На что влияет катет сварного шва
При сварке ответственных конструкций большое внимание уделяется катету сварного шва. На заводах и предприятиях этот параметр проверяется отдельно и изделие могут признать негодным и отправить на переделку, что повлечет потерю времени и финансовые расходы. Здесь мы рассмотрим, что такое катет шва, как его правильно рассчитать и проверить.
- В каких швах бывает катет
- Что такое катет сварочного шва
- Выбор катета
- Расчет катета шва
- Последствия неправильного вычисления катета
- Что влияет на катет сварного шва
- Проверка качества шва
В каких швах бывает катет
Геометрия сварных соединений зависит от способа стыковки двух сторон между собой. При сварке пластин встык (на горизонтальной, вертикальной, потолочной поверхности) на месте соединения образуется валик. Для оценки качества шва измеряют его высоту, ширину, а методом разрушающего контроля или при помощи рентгена смотрят глубину провара. Катета здесь нет.
Катет встречается только на угловых и тавровых соединения. Положение деталей в пространстве не имеет значения. При угловом шве, определить его высоту довольно сложно, поскольку нет плоскости, от которой можно оттолкнуться. Поэтому для оценки качества таких соединений измеряют ширину шва, катет и глубину провара (методами разрушающего и неразрушающего контроля).
Что такое катет сварочного шва
Катет шва — это две стороны треугольника, расходящиеся от прямого угла. По сути, катет здесь имеет такое же определение, что и в школьной геометрии. В идеале, чтобы такой треугольник был равнобедренным, тогда одинаковая часть наплавленного металла ложится на каждую сторону. Это обеспечивает наилучшее удержание деталей и прочность соединения.
Понятие катета сварного шва применимо ко всем видам сварки. Достичь определенного катета при соединении можно покрытым плавящимся электродом (ММА), горелкой полуавтомата (MIG/MAG), неплавящимся вольфрамовым стержнем и горелкой аргоновой сварки (TIG). Поскольку в угловом и тавровом соединении всегда два катета (на вертикальной и нижней поверхности заготовок), при измерении, для удобства, их иногда обозначают как К1 и К2. В хорошем шве К1 и К2 равны.
Выбор катета
Сама поверхность сварочного шва на угловых соединениях бывает:
-
Выпуклой — валик выступает наружу, иногда превышая длину самого катета. Внешне такой шов выглядит мощно, но увеличенное количество наплавленного металла ведет к образованию внутренних напряжений. Из-за этого изделие склонно к деформациям, особенно, если его стенки 2-3 мм.
-
Вогнутой — поверхность шва изогнута внутрь и расположена ниже высоты катета. Чтобы получить такую форму, требуется увеличить силу тока и быстрее вести электрод или горелку. На полуавтомате стоит повысить индуктивность, чтобы процесс отделения капли стал более плавным. Это увеличивает глубину проплавления и содействует вогнутой поверхности шва.
-
Ровной — между сторонами углового соединения почти ровная, косая плоскость поверхности шва. Такое получается реже, но все же возможно. Этот вариант более удобен для механической обработки стыков — мало счищать наплавленного металла и оснастка шлифовальной машины захватывает сразу всю поверхность.
Под катетом в каждом случае подразумевается длина (на горизонтальной части заготовки) и высота (на вертикальной части заготовки) стороны треугольника, начинающаяся от корня шва. По-другому, это расстояние от кромки (наружной границы) шва до поверхности другой детали.
Кажется, чем больше катет, тем лучше, но это не так. Большой катет сварного шва создает напряжения в соединении и ведет к выворачиванию конструкции. Увеличивается площадь нагрева детали. Изделие может сильно повести. Большой катет — это всегда перерасход материала (электродов, сварочной или присадочной проволоки), задержка по времени. Создание шва большой высоты требует длительного удержания дуги на одном месте, что ведет к выгоранию легирующих элементов и более скорой коррозии. Поэтому катет следует рассчитывать правильно для каждой конструкции.
Расчет катета шва
Поскольку угловой сварочный шов похож в сечении на треугольник, узнать высоту и длину его сторон можно при помощи геометрической формулы, задействовав математические способности. Расчет производится по формуле:
T=S*cos45º
Приведенные составляющие расшифровываются так:
T — величина катета шва, которую мы пытаемся вычислить
S — ширина валика (в геометрии — гипотенуза треугольника)
cos45º — это стандартное значение с коэффициентом 0.7
Произведем расчет катета сварного шва на практике. Например, у нас угловое соединение с шириной валика 5 мм. Подставляем это значение в формулу и получаем 5*0.7=3.5 мм. Значит катет шва составляет 3.5 мм. Эта формула применима, когда наплавленный металл равномерно лежит на каждой стороне углового соединения.
Опытным путем были установлены оптимальные параметры сварочного шва для каждой толщины металла. Если их придерживаться, то получится прочное соединение без перерасхода присадочного материала. Представляем характеристики сварочного шва в таблице.
| Толщина заготовок, мм | Тип соединения | Минимальный катет шва, мм |
|---|---|---|
| 4-5 | Тавровое с двухсторонним проваром | 4 |
| 6-10 | Тавровое с двухсторонним проваром | 4-5 |
| 11-16 | Тавровое с двухсторонним проваром | 4-6 |
| 17-22 | Тавровое с двухсторонним проваром | 5-7 |
| 23-32 | Тавровое с двухсторонним проваром | 6-8 |
| 4-5 | Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром | 5 |
| 6-10 | Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром | 6 |
| 11-16 | Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром | 7 |
| 17-22 | Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром | 8 |
| 23-32 | Тавровое с односторонним проваром или угловое с односторонним проваром | 9 |
Как видно, размер катета составляет от 30 до 100% от толщины детали — чем тоньше заготовка, тем ближе величина катета к показателю ее сечения. При сварке деталей с разной толщиной катет выбирается по большему показателю. Например, если вы свариваете заготовки сечением 5 и 10 мм с проваром только с одной стороны, катет шва должен быть 6 мм (берется из расчета, как будто две стороны имеют толщину 10 мм). Если ориентироваться на тонкую сторону, то получится слабое усиление на толстом металле и соединение будет ненадежным. Но в таком случае важно правильно выбрать силу тока и варить с определенной техникой ведения дуги.
Последствия неправильного вычисления катета
Негативные последствия большого катета мы уже рассмотрели. Второй распространенной ошибкой является слишком маленький катет шва. Тогда на сторонах оказывается мало наплавленного металла, что уменьшает силу соединения. При изломе или вибрации конструкция может не выдержать нагрузки и шов треснет. Хотя малый катет экономит расходные материалы, он допустим только на неответственных соединениях (мангал, стол и пр.).
Еще одна ошибка сварщиков — несимметричный катет. Чаще всего бывает нижняя полка шва слишком широкая, а верхняя — чрезмерно короткая. Получается это при неправильной технике или выборе режима сварки, ведь расплавленный металл под действием силы тяжести стекает вниз. Шов выглядит широким, но лишь немного находит на вертикальную сторону, поэтому она держит слабо и не рассчитан на серьезные нагрузки.
Что влияет на катет сварного шва
На формирование катета шва угловых и тавровых соединения влияет ряд факторов:
-
Направленность горелки или электрода. Если варить угловые швы с удержанием электрода или горелки под углом 45º, то жидкий металл под действием силы тяжести стечет на нижнюю полку, занизив вертикальный катет. Опытные сварщики в таком случае изменяют угол на 20-30º, направляя конец электрода на вертикальную поверхность. Так получается изменить высоту катета, добиться равностороннего треугольника в сечении шва.
-
Положение изделия в пространстве. Получить равномерный шов на угловом соединении легче, разместив изделие "в лодочку". Тогда поверхность сварочной ванны получается ровной, металл никуда не стекает и одинаково покрывает обе соединяемые стороны.
-
Скорость ведения дуги. При быстром проведении шов получается узким, а катет нередко малым. Сварка с задержкой ведет к увеличению высоты шва и росту катета. Скорость сварки нужно подбирать на черновой заготовке, попробовав разные варианты, и только потом переходить на сварку ответственного изделия.
-
Сила тока. Малая сила тока содействует наложению присадочного металла сверху, без глубокого проплавления. Катет получается большой, но качество соединения при этом плохое. Слишком высокий сварочный ток ведет к глубокому проплавлению, но увеличивает текучесть металла, содействует подрезам на вертикальной стороне, что тоже является дефектом.
-
Индуктивность. Определяет скорость переноса капли расплавленного металла при полуавтоматической сварке. Правильные настройки помогают хорошо прогреть деталь, наложить аккуратный шов, снизить разбрызгивание.
-
Характеристики присадочного металла. Если стержень плавящегося электрода или проволока полуавтомата имеют высокотемпературные добавки, то сварочная ванна получается более густая, что ведет к росту катета. Низкотемпературные сплавы растекаются быстрее, снижая высоту катета шва.
Проверка качества шва
На заводах и других предприятиях, где производится сварка ответственных конструкций, предъявляются строгие требования к получаемым швам. Они не должны содержать подрезы, поры, непровары, трещины, наплывы. Нередко сварщики получают прямые указания, какой катет требуется (например, все швы должны быть с катетом 6 или 8 мм). Несоблюдение требования ведет к замедлению производства, выговорам и денежному взысканию.
После сварки нужно проверить качество шва, включая катет. Чтобы не заниматься постоянными вычислениями, есть универсальные приборы и инструменты. Рассмотрим все существующие способы.
Замер катета шва проводится очень быстро при помощи калибромера. Инструмент с вырезами упирается в стенку изделия и вторым концом наставляется на границу шва. Это показывает катет одной стороны. Перевернув калибромер наоборот и приставив к другой стенке, получаем второй катет.
Второй способ проверки катета — прикладывание стандартного шаблона. Это набор пластин с вырезами на торце. Форма выреза имеет разную ширину и линию гипотенузы. Рядом с каждым торцом выгравирована пометка со значением катета. Поочередно прикладывая торцы шаблона к созданному шву, подбирают наиболее подходящий по ширине и высоте поверхности. Найдя соответствующий, получают значение его катета.
Остальные параметры шва проверяют при помощи:
- рентгеновского излучения;
- ультразвукового обследования;
- гидравлического давления;
- раствора аммиака, керосина;
- внешнего контроля визуальным путем;
- воздушного давления;
- магнитографического способа;
- капиллярного контроля.
Точно определить катет сварного шва можно на заготовке, срезав край соединения, чтобы получить доступ к его сечению. Прочертив прямую линию по наружным плоскостям сторон, легко измерить грани полученного треугольника.
Среди других методов разрушающего контроля, показывающего качество соединения (методы не относятся к проверке катета) бывают:
- просверливание шва;
- давление на сжатие сторон;
- давление на разведение сторон;
- выкручивание сторон.
Понимая, что такое катет сварного шва, зная его оптимальные параметры, зависящие от толщины металла, получится выполнять качественные соединения. После сварки вы сможете проверить катет на вертикальной и нижней сторонах, чтобы убедиться в соответствии требованиям.
Купить
