В строительной отрасли при сварке массивных металлических сооружений в стыках возникают серьезные нагрузки, что при несоблюдении технологии несет риски обрушения конструкции. Это актуально в корабельной отрасли и машиностроении (при устройстве крупногабаритных автоматов), при возведении массивных строений. Качественное соединение должно быть изначально просчитано, чтобы избежать возможных будущих деформаций. Самый простой способ проверить правильность сварной линии — узнать катет шва.
Катетом сварного шва называют катет условного треугольника, который вписывается в поперечное сечение. Единой цифры, которая бы стала показателем надежного и качественного шва при определении его катета, нет. Чем больший размер равнобедренного треугольника можно вписать вместо шва, тем большие нагрузки он сможет выдержать. Часто эта характеристика зависит от вида металла и предела напряжения, которому он сможет противостоять. Увеличение катета дает противоположный эффект — деталь деформируется и не сможет работать в нужном режиме.
Как определить величину катета?
Для определения оптимального сварного соединения нужно произвести расчет шва, а также определить катет шва при сварке. При этом учитываются следующие факторы:
- толщина металлозаготовок;
- положение деталей относительно друг друга;
- вид шва, используемого при соединении.
Для каждого изделия катет подбирается индивидуально, но здесь речь идет лишь о работе с большими нагрузками. Для частного использования сварки не нужны тонкие расчеты, но все же профессионалы учитывают свойства металла и стараются сделать шов прочным и при этом не навредить деталям. Задают катет шва по кромке в том случае, если две детали имеют одинаковую толщину. Если же разную, то катет определяют по более тонкому металлу. Важно правильно выбрать и рассчитать его размер. Ведь от этого зависит максимальная мощность, которой сможет сопротивляться деталь. Катет сварного шва определяется системой стандартизации ГОСТ 5264-80.
Катет шва при сварке равен толщине листов при нахлесточном соединении, но при этом она не должна превышать 4 мм. Если этот параметр больше, то следует брать 40 % от величины толщины металла и прибавить 2 мм. Так можно определить максимальное значение катета шва.
Как выбрать катет?
Определяется катет шва при сварке арматуры так же, как и при соединении любых других элементов металлических конструкций. Размер зависит от нескольких параметров, в их числе положение заготовок, их длина и толщина. Профессионалы пользуются шаблонами, которые уже наработали до них сварщики. Главным параметром выступает длина сварного шва, ведь именно она влияет на прочность будущей конструкции. Расход материала и вероятность деформации — основные опасности при шве большой длины. Многое зависит от типа шва, которым будут соединяться детали.
Сварной стыковой шов
Сварной стыковой шов предполагает следующую технологию — соединить два элемента сварки встык (т. е. расположить детали торцами поверхностей в одной или разных плоскостях). Разновидностей стыковых соединений более 30, все они предусмотрены ГОСТом. При этом проводится зависимость от толщины свариваемых элементов, оборудования и технологии сварки. Если конструкция будет подвергаться напряжению переменного характера, то такой способ стыка самый надежный. Стыковать и сваривать можно различные детали. Это могут быть не только листы металла, но и трубы, уголки, швеллеры. Чтобы сварить два листа, их не нужно даже соприкасать друг с другом, — сварка проводится при минимальном расстоянии двух заготовок.
Соединение внахлест
Соединение внахлест – это метод сварки, когда детали расположены параллельно и их кромки перекрывают друг друга. В отличие от сварного шва, существует всего две разновидности соединений внахлест. Торцы изделий могут привариваться с двух сторон или же с одной. Также есть соединение с помощью дополнительной накладки, которая приваривается к двум деталям, соединяя их под нужным углом. Внахлест сваривают детали, используя два вида швов — торцевой и лобовой. Режим сварки при данном соединении может быть более высоким, так как опасность прожога поверхностей отсутствует.
Угловое соединение
Сварка двух деталей, кромки которых располагаются под углом относительно друг друга, происходит методом углового соединения. Стандарт различает до 10 видов таких стыков. Иногда для прочности и надежности сварного шва используют специальную металлическую подкладку, которая позволяет лучше стыковать элементы и делает конструкции надежнее. В силовых конструкциях редко можно увидеть такой тип соединения, поэтому расчетов для таких швов не производят. Тем не менее при необходимости такого типа сварки расчеты производятся по аналогии с тавровым соединением и обязательным учетом типа шва.
Тавровое сварное соединение
Часто возникает необходимость соединить элементы, которые расположены в разных плоскостях. Наилучшее решение в этом случае — тавровое соединение, где торец одной заготовки примыкает под прямым или иным углом к другой. Типы подобных соединений различаются в пределах 9 видов, предусмотренных ГОСТом. Тавровое соединение требует глубокого проплавления в месте стыка, шов обычно делают автоматической сваркой или же заранее подготавливают кромки, например, угловым швом, который можно сделать вручную, или стыковым. Вид шва, которым было произведено соединение, влияет на его расчет. Здесь во внимание принимается тот факт, что место сварки, предварительно обработанное, будет намного прочнее основного металла.
Контроль качества шва
В любом из швов следует не забывать о катете шва при сварке, формула которого не является сложной и состоит в определении толщины металла. Если она составляет менее 4 мм, то катет берется равным ей, если же больше, то в диапазон 40 %- 45 % от толщины с прибавкой 2 мм. Формула для расчета катета: T = S cos 45º, здесь T – искомый катет, а S – гипотенуза или ширина валика шва.
Провести контроль за соединением заготовок несложно, при этом используют визуальные и инструментальные методы (с помощью приборов). Разработан инструмент, определяющий катет шва при сварке. Как измерить им интересующий шов? Для этого нужно приложить прибор к двум частям заготовки, а середину направить на шов, после чего записать показатели и провести несложный расчет. Обычно шов получается выпуклый, но это самый ненадежный вариант. Ведь именно в такой форме концентрируется напряжение.
Идеальным вариантом является вогнутый шов, получить который достаточно сложно. Здесь нужно соблюдать скорость сварки, а также добиться правильной работы сварочного аппарата. Опытные мастера смогут сделать такой шов. Но чаще его получают механическим путем, просто срезая ненужную часть шва.
