Катет шва при зварюванні: визначення і методи розрахунку

В 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 та машинобудуванні (при влаштуванні великогабаритних автоматів), при зведенні масивних будівель. Якісне з'єднання повинно бути прораховано спочатку, щоб уникнути можливих майбутніх деформацій. Найпростіший спосіб перевірити правильність зварної лінії — дізнатися катет 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, якому 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 здійснити розрахунок шва, а також визначити катет шва при зварюванні. При цьому враховуються наступні фактори:

товщина металлозаготовок;

положення деталей відносно один одного;

вид шва, що використовується при з'єднанні.

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 деталей. Задають катет шва по крайці в тому випадку, якщо дві деталі мають однакову товщину. Якщо ж різну, то катет визначають за більш тонкого металу. Важливо правильно вибрати і розрахувати його розмір. Адже від цього залежить максимальна потужність, яку зможе чинити опір деталь. Катет зварного шва визначається системою стандартизації ГОСТ 5264-80.


Катет шва при зварюванні дорівнює товщині аркушів при нахлесточном з'єднанні, але при цьому вона не повинна перевищувати 4 мм. Якщо цей параметр більше, 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 чого залежить від типу шва, яким будуть з'єднуватися деталі.

Зварної стиковий шов

Зварної стиковий шов передбачає таку технологію — з'єднати два елемента зварювання встик (тобто розташувати деталі торцями поверхонь в одній або різних площинах). Різновидів стикових з'єднань більше 30 всі вони передбачені ГОСТом. При цьому проводиться залежність від товщини зварюваних елементів, обладнання і технології зварювання. Якщо конструкція буде піддаватися напрузі змінного характеру, то такий спосіб стику самий надійний. Стикувати і зварювати можна різні деталі. Це можуть бути не тільки листи металу, але і труби, куточки, швелери. Щоб зварити два аркуші, їх не треба навіть соприкасать один з одним, — зварювання проводиться при мінімальному 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 з'єднань внапуск. Торці виробів можуть приварюватися з двох сторін або з одного. Також є з'єднання за допомогою додаткової накладки, яка приварюється до двох деталей, з'єднуючи їх під потрібним кутом. Внапуск зварюють деталі, використовуючи два види швів — торцевий і лобовою. Режим зварювання при даному з'єднанні може бути більш високим, так як небезпека пропалення 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 надійніше. У силових конструкціях рідко можна побачити такий тип з'єднання, тому розрахунків для таких швів не виробляють. Тим не менше при необхідності такого типу зварювання розрахунки проводяться за аналогією з тавровим з'єднанням 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 сполук розрізняються в межах 9 видів, передбачених ГОСТом. Таврове з'єднання вимагає глибокого проплавлення в місці стику, шов зазвичай роблять автоматичної зварюванням або ж заздалегідь готують кромки, наприклад, кутовим швом, який можна зробити вручну, або стиковим. Вид шва, яким було вироблено 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 із швів слід не забувати про катете шва при зварюванні, формула якого не є складною і полягає у визначенні товщини металу. Якщо вона складає менше 4 мм, то катет береться рівним їй, якщо ж більше, то діапазон 40 %- 45 % від товщини з надбавкою 2 мм. Формула для розрахунку катета: T = S cos 45?, 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 зацікавив шов? Для цього потрібно докласти прилад до двох частин заготовки, а середину направити на шов, після чого записати показники і провести нескладний розрахунок. Зазвичай шов виходить опуклий, але це самий ненадійний варіант. Адже саме в такій формі концентрується напруга. Ідеальним варіантом є увігнутий шов, отримати який досить складно. Тут потрібно дотримуватися швидкість зварювання, а також домогтися правильної роботи зварювального апарату. Досвідчені майстри зможуть зробити такий шов. Але частіше його отримують механічним шляхом, просто зрізуючи непотрібну частину шва.