Geometrické rozměry svaru (tupo, roh): SNiP, GOST

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 vlastnosti

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.

Viz také: Spoj tupým svarem

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: Přeplátovaný svarový spoj

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 řízení 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!

Pevnost svaru je určena několika faktory. Prvním důležitým ukazatelem je způsob svařování dvou kovových konstrukcí dohromady. Druhým faktorem je správně zvolený spotřební materiál. Třetím parametrem, který určuje pevnost spojení kovové konstrukce, jsou přesné rozměry svarových ramen.

Co je to noha?

Tento název pochází ze skutečnosti, že pokud se podíváme na svar v řezu, pak pokud je ideálně proveden, bude vypadat jako rovnoramenný trojúhelník. V tomto případě bude odvěsna vzdálenost mezi koncem svaru jedné části a rovinou druhé části. V podstatě bude odvěsna svaru odvěsnou takového rovnoramenného trojúhelníku, odtud název.

Co je tedy rameno, je nyní jasné. Je důležité si uvědomit, že pevnost spoje bude do značné míry záviset na velikosti rohového spoje. Je však důležité se zde nemýlit. Skutečnost, že rameno svaru je zodpovědné za jeho pevnost, neznamená, že čím je silnější, tím pevnější bude samotný spoj. V tomto případě je nutné si uvědomit, že příliš mnoho svařovaných prvků povede ke zhoršení vlastností spoje. Kromě toho příliš velká spotřeba elektrod, plynu, tavidla a přísad výrazně zvýší náklady na takovou práci.

Geometrie kloubu

Z výše popsaných důvodů je velmi důležité zvážit geometrii spoje. Hlavním parametrem při spojování dvou kovových konstrukcí je, že svarové rameno musí mít velké podélné parametry průřezu.

Například při svařování dvou kovových prvků různé tloušťky by měly být rozměry svarového ramene určeny podle dílu s menší tloušťkou. Nejčastěji se rozměry svarového ramene určují a měří pomocí předem připravených šablon. Dnes svářeči používají nejuniverzálnější nástroj pro měření ramene. Taková zařízení se nazývají „svářečské katetrometry“. Tento nástroj vypadá jako dvě tenké destičky, jejichž konce mají tvar zářezu určeného k určení různých parametrů ramene. Specialista postupně aplikuje na šev katetry různých velikostí. Mezi nimi se určitě najde ten, který přesně zopakuje geometrii svarového ramene.

Tvar švu

Po svařování obvykle existují pouze dva typy svarů. Prvním typem je běžný svar, který vypadá jako housenka s konvexním povrchem. Je však důležité poznamenat, že tento typ svaru není podle odborníků optimální. Pro toto tvrzení existují dva důvody. Zaprvé, uvnitř takového svaru se výrazně zvýší namáhání konstrukce a zadruhé se výrazně zvýší spotřeba materiálů na vytvoření takového svaru.

Druhý typ svaru je považován za ideální. Vypadá jako válec s konkávním povrchem, ale je velmi, velmi obtížné dosáhnout tohoto provedení při svařování dvou konstrukcí. Pro dosažení tohoto typu svaru je důležité správně nastavit parametry svářecího stroje a také udržovat stejnou rychlost spotřeby elektrody. Pro splnění obou podmínek je potřeba odborník s velkými zkušenostmi s takovou prací. Za zmínku stojí, že tento typ svaru se nepoužívá při montáži kovových konstrukcí.

Rozměry rohových spojů

Pokud hovoříme o rozměrech ramene koutového svaru, pak, jak bylo uvedeno výše, bude rozhodujícím faktorem tloušťka svařovaných dílů. Například pokud se jedná o díly o tloušťce 4-5 mm, pak bude velikost ramene 4 mm. Pokud se tloušťka zvětší, pak se bude muset zvětšit i rameno.

Velmi důležitým faktorem, který ovlivňuje konkávnost nebo konvexnost svarové housenky, je elektroda použitá pro danou práci. To se týká chemického složení spotřebního materiálu. Například pokud použijete elektrodu, která během používání ztlustí a ztvrdne, povrch housenky bude konvexní. Pokud je však kov tekutý a při tavení housenky se rozteče, bude její povrch konkávní.

Rychlost a způsob svařování

Aby se během práce dosáhlo optimálního svařovacího ramene a zároveň aby se zajistilo pevné spojení, je nutné vzít v úvahu několik bodů.

• Hlavními parametry zvoleného provozního režimu budou síla proudu a napětí. Odborníci v tomto oboru vědí, že pokud zvýšíte sílu proudu a vytvoříte stabilní napětí, svar bude hlubší a tenčí. Pokud udržíte stabilní proud, ale během provozu změníte napětí, výsledný spoj bude mělčí, ale silnější. To logicky vede k závěru, že se změní i tloušťka svarové větve.
• Druhým faktorem je rychlost. Pokud tento parametr není překročen o více než 50 m/hodinu, hloubka svaru se zvětší a tloušťka se zmenší.
• Pokud uděláte opak, tj. zvýšíte rychlost, pak se nejen zmenší hloubka svaru, ale také tloušťka svarového ramene. Sníží se také vlastnosti kovu vytvořeného uvnitř mezery mezi obrobky. To se děje proto, že při rychlém pohybu je ohřev lázně nevýznamný.

Jak určit svarovou délku

Stojí za zmínku, že to není příliš obtížné. Základem tohoto tvrzení je, že v řezu je tento šev rovnoramenným trojúhelníkem a výpočet odvěsny takového útvaru je poměrně jednoduchá operace. Pro provedení výpočtů můžete použít obvyklý trigonometrický vzorec: T = S cos 45º.

T je délka svarového ramene a S je šířka výsledné housenky nebo přepona trojúhelníku.

Pro určení délky svaru je důležité znát tloušťku samotného svaru jako celku. Tato operace je poměrně jednoduchá a v tomto případě bude cos 45º roven 0,7. Poté můžete do vzorce dosadit všechny dostupné hodnoty a získat hodnotu délky svaru s vysokou přesností. Výpočet délky svaru pomocí tohoto vzorce je jednou z nejjednodušších operací.

Druhy švů

Dnes existují dva hlavní typy svarů. Je důležité si uvědomit, že svar a svařovaný spoj jsou různé věci.

• Tupé svary. Tento typ se používá při spojování dílů koncovými spoji, tj. koncovými spoji. Nejčastěji se v praxi tento typ svaru používá při montáži potrubí a také při výrobě plechových konstrukcí. Použití tohoto typu svaru je považováno za nejúspornější a také za nejméně energeticky náročné.
• Existují také rohové svary. Ve skutečnosti stojí za zdůraznění tři typy – rohové, ve tvaru T, překrývající se. V tomto případě může být řezání hran materiálů jednostranné nebo oboustranné. Záleží na tloušťce kovu. Úhel řezu se pohybuje mezi 20 a 60 stupni. Je však důležité si uvědomit, že čím větší je zvolený úhel, tím více spotřebního materiálu bude nutné spotřebovat a tím se sníží i kvalita.

Konfigurace svaru

Svary se také liší svou konfigurací. Zde rozlišujeme několik typů: podélné přímočaré a křivočaré, prstencové. Pokud se mají svařovat podélné švy, je velmi důležité pečlivě připravit kovový povrch, zejména pokud se bude pracovat s velkou délkou švu. Při vytváření tohoto typu švu je důležité, aby povrch nebyl zvlněný, a všechny otřepy na okrajích musí být očištěny. Dalším důležitým detailem bude odstranění vlhkosti, rzi, nečistot nebo jiných nežádoucích prvků z pracovní plochy před svařováním. Pokud se má provádět prstencové svařování, je velmi důležité upravit provozní režim svářecího stroje. Pokud je průměr výrobku malý, je důležité snížit proud, aby se dosáhlo vysoce kvalitního svaru. Lze dodat, že výsledné švy mohou být nejen konkávní nebo konvexní, ale také ploché. Ploché a konkávní typy jsou nejvhodnější pro konstrukce, které se používají při dynamickém zatížení. Důvodem je, že tento typ švu nemá znatelný přechod od samotného spoje k kovu.

Nohy svarového švu GOST

GOST 5264-80 je dokument, který stanoví hlavní typy, konstrukční prvky a rozměry všech svarových spojů. Je však důležité si uvědomit, že tento dokument se nevztahuje na typy švů, které se používají ke spojování potrubí. Jeden z bodů tohoto GOSTu uvádí, že při tupém svařování a spojování dílů různé tloušťky lze tyto díly spojovat stejným způsobem jako díly stejné tloušťky, pokud jejich rozdíl nepřesahuje určité ukazatele. Tento dokument také popisuje, že je přípustné před svařováním vzájemně posunout svařované hrany. Stanovuje také číselné parametry posunu, které jsou povoleny při určité tloušťce obrobku. Tento dokument má dodatek, který specifikuje všechny minimální rozměry ramen svarového švu. Za zmínku stojí, že konvexnost, stejně jako konkávnost švu, nesmí být větší než 30 % hodnoty jeho ramene.