Jaká je tloušťka koutového svaru?

Tupé klouby. Pro pohodlí přenosu silových toků jsou tupé spoje nejdokonalejší, protože prakticky neexistují žádné odchylky těchto toků, a proto nedochází k téměř žádné koncentraci napětí.

Proto ze všech svarových spojů fungují tupé spoje lépe při dynamickém zatížení. Tyto spoje jsou navíc ekonomické z hlediska spotřeby materiálu. Hlavní nevýhodou tupých spojů je nutnost velmi přesně řezat spojované prvky a často řezat hrany.

Ruční svařování na tupo lze provádět bez speciálního opracování hran s tloušťkou t spojovaných prvků do 8 mm as automatickým svařováním – do t = 20 mm (obrázek níže). Když jsou prvky tlustší, okraje jsou řezány (zkoseny pod úhlem) pro snadné svařování a pro zajištění úplného proniknutí. Zkosení lze vyrobit pouze na jedné straně (švy ve tvaru V a U, obrázky níže) nebo na obou stranách (švy ve tvaru X a K, obrázky níže). Jednostranné svařování je z hlediska provedení práce jednodušší, umožňuje kontrolu průvaru kořene svaru (kde je nejvíce vad) a následné vyztužení z kořenové strany (reverzní svařování). Při jednostranném svařování však v důsledku smršťování švů dochází ke zkroucení svařovaných prvků.

Drážkování okrajů tupých svarových spojů

Při oboustranném svařování (svary ve tvaru X a K) je objem svaru menší, a proto je nižší spotřeba deponovaného kovu. Tento faktor, stejně jako symetrie umístění švu, má příznivý vliv na deformace smršťováním. Nevýhodou oboustranného svařování je obtížná kontrola kvality průvaru střední části (kořen svaru) a zvýšená náročnost výroby, jelikož je nutné svařovat z obou stran, na což má výrobek být otočen. Na začátku a na konci svaru je svarový kov nekvalitní. Aby se tato nevýhoda odstranila, svařování by mělo začínat a končit na speciálních podložkách – olověných proužcích, které dočasně prodlužují švy (obrázek níže). Na konci svařování se tyto pásy spolu s počátečními a konečnými úseky švu odříznou a konce švů a přilehlé oblasti se očistí.

V případě spojování plechů různých tlouštěk tupým švem je přechod z větší tloušťky na menší možný díky vhodnému provedení vnějšího povrchu švu (obrázek níže) pouze v případě, že rozdíl v tloušťkách není žádný. více než 4 mm a velikost výstupku ve spoji nepřesahuje 1/8 tloušťky tenčího plechu.

Montáž tupých svarů do plechů různých tlouštěk

Při větším rozdílu tlouštěk a při dynamickém zatížení by měly být u silnějšího plechu opatřeny úkosy se sklonem až 1:5 (obrázek níže). Za vypočtenou tloušťku tupého svaru se považuje tloušťka spojovaných prvků, a pokud je jejich tloušťka jiná, pak tloušťka tenčího prvku (bez zohlednění nanesené housenky nahoře). Designová délka švu l_wvezměte v úvahu jeho skutečnou délku mínus 2 t, s přihlédnutím k nedostatečnému průniku na začátku a na konci švu. Pokud bylo svařování zahájeno a dokončeno na olověných páscích, pak se délka svaru nezkracuje.

Napětí ve švu se kontroluje pomocí vzorce

kde N je návrhová síla; R_wy — návrhová odolnost tupého svarového spoje vůči tahu nebo tlaku.

Vypočtené pevnosti v tahu svarových spojů vyrobených ručním nebo poloautomatickým svařováním s konvenčními metodami sledování kvality svaru jsou nižší než vypočtené odpory spojovaného základního kovu, a proto přímý spoj vyrobený takovým svařováním bude nesmí mít stejnou pevnost jako základní kov. Pro získání spoje stejné pevnosti se používá šikmý šev, který je vyroben se sklonem 2:1 (viz obrázek níže).

Když na spoj působí ohybový moment M, normálová napětí ve švu

kde W w = tl 2 _w / 6 – moment odporu švu.

U tupých svarových spojů pracujících současně v ohybu a smyku se redukovaná napětí kontrolují pomocí vzorce

kde σ_w — normální ohybová napětí; tw = Q/(tl_w) je průměrné smykové napětí od smykové síly, stanovené z podmínky rovnoměrného rozložení podél tupého svaru.

Kloubový spoj. Toto spojení je provedeno s nebo bez překrytí pomocí koutových svarů. V závislosti na umístění švů ve vztahu ke směru přenášené síly se rozlišují boční švy (obrázek níže), umístěné rovnoběžně se silou, a čelní švy, umístěné kolmo na sílu.

Spojení s bočními švy (a), směr toku silových vedení a rozložení napětí (b)

Jednoduchost přeplátovaného spoje, který nevyžaduje přesné lícování a zakončování hran, ale pouze čištění, odjehlování a rovnání, je důvodem širokého použití tohoto typu svarového spoje. Jeho nevýhodou je silné zkreslení toku síly při přenosu síly z jednoho prvku na druhý as tím související koncentrace napětí způsobená současnou činností švu pro střih a ohýbání.

Při spojování pomocí bočních švů dochází k nerovnoměrnému přenosu síly jak po délce švu, tak po průřezu spoje (obrázek výše). Po délce je přenos sil nejintenzivnější na koncích švů, kde je rozdíl napětí ve spojovaných prvcích největší. Před prasknutím švu se však vlivem plastické práce přepjatých úseků (počáteční a koncová) napětí vyrovnají. To umožnilo založit výpočet na předpokladu rovnoměrného rozložení smykových napětí na minimální ploše průřezu svaru. K porušení svaru může dojít jak podél svarového kovu (obrázek níže), tak podél základního kovu na hranici jeho svaru se svarovým kovem (obrázek níže), zejména pokud je nanesený kov pevnější než základní kov.

Přední švy (obrázek níže) přenášejí síly rovnoměrněji po šířce než boční švy. V důsledku prudké změny směru toku siločar (obrázek níže) se však velká napětí koncentrují u kořene švu (obrázek níže); V důsledku toho dochází k lomu švu při malých protaženích (ε = 3-4 %), tj. je křehký.

Spojení předními švy

Nerovnoměrné rozložení napětí vede ke snížení kvality spoje. Proto bez ohledu na typ práce (tlak, tah, smyk) je výpočet čelních švů podmíněně založen na řezání podél minimální plochy průřezu švu. Při provádění přeplátovaných spojů s předními švy by měla být délka překrytí nastavena na alespoň pětinásobek tloušťky tenčího prvku (viz obrázek níže). Tím se snižuje účinek dodatečného ohybového momentu.

Normální koutový svar má v průřezu tvar pravoúhlého rovnoramenného trojúhelníku se zakřivenou přeponou (obrázek níže).

Obvyklý přítok konvexního svaru je 0,1 velikosti jeho ramene k_f. V konstrukcích, které přímo nesou dynamická zatížení, se za účelem snížení koncentrace napětí v rohových čelních svarech používají ploché švy s poměrem ramen 1:1,5 (obrázek níže) nebo konkávní švy (obrázek níže).

Průřezy koutových svarů

a – normální konvexní; b—šikmé konvexní; c – konkávní

Minimální svar ramene u konstrukcí pracujících při statickém zatížení je 3 mm pro automatické a poloautomatické svařování, 4 mm pro ruční svařování a 6 mm pro dynamické zatížení. Švy jsou odstupňovány po 1 mm. Navíc nejmenší rameno jednoprůchodových koutových svarů je omezeno v závislosti na tloušťce tlustšího svařovaného prvku. Níže uvedená tabulka ukazuje minimální hodnoty koutových svarů pro hlavní skupiny konstrukcí. K lze vzít největší hodnotu ramena koutového svaru v závislosti na tloušťce spojovaných prvků_f = 1,2t, kde t je nejmenší tloušťka svařovaných prvků.

Kvůli vysoké koncentraci napětí na začátku a na konci svaru musí být délka koutového svaru minimálně 40 mm nebo 4k_f (při dynamickém zatížení 60 mm nebo 6k_f). Maximální délka bočních švů je rovněž omezena a neměla by překročit 85 β_fk_f (β_f– součinitel hloubky průvaru koutových svarů, převzat z níže uvedené tabulky), protože skutečná napětí po délce švu jsou rozložena nerovnoměrně a u dlouhých švů jsou jeho krajní části vystaveny nadměrnému namáhání a střední části podpětí oproti vypočtené hodnotě . Toto omezení se nevztahuje na švy, ve kterých se síla vyskytuje po celé délce, například na pasové švy nosníků.

Minimální hodnoty k_f koutové svary

Mez kluzu svařované oceli, MPa

Vykrystalizovaný kus roztaveného kovu vytvořený na spojení dvou kovových částí nebo konstrukcí je klasický svar, který má určité geometrické rozměry jak v průřezu, tak v délce. Závisí na typu spoje, způsobu svařování, geometrii řezání koncových hran spojovaných výrobků a některých dalších faktorech. Tyto prvky svařovaných dílů jsou rozděleny do dvou typů: tupé a rohové. Neměly by být zaměňovány s typy svarových spojů, které jsou klasifikovány jako tupé, koutové, T a přeplátované spoje.

Ve všech takových konstrukcích jsou pracovní švy, které podléhají hlavnímu zatížení spojení. Pevnost celé konstrukce jako celku závisí na správném výpočtu těchto spojovacích prvků. Kvalita svařování je ovlivněna mnoha faktory, včetně geometrických charakteristik, jako je šířka, délka, konkávnost, konvexnost a další vlastnosti spojování dílů. U dílů spojených v pravém úhlu je hlavním geometrickým parametrem velikost svarového ramene, na kterém závisí pevnost svařování.

Regulační dokumenty

Hlavním dokumentem upravujícím geometrii svarových švů je GOST 5264-80, podle kterého se hlavní geometrické charakteristiky vypočítávají pomocí matematických vzorců. Rozměry a délky průřezu podle GOST 5264-80 závisí na typu spoje, tloušťce konstrukčních částí a geometrii zpracování koncových hran. Kromě toho se při výpočtu geometrických parametrů svarových spojů berou v úvahu další regulační dokumenty: SNiP II-23-81, pokyny a technické předpisy. Mezi všemi geometrickými charakteristikami svarů jsou hlavními minimální délka, šířka, hloubka, velikost nohou a některé další.

Geometrické charakteristiky

Jak bylo uvedeno výše, geometrie švů závisí na typu spojení. Hlavní geometrické rozměry řezů tupých a koutových svarů jsou uvedeny na následujícím obrázku:

• kde S je tloušťka dílů;
• e – šířka svaru;
• g – konvexnost;
• m – konkávnost;
• h – hloubka průniku;
• t – tloušťka svaru;
• b – mezera ve spoji;
• k – noha koutového svaru;
• p – výška;
• a – tloušťka.

Čtěte také: Podříznutí svaru

Geometrické rozměry jsou ovlivněny typem spoje a tloušťkou svařovaných výrobků. Tyto indikátory jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka s typy svarových spojů

Z uvedených informací je zřejmé, že všechny geometrické rozměry svarů a spojovaných dílů jsou vzájemně propojeny. Délka těchto prvků svařovaných konstrukcí vyniká. Závisí pouze na zatížení spoje a je zcela nezávislý na geometrii švu. Minimální délka svaru musí zajistit pevnost spoje při překročení maximálního celkového zatížení o 20 %. Výrobky se často svařují po celé délce kontaktu, ale v mnoha případech se svařování provádí po krátkých úsecích, aby byla zajištěna potřebná pevnost spoje. U stavebních konstrukcí se na základě těchto kritérií provádí výpočet délky svaru podle SNiP II-23-81.

Výpočet geometrie tupého svaru

Metoda kontroly švů pro tento typ je plně popsána v následujících regulačních dokumentech: SNiP II-23-81 odstavec 11.1 a SP 16.13330.2011 odstavec 14.1.14. Tyto dokumenty představují různé metody výpočtu, ale všechny jsou odvozeny z následujícího matematického vzorce:

Vzorec pro výpočet geometrie tupého svaru

• kde N je maximální tažná nebo tlaková síla;
• t – minimální tloušťka svařovaných dílů;
• lw – délka švu;
• Rwy – zátěžový odpor;
• γс – tabulkový koeficient.

U tohoto typu spoje se svařuje po celé délce kontaktu, proto se délka švu rovná délce spojů svařovaných dílů, zmenšená o 2t, tedy dvojnásobek tloušťky kovu. Šířka švu závisí na tvaru okrajů a tloušťce dílů. Schémata možností provedení tupých spojů jsou znázorněna na následujících obrázcích.

Návrhová schémata tupých spojů

Pokud se při svařování používají materiály v souladu s dodatkem 2 SNiP II-23-81, neprovádějí se žádné výpočty, provádí se pouze vizuální kontrola kvality provedených spojů.

Výpočet geometrie koutového svaru

Výpočet geometrických rozměrů koutových svarů pod vlivem zatížení procházejícího podél osy těžiště se provádí podél vybraného úseku, který je v této souvislosti nejnebezpečnější. Může se jednat o výpočet založený na průřezu svarového kovu nebo na tavných hranicích materiálů. Obrázek níže ukazuje obě sekce.

Schéma geometrie koutového svaru

V tomto typu svarových spojů působí napětí různého druhu, ale dominantním zatížením je smyková síla. Koutové svary se kontrolují pomocí následujících vzorců.

Výpočtový vzorec pro svarový kov

Vzorec pro výpočet fúzní hranice

kde N je maximální tažná nebo tlaková síla; βf a βz – tabulkové koeficienty pro ocel; kf – délka svaru; lw – délka; Rwf – návrhová únosnost ve smyku; Rwz – totéž, ale v zóně fúze; γс – tabulkový koeficient provozních podmínek; γwf a γwz – stejné, ale pro různé provozní podmínky.

Čtěte také: Ochrana svarů před korozí

Hlavní geometrickou charakteristikou všech koutových svarů je velikost jejich ramene, tj. tloušťka podél hranic svaru. Velikost nohy závisí na tloušťce dílů, materiálu a způsobu svařování. Hodnotu tohoto geometrického parametru můžete vybrat v tabulce níže.

Tabulka minimálních nohou koutového svaru

„Poznámky:

U ocelových konstrukcí s maximální charakteristikou toku materiálu nad 590 N/m80 nebo tloušťkou spojovaných částí nad XNUMX mm by měla být hodnota minimálního rozměru nohy brána ve zvláštních specifikacích.

U konstrukcí čtvrté skupiny by měla být velikost ramena koutového svaru zmenšena o 1 mm u dílů s tloušťkou nepřesahující 40 mm a zmenšena o 2 mm u dílů tlustších než 40 mm.

Nástroje pro kontrolu rozměrů švů

Měřič geometrických parametrů svaru je specializovaný nástroj, který lze použít k měření hlavních charakteristik těchto prvků svařovaných konstrukcí. Mezi rozmanitostí takových měřicích přístrojů lze rozlišit následující skupiny výrobků: šablony, univerzální měřidla a zařízení specializovaná na měření jednoho parametru. Profesionální svářečská sada obsahuje několik takových nástrojů, které vám umožní změřit jak díly připravené ke svařování, tak samotný svar.

Závěr

Výše uvedené informace jsou relevantní pro spoje provedené pomocí ručního svařování elektrickým obloukem. Rozměry svaru u poloautomatického svařování se počítají pomocí jiných metod. Je třeba poznamenat, že všechny geometrické rozměry svarů jsou přísně vázány na tloušťku svařovaných dílů a maximální zatížení, které musí celá konstrukce vydržet!