподходящим, то в конструктив нужно внести изменения, а потом пересчитать.

Допустимая длина сварочного шва на отрыв определяется с учетом силы, направленной к центру тяжести. Выбирается сечение с высокой степенью опасности и путем вычислений по данной формуле производят подсчет:

Вид металла в данном случае не будет влиять на прочность шва, а вот каждый показатель, представленный в формуле, будет. В ней:

N – максимальный показатель силы, оказывающий давление на стык.

ßf, ßz – коэффициенты из справочных таблиц, значение которых не будет зависеть от типа свариваемых металлов. Как правило, ßz = 1, а ßf = 0,7.

Rwf – значение сопротивления срезу. Берется этот показатель из справочников и таблиц ГОСТа.

Rwz – показатель сопротивления по линии сварочного шва. Значения можно найти в справочниках.

Ywf – поправочный коэффициент, показатель которого зависит от сопротивления металла. Например, если для металла показатель будет 4 200 кгс/см², то поправочный коэффициент будет равен 0,85.

С – коэффициент-показатель условий рабочей среды. Соответствующие значения можно найти в справочнике.

Kf – толщина стыка по линии сплавления.

Lw – общая длина стыка, уменьшенная на 10 мм.

В нахлесточных соединениях учитывается положение в пространстве и тип сварного примыкания, так как сам стык может быть как угловым, так и фланговым, и лобовым. Производимые вычисления позволяют не только получить данные по минимальной допустимой площади сваривания, но и показатели относительно проектной прочности линий стыков.

Чтобы вычислить площадь сваривания, в качестве базы берется высота условного треугольного шва. В ручной сварке этот показатель будет равен 0,7 при условии, что катеты равны. Если работа производится автоматическими или полуавтоматическими аппаратами, степень прогрева металла будет больше, соответственно, коэффициент изменится. Показатели необходимо брать из справочных таблиц.

Расчет длины сварного шва от массы металла

Для расчета длины сварочного шва есть определенная формула, в которой соотносится масса наплавки и протяженность одного метра спая.

Формула выглядит таким образом:

L – протяженность стыка, G – масса наплавляемого металла, F – площадь поперечного сечения, Y – показатель удельного веса присадки.

Полученные значения умножаются на метры, определяемые путем измерений. Для правильности исчислений лучше всего сначала посмотреть наглядный пример, в котором производят расчет длины сварного шва.

Важно помнить, что нет ни одной формулы, которая бы обеспечила стопроцентно точный результат. При покупке материала всегда оставляйте 5–7 % на запас. Опытные сварщики могут сэкономить на присадке, но для этого необходим соответствующий навык.

Вычисление длины катета сварного шва

Тяжелые объекты для сварки, такие как металлоконструкции и автомобили, должны выдерживать высокие нагрузки, поэтому для качественного соединения крайне важно провести точные расчеты, которые будут учитывать все параметры. Одним из них является катет шва (К).

Катетом шва называют одну из сторон самого большого условного треугольника с равными сторонами, который возможно вписать в поперечное сечение соединения (ГОСТ Р ИСО 17659-2009, вступивший в силу 01.07.2010 г.). Измерить эту сторону можно, опираясь на размеры свариваемых элементов.

При выборе стороны важно учитывать размеры заготовок, их положение и вид сварки. Подбор осуществляется для каждого элемента, но рассматривается в общем значении. Допускается использование шаблона для измерения в рамках домашнего хозяйства.

Соединение будет прочным, если у одинаковых сторон треугольника одинаковая длина. Актуально для элементов, расположенных под углом в 90°.

Виды соединений:

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

Рассчитать длину катета сварного шва в зависимости от толщины материала можно только для трех видов швов: угловых, тавровых и внахлест. Подобные вычисления необходимо проводить при работе в промышленной сфере. От показателя этих расчетов зависит прочность спая, расход проволоки и ее диаметр.

Будьте внимательны! Если сторона треугольника длинная, из-за большей площади нагрева увеличится объем жидкого металла, расход присадки, значит, есть вероятность деформации изделия.

При сварке деталей разных размеров тоже учитывается длина катета. Все расчеты основываются на меньших показателях.

Объем наплавленного металла будет равен квадрату катета. К примеру, при увеличении К на 1 мм и длине сварочного шва 10 мм, расход проволоки будет увеличен на 20 %. Для сваривания материалов внахлест с толщиной до 4 мм, К = 4. Если это значение больше, тогда берется 40 % толщины и прибавляется еще 2 мм.

Угловые сварные соединения бывают:

нормальные (без выпуклости и вогнутости) – К будет 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 сварочного шва, кроме всего прочего, важную роль играет способ сварки и текучесть свариваемого материала.

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

В домашних условиях для правильной сварки необходимо установить сторону треугольника, которая будет больше толщины на 1–1,5 мм. Так же можно определить показатель по таблице.

Помните, что К всегда меньше толщины самой тонкой детали, умноженной на 1,2. Длина сварного шва должна быть не менее, чем К, умноженное на 4.

Как правило, все расчеты достаточно условны, ведь на практике они базируются на следующих предпосылках:

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

На самом деле целью проектировочных расчетов является определение самых подходящих размеров спая для того или иного значения растяжения и осевого напряжения.

Оптимальную протяженность наплавленной присадки по нагрузке на растяжение можно определить по следующей простой формуле:

L – протяженность спая;

F – планируемая реальная нагрузка на соединение;

ρ – допустимая нагрузка на соединение.

Оптимальная протяженность по осевому напряжению:

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

Таким образом, К будет полностью зависеть от величины допустимой нагрузки.

Допустимые нагрузки относительно сжатия, растяжения и среза для различных методов сварки можно найти в специализированных таблицах и справочниках.

Важные аспекты при разработке проектной документации:

Определяемся с выбором метода, вида сварки и марки электрода.
Находим норму допустимой нагрузки.
Рассчитываем длину сварочного шва и осевое напряжение.
Конструируем чертеж соединения материалов.
Уточняем размеры свариваемых элементов и технические показатели.

Для повышения качества исполнения сварки и минимизации лишних затрат при формировании проектной документации необходимо проводить определение точной длины катета шва от материала и оптимальной длины спая.

Главное – получить прочные и качественные соединения при минимальных денежных затратах.

Этот показатель играет решающую роль в производственной сфере промышленных предприятий, которые занимаются изготовлением мощных металлоконструкций. Во время эксплуатации последние должны выдерживать тяжелые нагрузки.

Длина сварочного шва – одна из важнейших характеристик, которая определяет главные параметры готового изделия. Любому мастеру необходимо знать, как проводить правильные расчеты данного показателя, чтобы работа была выполнена качественно и надежно.

Расчет длины сварных швов

Сварка

Производительность сварного производства зависит от качества проектной документации и организации труда. Все начинается с определения вида деталей и назначения параметров швов, определяющих прочность: длины, объема наплавленного металла. Каждое предприятие уникально, поэтому нормативных данных недостаточно, их необходимо рассчитывать.

Важный параметр для стыковых сплавов – сечение зоны проварки. Ее размеры и качество должны быть такими, чтобы они были способны выдерживать плановые нагрузки по изгибанию и растяжению. Учитывая многообразие методов сварки и защиты материала, расчеты желательно проводить для каждого спая. Это не только повысит качество, но и позволит снизить себестоимость за счет более рационального использования расходных материалов.

Нормы расхода электродов при сварке листового металла

Стыковая сварка – соединение двух элементов, расположенных в одной плоскости и примыкающих друг к другу торцами. Работы могут проводиться вручную, на полуавтомате или автомате с использованием электричества или газа, с защитой газом или без защиты. Шов может быть короткий (до 25 см), средний (25-100 см), длинный (более 100 см), однослойный или многослойный, одно- или двухсторонний. По расположению в пространстве сочленения бывают горизонтальные, полувертикальные, вертикальные, потолочные.

Исходя из условий эксплуатации, спайка бывает связывающая или рассчитанная на определенные нагрузки. При расчетах нормы расхода электродов и других присадок при сварке листового металла необходимо учесть все эти особенности.

Присадочные материалы и их особенности перечислены в ГОСТ 2246-70. Выпускается 77 видов стальной проволоки с различным химическим составом. Она может использоваться не только для сварки и наплавки, но и для изготовления электродов. Особая разновидность – порошковая проволока. Это трубочка, наполненная шихтой. Доступна так же проволочная присадка для алюминия, титана, меди. Электроды поставляются плавящиеся и не плавящиеся (для поддержки горения).

Нормативы расхода разработаны для множества видов присадок и методов сваривания. Для листовой стали используются 4 вида сварки:

ручная дуговая;
механизированная с использованием порошковой проволоки;
механизированная с защитой углекислым газом;
автоматическая под флюсом.

Вес расплава – это масса присадки с вычетом брызг и огарков. Поэтому вес расходного материала – это масса наплавленного металла, умноженная на коэффициент:

Н – рассчитываемый показатель;

Н_т – вес наплавленного металла (кг);

Нормы в таблице установлены в ходе экспериментов для электродов с длиной 45 см при нижнем расположении шва.

Если длина отличается, необходимо применить множитель:

40 см – 1,02;
35 см – 1,04;
30 см -= 1,07;
25 см – 1,2.

Для других положений следует применить множители:

1,12 – для вертикального положения;
1,13 – для горизонтального положения;
1,26 – для потолочного.

Если коэффициента в таблице нет, норма расхода рассчитывается по формуле:

К₁ – коэффициент расхода для материала, который используется на производстве;

К₂ – коэффициент по таблице.

Для других методов сварки коэффициенты другие.

Потери (величина коэффициента) полностью зависят от метода сваривания.

Расчет массы электродов от веса наплавленного металла

Это самый простой и распространенный способ расчетов.

Для расчета массы электродов от веса наплавленного металла используется формула:

П- масса присадки (кг);

G – плотность присадки;

E – соотношение тяжести наплавки к тяжести использованной проволоки.

Значение Е зависит от вида присадки:

55% — покрытый электрод;
95% — цельная проволока с металлическим флюсом;
90% — флюсовая проволока;
100% — сплошная проволока.

Расчет расхода электродов на основе расчета массы наплавленного металла существует и другая формула:

П – вес проволоки;

М – вес наплавки, который вычисляется по формуле:

М=площадь (А₁+А₂), умноженная на плотность.

При разработке больших проектов может потребоваться расчет электродов на тонну металла.

Результат зависит от:

тяжести наплавки;
длины швов на конструкции;
нормы расхода.

Масса наплавки должна быть указана в технологической карте и варьирует в пределах 1-1,5% от массы обрабатываемой конструкции (для тонны это 10-15 кг). Длину швов можно измерить рулеткой. Норма – вес наплавки на одном метре.

Расчет проводится на основе коэффициента или физических характеристик. При использовании первого способа тонну нужно умножить на коэффициент конкретного присадочного материала. При использовании второго способа длина всех швов умножается на площадь поперечного сечения.

При покупке присадок необходимо учесть, что электроды бывают различной длины, массы и диаметра, расходуются не только при сварке, но и для прихватки и правки. Объем расхода во многом зависит и от толщины обрабатываемых металлических элементов (до 12 мм следует прибавить 12%, от 12 мм – 15%).

Расчет длины сварных швов от массы наплавки

Расчет длины сварных швов от массы металла проводится на основе формулы, отражающей соотношение веса наплавки к протяженности спая в один метр:

G – вес наплавки;

F – площадь поперечного сечения;

Y – удельная масса присадки.

Полученное число нужно умножить на метры, определенные измерениями.

На производстве необходимо учесть, что точного результата не позволяет получить ни одна формула. Покупать расходный материал все равно нужно с запасом в 5-7%. Снизить затраты дает возможность механизация процессов, позволяющая сэкономить 5-7% на присадке. Особое внимание необходимо уделять напряжению и силе тока. Опытные сварщики знают, что присадка весит примерно 1,5% от веса конструкции и тяжелее наплавки на 2-6%.

Читайте также: