Як вибрати зварний шов

Катет шва при зварюванні: визначення та методи розрахунку

У будівельній галузі при зварюванні масивних металевих споруд у стиках виникають серйозні навантаження, що при недотриманні технології несе ризики обвалення конструкції. Це актуально в корабельній галузі і машинобудуванні (при пристрої великогабаритних автоматів), при зведенні масивних будівель. Якісне з ‘єднання має бути спочатку прораховано, щоб уникнути можливих майбутніх деформацій. Найпростіший спосіб перевірити правильність зварної лінії – дізнатися катет шва.

• Як визначити величину катета?
• Як вибрати катет?
• Зварний стиковий шов
• З ‘єднання внахлест
• Кутове з “єднання
• Таврове зварне з “єднання
• Контроль якості шва

Катетом зварного шва називають катет умовного трикутника, який вписується в поперечний переріз. Єдиної цифри, яка б стала показником надійного і якісного шва при визначенні його катета, немає. Чим більший розмір рівнобедреного трикутника можна вписати замість шва, тим більші навантаження він зможе витримати. Часто ця характеристика залежить від виду металу і межі напруги, якій він зможе протистояти. Збільшення катета дає протилежний ефект – деталь деформується і не зможе працювати в потрібному режимі.

Як визначити величину катета?

Для визначення оптимального зварного з ‘єднання потрібно зробити розрахунок шва, а також визначити катет шва при зварюванні. При цьому враховуються такі фактори:

• товщина металозаготівель;
• положення деталей щодо один одного;
• вигляд шва, який буде використано під час з “єднання.

Для кожного виробу катет підбирається індивідуально, але тут мова йде лише про роботу з великими навантаженнями. Для приватного використання зварювання не потрібні тонкі розрахунки, але все ж професіонали враховують властивості металу і намагаються зробити шов міцним і при цьому не нашкодити деталям. Задають катет шва по кромці в тому випадку, якщо дві деталі мають однакову товщину. Якщо ж різну, то катет визначають за більш тонким металом. Важливо правильно вибрати і розрахувати його розмір. Адже від цього залежить максимальна потужність, якій зможе чинити опір деталь. Катет зварного шва визначається системою стандартизації ДСТУ 5264-80.

Катет шва при зварюванні дорівнює товщині аркушів при нахладшому з ‘єднанні, але при цьому вона не повинна перевищувати 4 мм. Якщо цей параметр більший, то слід брати 40% від величини товщини металу і додати 2 мм. Так можна визначити максимальне значення катета шва.

Як вибрати катет?

Визначається катет шва при зварюванні арматури так само, як і при з ‘єднанні будь-яких інших елементів металевих конструкцій. Розмір залежить від декількох параметрів, в їх числі положення заготовок, їх довжина і товщина. Професіонали користуються шаблонами, які вже напрацювали до них зварювальники. Головним параметром виступає довжина зварного шва, адже саме вона впливає на міцність майбутньої конструкції. Витрата матеріалу і ймовірність деформації – основні небезпеки при шві великої довжини. Багато залежить від типу шва, яким будуть з ‘єднуватися деталі.

Зварний стиковий шов

Зварний стиковий шов передбачає наступну технологію – з ‘єднати два елементи зварювання встик (тобто розташувати деталі торцями поверхонь в одній або різних площинах). Різновидів стикових сполук більше 30, всі вони передбачені ГОСТом. При цьому проводиться залежність від товщини зварюваних елементів, обладнання та технології зварювання. Якщо конструкція буде піддаватися напруженню змінного характеру, то такий спосіб стику найнадійніший. Стикувати і зварювати можна різні деталі. Це можуть бути не тільки листи металу, а й труби, куточки, швелери. Щоб зварити два аркуші, їх не потрібно навіть стикати один з одним, – зварювання проводиться при мінімальній відстані двох заготовок.

З ‘єднання внахлест

З ‘єднання внахлест – це метод зварювання, коли деталі розташовані паралельно і їх кромки перекривають один одного. На відміну від зварного шва, існує всього два різновиди сполук внахлест. Торці виробів можуть приварюватися з двох сторін або ж з однієї. Також є з ‘єднання за допомогою додаткової накладки, яка приварюється до двох деталей, з’ єднуючи їх під потрібним кутом. Внахлест зварюють деталі, використовуючи два види швів – торцевий і лобовий. Режим зварювання при цьому з ‘єднанні може бути більш високим, оскільки небезпека пропалу поверхонь відсутня.

Кутове з “єднання

Зварювання двох деталей, кромки яких розташовуються під кутом відносно один одного, відбувається методом кутового з ‘єднання. Стандарт розрізняє до 10 видів таких стиків. Іноді для міцності і надійності зварного шва використовують спеціальну металеву підкладку, яка дозволяє краще стикувати елементи і робить конструкції надійнішими. У силових конструкціях рідко можна побачити такий тип з ‘єднання, тому розрахунків для таких швів не виробляють. Проте при необхідності такого типу зварювання розрахунки проводяться за аналогією з тавровим з ‘єднанням і обов’ язковим урахуванням типу шва.

Таврове зварне з “єднання

Часто виникає необхідність з ‘єднати елементи, які розташовані в різних площинах. Найкраще рішення в цьому випадку – таврове з ‘єднання, де торець однієї заготовки примикає під прямим або іншим кутом до іншої. Типи подібних з ‘єднань розрізняються в межах 9 видів, передбачених Держтом. Таврова сполука вимагає глибокого проплавлення в місці стику, шов зазвичай роблять автоматичним зварюванням або ж заздалегідь готують кромки, наприклад, кутовим швом, який можна зробити вручну, або стиковим. Вид шва, яким було зроблено з ‘єднання, впливає на його розрахунок. Тут до уваги береться той факт, що місце зварювання, попередньо оброблене, буде набагато міцніше основного металу.

Контроль якості шва

У будь-якому з швів слід не забувати про катет шва при зварюванні, формула якого не є складною і полягає у визначенні товщини металу. Якщо вона становить менше 4 мм, то катет береться рівним їй, якщо ж більше, то в діапазон 40% – 45% від товщини з надбавкою 2 мм. Формула для розрахунку катету: T = S cos 45.200, тут T – шуканий катет, а S – гіпотенуза або ширина валика шва.

Провести контроль за з ‘єднанням заготовок нескладно, при цьому використовують візуальні та інструментальні методи (за допомогою приладів). Розроблено інструмент, що визначає катет шва при зварюванні. Як виміряти їм шов? Для цього потрібно докласти прилад до двох частин заготівлі, а середину направити на шов, після чого записати показники і провести нескладний розрахунок. Зазвичай шов виходить випуклий, але це самий ненадійний варіант. Адже саме в такій формі концентрується напруга.

Ідеальним варіантом є увігнутий шов, отримати який досить складно. Тут потрібно дотримуватися швидкості зварювання, а також домогтися правильної роботи зварювального апарату. Досвідчені майстри зможуть зробити такий шов. Але частіше його отримують механічним шляхом, просто зрізаючи непотрібну частину шва.

Види і класифікації зварних з’єднань і швів

Зварювальний шов-це ділянка з’єднання двох частин в єдине ціле, завдяки розплавленню металу під впливом високої температури і подальшої його кристалізації. На сьогодні розрізняють більше 100 типів з’єднань. Вони усі розділяються за особливими параметрами і діляться на різні групи і підгрупи, у зв’язку з чим і існує безліч класифікацій зварних швів.

По виду зварного з’єднання

Класифікація зварних швів по виду зварного з’єднання ділиться на стикові і кутові. Яке саме зробити з’єднання в тій або іншій ситуації, вирішує майстер, відштовхуючись від положення деталей в просторі.

• Шви кутові робляться тоді, коли заготівлі знаходяться по відношенню один до одного під кутом.
• Зварювання стикових з’єднань утворюється в результаті прилягання двох частин або деталей торцями один до одного, які розташовуються на одній площині. Сама доріжка при цьому може бути трьох видів-увігнута, опукла або плоска. Остання застосовується чаші усього, оскільки вона не має особливо вираженого переходу на стику деталей, що виглядає природніше, порівняно з іншими двома типами. Такий метод найчастіше використовується при зварюванні електродуги на низьких струмах, щоб не пропалити заготівлю. Наприклад, тонколистова сталь – ідеальний матеріал для застосування зварювання стикових з’єднань.
• Прорізний (електрозаклепувальний) робиться в отворі, який є на деталі і виконується у вигляді точкових заклепок. Тобто, при цьому не утворюється зварна ванна і шов результаті, а деталі спаюються невеликими ділянками через пази в заготівлі.

За місцем виконання зварювання

Класифікація зварних з’єднань і швів цієї категорії залежить від положення зварюваних деталей в просторі. Наприклад, якщо треба полагодити деталь якоїсь конструкції, яку не можна зняти і покласти, але вона при цьому знаходиться на деякій відстані від пола, то роботу майстер виконуватиме стельовим, нижнім, горизонтальним або вертикальним з’єднанням, відштовхуючись від розміщення цієї деталі.

• Горизонтальні-це зварні шви, які тягнуться зліва направо (чи навпаки) на вертикальній деталі. Щоб при цьому маса металу не стікала вниз, необхідно правильно підібрати швидкість руху електродом або пальником і силу струму (це підбирається для кожного випадку в індивідуальному порядку, відштовхуючись від типу зварювання, характеристик деталей і майстерності фахівця).
• Вертикальний метод виробництва стикових швів ведеться на вертикально розташованих заготівлях, при цьому шви ведуться зверху вниз (чи навпаки). Складність цього процесу полягає в тому, що спрацьовує сила тяжіння Землі і розплавлена металева маса увесь час стікає вниз, що псує і якість і зовнішніх вид деталі. Таке з’єднання рекомендується проводити в крайніх випадках і тільки тим майстрам, у яких вже певний теоретичний і практичних багаж знань для роботи такими доріжками. Детальніше з технологією вертикального шва можна ознайомитися тут.
• Стельовим називається положення, при якому деталь знаходиться вище за голову майстра, що набагато ускладнює процес. При здійсненні стельових зварювальних швів треба строго дотримуватися правил безпеки і технології виконання зварювання, тому що в даному випадку небезпека полягає в стіканні маси розплавленого металу.
• Нижні способи зварювання виконуються тоді, коли деталь розташовується внизу по відношенню до майстра. Це найзручніший метод з’єднання, оскільки метал не розтікається по сторонах або вниз, а стікає в кратер. Окрім цього, вільно виходять гази і шлаки на поверхню. Стикове зварне з’єднання в нижньому положенні виконується формуванням валиків упродовж усього стику деталей. При цьому технологія зварювання проста-досить вести електрод або пальник прямо або зигзагом для створення надійної і естетично привабливої доріжки.

По конфігурації

Ця категорія стикових швів використовується при ручному дуговому зварюванні електродом. Сюди відносяться три типи зварювальних швів-прямолінійні, криволінійні і кільцеві (спіральні). Вони робляться незалежно від положення робочого виробу. Усі типи швів цієї класифікації припускають, як стикове, так і нахлесточное зварне з’єднання.

По протяжності

Класифікація зварних швів за протяжністю буває двох видів: суцільні або переривчасті.

• Переривчас
  тий-це такий шов, який робиться певної довжини з синхронним інтервалом. Він, у свою чергу, ділиться на два типи-ланцюгова доріжка і шов в шаховому порядку. Наприклад, двосторонні переривчасті з’єднання на одній стороні стінки розташовані проти зварених ділянок шва з іншого її боку. Такі типи зчеплення можуть бути як односторонніми, так і двосторонніми. Тобто, деталь спаюється з двох сторін. Відстань між цими зварними відрізками називається “Зварювальний крок”.
• Суцільні способи зварювання також діляться на короткі і довгі доріжки, і здійснюються уздовж усієї заготівлі.
• Точковий спосіб стикових швів значно відрізняється від інших, за рахунок того, що тут немає зварювальної ванни і доріжки. В цьому випадку заготівлі з’єднуються точками, за рахунок нахлесточного зварного з’єднання. Такий спосіб частенько застосовується для пайки тонкого металу або акумуляторів.

Способи протяжних швів : а) суцільний б) переривчастий, в) точковий, г) переривчастий шаховий, д) переривчастий суцільний (ланцюговий)

За технологією виконання

Залежно від технології, по якій робиться скріплення, виділяють основні чотири види:

• Підварильний, де-менша частина двостороннього шва, виконується заздалегідь для запобігання пропаленням при подальшому зварюванні;
• шов-прихватка дозволяє фіксувати деталі, які вже розташовані для зварювання;
• тимчасовий шов потрібний, щоб скріпити заготівлі на деякий час, а по закінченню робіт він віддаляється.
• монтажний зварний шов, використовується під час монтажу різних конструкцій.

По відношенню до напряму діючих зусиль

• Подовжній спосіб створення стику (фланговий), при якому зусилля діє паралельно осі доріжки;
• Поперечний метод (лобовий) зварного шва, при якому його вісь знаходиться перпендикулярно (90 градусів) до осі зусилля;
• Комбіноване з’єднання зварюванням включає одночасно і фланговий і поперечний тип;
• Косою, при якому вісь шва розташовується під кутом до напряму діючих зусиль.

За формою зовнішньої поверхні

• Опуклі (посилені)-це багатошарові шви, вживаний в зчепленнях при статичних навантаженнях, але посилений наплив призводить до надмірної витрати електродного металу і у зв’язку з цим для його використання потрібне економічне обгрунтування.
• Увігнуті (ослаблені) способи використовуються для скріплення тонкого металу.
• Нормальні або плоскі актуальні при динамічних навантаженнях, оскільки вони не мають особливого перепаду між доріжкою і основним металом.

По виду зварювання

Класифікація зварних швів по виду зварювання розділяється залежно від типу дії зварювального апарату. Наприклад, при роботі в середовищі аргону або іншого захисного газу, з’єднання буде не інакше, як “газовим”, при роботі з електродом-“електродугою”. Найосновнішими видами є наступні шви:

• ручного дугового зварювання-стикове або нахлесточное з’єднання реалізується вручну за допомогою електроду. Таким чином, можна скріпити практично будь-який метал, завтовшки від 0,1 до 100 мм у будь-якому положенні;
• автоматичного зварювання, які здійснюються при роботі з апаратом-трансформатором, випрямлячем або інвертором ;
• зварювання в інертному газі. Такі стикові, кутові і нахлесточные з’єднання вважаються найміцніші, оскільки зварювання відбувається в середовищі інертних газів, які захищають його від окислення. Великим плюсом такого скріплення є естетичний вид і відсутність відходів і шлаків;
• газового зварювання-доріжка формується під впливом температури, яка створюється за рахунок горіння робочого газу, що виходить з пальника;
• паяних з’єднань, які здійснюються за допомогою паяльника.

Окрім описаних, існує ще безліч способів для з’єднання деталей, як звичайних, так і нестандартних, які застосовуються для заварювання деталей у важкодоступних місцях. Наприклад, шви можуть бути одношаровими (а) або багатошаровими(б, в), при яких накладається декілька валиків, розташованих на одному рівні поперечного перерізу шва.

One Thought to “Види і класифікації зварних з’єднань і швів”

Залишити відповідь Скасувати коментар

Щоб відправити коментар вам необхідно авторизуватись.