Катети зварних швів: характеристика та властивості

Міцність зварного шва визначається декількома факторами. Перший важливий показник - це режим зварювання двох металевих конструкцій між собою. Другим фактором є вірно вибраний витратний матеріал. Третій параметр, що визначає міцність з'єднання металевої конструкції - це точні розміри катетів зварного шва.

Що таке катет

Ця назва походить від того, що якщо розглядати зварювальний шов в розрізі, то при ідеальному виконанні він буде виглядати як рівнобедрений трикутник. У цьому випадку катетом буде те відстань, яке знаходиться між кінцем шва однієї деталі і площиною іншої деталі. По своїй суті катет зварювального шва і буде катетом такого рівнобедреного трикутника, звідси і назва.


Отже, що таке катет, тепер ясно. Важливо розуміти, що від значення кутового з'єднання буде сильно залежати міцність з'єднання. Однак тут важливо не помилятися. Те, що катет зварного шва відповідає за його міцність, це зовсім не означає, що чим він товстіший, тим міцніше буде саме з'єднання. У цьому випадку необхідно розуміти, що занадто велика кількість наплавляються елементів, призведе до погіршення характеристик з'єднання. До того ж занадто велика витрата електродів, газу, флюсу та присадок сильно збільшить собівартість проведення таких робіт.

Геометрія стику

З тих причин, що були описані вище, дуже важливо враховувати геометрію стику. Основним параметром при з'єднанні двох металевих конструкцій стане те, що катет зварного шва повинен мати великі параметри поздовжнього перерізу.


Наприклад, при здійсненні зварювання двох металевих елементів, що мають різну товщину, розміри катета шва повинні визначатися з тієї деталі, яка володіє меншою товщиною. Найчастіше розміри катета зварного шва визначаються і вимірюються за заздалегідь підготовленим шаблонах. На сьогоднішній день зварювальники використовують найбільш універсальний інструмент для вимірювання катета. Такі прилади отримали назву "катетомери зварника". Цей інструмент має вигляд двох тонких пластин, кінці якого мають форму виїмки, призначену для визначення різних параметрів катета. Спеціаліст по черзі прикладає до шву різні за розмірами катетомери. Серед них обов'язково знайдеться той, який буде точно повторювати геометрію катета зварного шва.

Форма шва

Після проведення зварювальних робіт найчастіше утворюється лише два виду шва. Перший вид - це звичайний зварювальний шов, який виглядає як валик з опуклою поверхнею. Однак тут важливо зазначити, що цей вид шва, за словами фахівців, не є оптимальним. У такого твердження існує дві причини. По-перше, всередині такого шва буде сильно збільшуватися напруга на конструкцію, а по-друге, витрата матеріалів на створення такого шва сильно збільшується. Другий вид шва вважається ідеальним. Виглядає він як валик з увігнутою поверхнею, однак досягти такого виконання при зварюванні двох конструкцій дуже і дуже складно. Для того, щоб добитися такого типу шва, важливо правильно налаштувати параметри зварювального апарату, а також підтримувати однакову швидкість витрати електрода. Для того щоб виконати обидва умови, потрібен фахівець, який володіє великою кількістю досвіду в таких роботах. Варто додати, що цей тип зварювального шва не використовується при складанні металевих конструкцій.

Розміри кутового з'єднання

Якщо говорити про розміри катета зварного кутового шва, то, як згадувалося вище, вирішальним фактором стане товщина деталей, що піддаються зварюванні. Наприклад, якщо є деталі з товщиною 4-5 мм, то розмір катета дорівнює 4 мм. Якщо товщина збільшується, то і катет повинен буде зростати. Дуже важливий фактор, який впливає на увігнутість або опуклість зварного валика - це те, яким електродом проводилися роботи. Мається на увазі хімічний склад витрат елемента. Припустимо, якщо використовувати електрод, який при використання буде ставати густим і в'язким, то в підсумку вийде поверхня валика опуклою. Якщо ж при розплавлюванні валика метал буде рідким і растекающимся, то поверхня його виявиться увігнутою.

Швидкість і режим проведення зварювання

Для того щоб при проведенні робіт отримати оптимальний катет зварного шва, а також забезпечити міцне з'єднання, необхідно враховувати кілька пунктів.

Основними параметрами вибраного режиму роботи будуть сила струму, а також напруга. Фахівці в цій області знають, що якщо збільшити силу струму, а також створити стабільну напругу, то зварний шов виявиться глибше і буде мати меншу товщину. Якщо ж у процесі роботи зберегти стабільний струм, але змінити напругу, то отримане з'єднання буде менш глибоким, але його товщина зросте. З цього випливає логічний висновок, що і товщина катета зварного шва буде також змінюватися.

Другий чинник - це швидкість. Якщо не перевищувати цей параметр більш ніж на 50 м/год, то глибина проварки стику буде зростати, а товщина зменшуватися.

Якщо зробити все навпаки, тобто збільшити швидкість, то зменшиться не тільки глибина зварювання, але і товщина катета шва. Також будуть знижені характеристики металу, що утворився всередині зазору між заготовками. Це відбувається з-за того, що при швидкому переміщенні нагрівання ванни виявляється незначним.

Як визначити катет зварного шва

Варто сказати про те, що зробити це не дуже важко. Підставою для цього твердження є те, що в перерізі цей шов є рівнобедреним трикутником, а обчислення катета такої фігури - досить проста операція. Для того щоб провести розрахунки, можна скористатися звичайною тригонометричної формулою: T = S cos 45?. Т - це величина катета зварного шва, а S - це ширина отриманого валика, або гіпотенуза трикутника. Для того щоб визначити катет шва, важливо дізнатися товщину самого шва. Ця операція досить проста, плюс до цього в такому випадку cos 45? буде дорівнює 07. Після цього можна підставити всі наявні значення у формулу і з високою точністю одержати значення катета. Розрахунок катета зварного шва по цій формулі - одна з найпростіших операцій.

Види швів

На сьогоднішній день розрізняють два основних виду зварного шва. Тут важливо розуміти, що шов і зварювальне з'єднання - це різні речі.

Зварні стикові шви. Цей тип використовується при з'єднанні деталей встик, тобто торцями. Найчастіше на практиці цей тип шва використовується при складанні трубопроводів, а також при виробництві конструкцій з листового металу. Застосування такого типу шва вважається найбільш економним, а також найменш витратним в плані енергії.

Є також кутові шви. Насправді тут варто виділити три типи - кутові, таврові, нахлесточние. Оброблення крайок матеріалів в цьому випадку може бути як одностороннім, так і двостороннім. Це залежить від товщини металу. Кут оброблення знаходиться в межах від 20 до 60 градусів. Однак тут важливо розуміти, що чим більше вибрано кут, тим більше доведеться витратити витратних матеріалів, а також знизиться якість.

Конфігурація зварних швів

Зварні шви також відрізняються по своїй конфігурації. Тут можна виділити кілька видів: поздовжні прямолінійні і криволінійні, кільцеві. Якщо буде здійснюватися зварювання поздовжніх швів, то дуже важливо провести ретельну підготовку поверхні металу, особливо якщо роботи будуть проходити з великою довжиною шва. При створенні такого типу шва важливо, щоб поверхня не була хвилястою, а всі задирки кромок необхідно очистити. Також важливою деталлю буде видалення вологи, іржі, бруду або будь-яких інших небажаних елементів з робочої поверхні до початку зварювання. Якщо буде проводитися кільцева зварювання, то тут дуже важливо відкоригувати режим роботи зварювального апарату. Якщо діаметр вироби невеликий, то для досягнення якісного зварювального шва важливо зменшити силу струму. Можна додати, що отримані шви можуть бути не тільки увігнутими або опуклими, але і плоскими. Плоскі і увігнуті типи краще всього підходять для тих конструкцій, які експлуатуються при динамічних навантаженнях. Причиною цього стало те, що у такого типу шва відсутня відчутний перехід від самого з'єднання до металу.

ГОСТ катетів зварного шва

ГОСТ 5264-80 - це документ, який встановлює основні типи, конструктивні елементи, а також розміри всіх зварних з'єднань. Однак важливо відзначити, що цей папір не поширюється на ті типи швів, які використовуються для з'єднання трубопроводу. Один з пунктів даного Госту говорить про те, що при проведенні зварювальних робіт стикового типу і різної товщини деталей, їх можна з'єднувати так само, як і деталі з однаковою товщиною, якщо їх різниця не перевищує визначених показників. Також у цьому документі описано, що допускається зміщення зварюваних кромок перед зварюванням по відношенню один до одного. Також там встановлені числові параметри зміщення, які вирішуються при певній товщині заготовки. До цього документа є додаток, в якому прописані всі мінімальні розміри катетів зварного шва. Варто додати, що опуклість, як і ввігнутість шва, може бути не більше ніж 30 % від значення його катета.