Délka svaru: požadavky a pravidla výpočtu

Návod je sestaven pro kapitolu SNiP II-23-81. Příručka obsahuje řadu nových řešení zaměřených na úsporu hlavních typů zdrojů spotřebovaných při provádění svářečských prací. Hlavní pozornost je věnována racionálnímu provedení svarových spojů s koutovými svary, které tvoří hmotnostně ukládaného kovu cca 90 % z celkového počtu svarů. Proto lze největšího účinku dosáhnout optimalizací velikostí těchto švů.

Nové konstrukční normy umožňují snížit měrnou spotřebu usazeného kovu ve stavebních ocelových konstrukcích o 3–5 %.

Text z kapitoly SNiP II-23-81 je v Manuálu označen svislým pruhem odpovídající počty odstavců a tabulek kapitoly SNiP jsou uvedeny v závorkách.

Manuál byl vyvinut společností TsNIISK pojmenovanou po. Kucherenko (kandidát technických věd V. M. Baryshev, za účasti inženýra Yu. A. Novikova).

1.1. Při navrhování svarových spojů byste měli:

akceptovat minimální požadovaný počet a minimální rozměry svarů;

zajistit použití vysoce výkonných mechanizovaných metod svařování;

zajistit použití účinných svařovacích materiálů (elektrody, elektrodové dráty, ochranné plyny, tavidla);

zajistit takové uspořádání a rozměry svarů, které by minimalizovaly potřebu naklápěcích konstrukcí při jejich výrobě a také zmenšily velikost spojovaných dílů;

zajistit volný přístup k místům aplikace švů a vhodnou prostorovou polohu s ohledem na zvolený způsob a technologii svařování a přijatý způsob nedestruktivního testování švu.

1.2. Snížení hmotnosti usazeného kovu při navrhování svarových spojů a konstrukčních prvků je dosaženo zvýšením vypočteného odporu spojů s koutovými svary použitím efektivní svařovací technologie a elektrodových materiálů; splnění požadavků pro účely minimálních přípustných ramen koutových svarů stanovených v závislosti na největší tloušťce svařovaných prvků, druhu svařování a mechanických vlastnostech oceli; použití jednostranných koutových svarů v pásech svařovaných I nosníků, při svařování výztuh, diafragm a dalších dílů, jakož i snížení počtu dílů v konstrukčních prvcích nebo jejich rozměrů (použití jednostranných výztuh, eliminace styčníky v příhradových konstrukcích nebo zmenšení jejich rozměrů v důsledku zvýšení konstrukční odolnosti spojů s koutovými svary apod.).

1.3. Při navrhování svarových spojů je třeba vzít v úvahu, že zvětšení průřezů svarů ve srovnání s těmi, které jsou upraveny v kapitole SNiP II-23-81, nejen že nezvyšuje výkon konstrukcí, ale v některých případech je snižuje.

2.1 (3.4). Vypočtené únosnosti svarových spojů pro různé typy spojů a stavy napětí by měly být stanoveny pomocí vzorců uvedených v tabulce. 3 SNiP II-23-81.

2.2. Vypočtené únosnosti svarových spojů, stanovené podle vzorců uvedených v kapitole SNiP II-23-81, jsou poskytovány za následujících podmínek:

příprava materiálů, montáž konstrukcí, svařování a kontrola kvality se provádějí v souladu s požadavky kapitoly SNiP III-18-75; Svařovací materiály pro tupé spoje odpovídají pevnosti svařované oceli a provozním podmínkám konstrukcí a používají se podle tabulky. 1 příd. 1;

svařovací materiály pro návrhové koutové svary se používají podle tabulky. 2 adj. 1 s přihlédnutím k provozním podmínkám konstrukcí uvedených v tabulce. 1 příd. 1.

2.3. Předpokládá se, že návrhové únosnosti tupých spojů provedené všemi typy obloukového svařování jsou rovné návrhovým odporům válcované oceli, s výhradou fyzické kontroly kvality švů v tahových prvcích a splnění požadavků bodu 13.42 kapitoly SNiP II -23-81 o zajištění úplného proniknutí spojovaných prvků oboustranným svařováním, jednostranným svařením kořene švu nebo jednostranným svařováním na podložce.

V případech, kdy není možné zajistit úplnou penetraci prvků v tupých spojích, se doporučuje vzít R_wy = 0,7 R _у .

2.4. Únosnost svarových spojů s koutovými svary závisí na orientaci svaru vůči směru síly působící na spoj. Zohlednění této závislosti však značně komplikuje výpočet spoje, a proto jsou vypočtené odpory spojů s koutovými svary v kapitole SNiP II-23-81 akceptovány pro nejméně příznivou orientaci (bokový svar) a jsou nezávislé na úhlu. mezi podélnou osou svaru a směrem na něj působícího vektoru síly.

2.5. Limitním stavem pro svarové spoje s koutovými svary je riziko poruchy. V tomto ohledu jsou jejich návrhové odolnosti stanoveny podle dočasné odolnosti kovu: pro svarový kov – v závislosti na standardní odolnosti svarového kovu R _wf = f ( R_wun ); pro kovové fúzní hranice – v závislosti na standardním odporu základního kovu R _wz = f ( R_un ).

Číselné hodnoty vypočtených odporů svarových spojů s koutovými svary jsou uvedeny v tabulce. 2 a 3 adj. 1.

3.1. Výpočet svařovaných tupých spojů pro centrální tah a tlak by měl být proveden v souladu s článkem 11 kapitoly SNiP II-1-23.

3.2. Pro zvýšení efektivity použití naneseného kovu ve spojích s designovými koutovými svary je zajištěno použití elektrodových materiálů, které poskytují zvýšené pevnostní vlastnosti svarového kovu. V tomto případě je nutné zkontrolovat pevnost spojů podél dvou nebezpečných úseků: podél svarového kovu a podél kovu hranice tavení.

3.3 ( 1). Svarové spoje s koutovými svary při působení podélných a příčných sil by měly být vypočteny pro smyk (podmíněné) podél dvou úseků:

N / ( β_f k_f l_w ) ≤ R_wf γ_wf γ_c ; (1) [12 0]

hranice fúze kovů

N / ( β_z k_f l_w ) ≤ R_wz γ_wz γ_c . (2) [121]

kde l_w – odhadovaná délka švu, která je o 10 mm menší než jeho plná délka; β _f и β _z — koeficienty akceptované při svařování ocelových prvků: s mezí kluzu do 580 MPa (5900 kgf/cm2) podle tabulky. 1 (34); s mezí kluzu nad 580 MPa (5900 kgf/cm2) bez ohledu na typ svařování, polohu švu a průměr svařovacího drátu β _f = 0,7 a β _z = 1; γ _wf и γ _wz — koeficienty provozních podmínek svařování rovné 1 ve všech případech, s výjimkou konstrukcí postavených v klimatických oblastech I ₁ , I ₂ ,II ₂ a II ₃ pro který γ _wf = 0, 8 5 pro svarový kov se standardním odporem R_wun = 410 MPa (4200 kgf/cm 2) a γ _wz = 0 pro všechny oceli.

Při svařování technologickými metodami zaměřenými na zvýšení produktivity navařování, které jsou doprovázeny poklesem hloubky průvaru (například svařování s prodlouženým prodloužením elektrody, s přímou polaritou stejnosměrného proudu, s použitím přídavného přídavného materiálu atd.) , doporučuje se vzít hodnoty koeficientů β _f = 0,7 a β _z = 1.

3. 4 (11.2). Pro koutové svary, jejichž rozměry jsou stanoveny v souladu s výpočtem, v prvcích vyrobených z oceli s mezí kluzu do 285 MPa (2900 kgf/cm2), by měly být použity elektrody nebo svařovací drát podle tabulky. 2 adj. 1 tohoto návodu, pro který je vypočtená únosnost ve smyku pro svarový kov R_wf mělo by toho být víc R_wz a při ručním svařování jsou alespoň 1,1krát vyšší než vypočtená smyková odolnost hranic roztavení kovu R_wz , ale nepřekračujte hodnoty R_wz β_z / β_f

v ocelových prvcích s mezí kluzu nad 285 MPa (2900 kgf/cm2) je povoleno používat elektrodové materiály, u kterých je podmínka splněna

Hodnoty koeficientů β _f и β _z se švem, mm

Automaticky, když d = 3-5

Automatické a poloautomatické, když d = 1-4

Spodní, horizontální, vertikální

Manuál; poloautomatický s pevným drátem d < 1 nebo plněný drát

Lodní dno, horizontální, vertikální, stropní

Poznámka: Hodnoty koeficientů odpovídají normálním svařovacím režimům.

Při výběru materiálů elektrod byste měli vzít v úvahu konstrukční skupiny a klimatické oblasti uvedené v tabulce. 55 (v příručce tabulka 1, příloha 1).

3.5. Levá strana výrazů (3) a (4) 1,1 R_wz < R_wf и R_wz < R_wf znamená nutnost používat elektrodové materiály, které poskytují svarovému kovu vysokou pevnost. Pravá strana těchto výrazů R_wf ≤ R_wz β_z / β_f označuje horní hranici hodnoty R_wf , nad kterým je zvýšení pevnosti svarového kovu nepraktické, protože únosnost spoje bude určena průřezem tavné hranice podél kovu.

Při navrhování svarových spojů jsou možné výjimky z požadavků uvedených ve výrazech (3) a (4), které jsou dány diskrétností hodnot parametrů v nich obsažených, omezeným rozsahem svařovacích drátů pro mechanizované svařování a podmínky organizace výroby. Proto je v některých případech pro designové koutové svary vhodné použít svařovací drát, ve kterém R_wf ≤ R_wz β_z / β_f .

3.6. V závislosti na hodnotách R_{wf ,} R_wz и β_f , charakterizující spojení s koutovými svary, je pevnost jedné ze dvou konstrukčních částí menší než pevnost druhé části. Proto pro výpočet takového spojení pro smyk (podmíněné) stačí zkontrolovat méně pevný úsek. Návrhové úseky, u kterých by se měla v závislosti na parametrech kontrolovat pevnost spojů s koutovými svary R_{wun ,} R_un и β_f , jsou uvedeny v tabulce. 2 (pro stavby ve všech klimatických oblastech kromě I ₁ , I ₂ ,II ₂ ,II ₃ ) a tabulka. 3 (pro stavby v klimatických oblastech I ₁ , I ₂ ,II ₂ ,II ₃ ).

Poznámka: Kurzy β _f и β _z jsou spojeny závislostí, proto v tabulce. hodnoty 2 a 3 β _z nejsou dány.

3.7. Maximální síly pro svarové spoje s koutovými svary pro nejběžnější kombinace materiálů elektrod, podmínek svařování a svarových ramen jsou uvedeny v tabulce. 1 a 2 adj. 2.

3.8. Výpočet svarových spojů s koutovými svary pro působení momentu, pro současné působení sil a momentu, jakož i spojů pásů s koutovými svary v kompozitních I-nosnících by měl být proveden podél dvou sekcí v souladu s požadavky kapitoly. 11.3, 11.5 a 11 1 kapitol SNiP II-6-23. V tomto případě obecně výpočtové vzorce představují srovnání napětí vznikajících působením sil v návrhovém řezu podél švu (τ _f ) a hranice fúze kovů (τ _z ), s odpovídajícími návrhovými odpory zohledňujícími koeficienty provozních podmínek:

R_un = 345 (3500)

R_un = 355 (3600)

Délka svaru je jedním z parametrů, který ovlivňuje pevnost celého spoje. Při výpočtu spoje je nutné vzít v úvahu mnoho faktorů: typ kovu, hmotnost svařovaných dílů, napětí atd. Teprve poté lze určit délku a další charakteristiky.

V závislosti na typu dílů a způsobu jejich spojení se budou přístupy k výpočtu délky lišit. V našem článku vám řekneme, jak vypočítat tento parametr, co ovlivňuje výpočty a jaké požadavky jsou uloženy v předpisech.

Požadavky na parametry svaru

Aby byly všechny díly vzájemně spojeny v souladu s normou a podle určité technologie, je nutné konstruktivně navrhnout samotný svarový spoj.

Je třeba si uvědomit, že čím menší je objem svařování v samotné konstrukci, tím menší jsou deformace svařování při použití švů nejmenší tloušťky. Tyto indikátory lze určit pomocí výpočtů nebo konstrukčních úvah.

Pro lepší provedení práce nedovolte, aby byly švy blízko sebe a švy tvořily uzavřené obrysy. Kromě toho stojí za to vyhnout se příčné orientaci švů v tyči, která vytváří tahové napětí v případech, kdy jsou konce tyče fixovány, aby se zabránilo posunutí během svařování.

Svařované spoje nosníků jsou provedeny na konci, bez překrytí. Jsou možné dvě možnosti svařování:

• Oboustranné s plnou penetrací.
• Jednostranné s kořenovým navařením nebo na rozpěrkách.

V tomto případě jsou konce vyvedeny na technologické pásy, řezány a očištěny.

Tabulka ukazuje účel nohy koutového svaru:

Rameno koutového svaru by nemělo být vyšší než 1,2 t, kde t je tloušťka nejtenčího prvku spoje.

Odhadovaná délka koutového svaru by neměla být menší než 4 kf (4 ramena svaru) a menší než 40 mm.

Přesah by neměl být menší než 5násobek tloušťky nejtenčího svařovaného prvku.

Největší hodnota bočních svarů by neměla překročit 85βfkf, protože skutečné napětí po délce svaru bude nerovnoměrné a některé oblasti podél okrajů mohou vykazovat přepětí a oblasti uprostřed budou naopak podpětí ve srovnání s vypočítaná hodnota. To neplatí pro ty typy švů, u kterých se síla vyskytuje po celé délce, například v pasových švech nosníků.

Svařování příliš tlustého a příliš tenkého kovu se nedoporučuje, protože napětí může způsobit ohnutí tenkého kovu.

Metody výpočtu délky svaru a dalších parametrů spoje

Při výpočtu délky svaru je nejprve nutné odstranit nebo minimalizovat chyby parametrů, které ovlivňují pevnost spoje. Především je to indikátor stlačení a napětí kovu. K určení tohoto procesu potřebujete vzorec:

Yс – koeficient zobrazující podmínky na pracovišti. Tento ukazatel je považován za obecně uznávaný a lze jej nalézt v odpovídajících tabulkách. Do vzorce je nutné dosadit požadovaný ukazatel.

Rу – index odolnosti kovu, který zohledňuje jeho tekutost. Lze jej nalézt ve specializovaných referenčních knihách.

Ru – druhý indikátor odolnosti kovu. Lze jej nalézt v referenčních knihách.

N – ukazatel maximálního povoleného zatížení spoje.

T – hodnota nejtenčí tloušťky stěny svařovaných dílů.

Lw — maximální délka svaru. Při výpočtu je nutné tento parametr snížit o 2t.

Rwу – odpor, který závisí na maximální pevnosti spoje.

Při svařování různých kovů je nutné vzít indikátory Ru a Ry kovu, který bude méně odolný. Totéž se provádí, když je nutné vypočítat délku svarového švu na řez.

Při vývoji kovových konstrukcí je hlavní věcí vzít v úvahu nejen požadavky a bezpečnostní normy svarového spoje, ale také jeho přípustnou úroveň zatížení. Pokud je nutné vytvořit několik svarových spojů, je důležité je správně rozmístit. Svařovací zatížení musí být rovnoměrně rozloženo mezi každý spoj.

Parametry připojení jsou vypočteny pomocí matematických výpočtů. Pokud se konečný výsledek ukáže jako neuspokojivý a nevhodný, pak je třeba provést změny v návrhu a následně přepočítat.

Přípustná délka svarového švu pro roztržení je určena s ohledem na sílu směřující k těžišti. Je vybrán úsek s vysokým stupněm nebezpečí a výpočty jsou provedeny pomocí tohoto vzorce:

Typ kovu v tomto případě neovlivní pevnost švu, ale každý indikátor uvedený ve vzorci ano. v něm:

N – maximální ukazatel síly vyvíjející tlak na kloub.

ßf, ßz – koeficienty z referenčních tabulek, jejichž hodnota nebude záviset na typu svařovaných kovů. Typicky ßz = 1 a ßf = 0,7.

Rwf – hodnota smykové odolnosti. Tento ukazatel je převzat z referenčních knih a tabulek GOST.

Rwz – indikátor odporu podél linie svaru. Hodnoty lze nalézt v referenčních knihách.

Ywf – korekční faktor, jehož indikátor závisí na odporu kovu. Pokud je například pro kov indikátor 4 200 kgf/cm², pak se korekční faktor bude rovnat 0,85.

С – ukazatel koeficientu podmínek pracovního prostředí. Odpovídající hodnoty lze nalézt v referenční knize.

Kf – tloušťka spoje podél tavné linie.

Lw – celková délka spoje snížena o 10 mm.

U přeplátovaných spojů se bere v úvahu poloha v prostoru a typ svarového spoje, protože samotný spoj může být rohový, boční nebo čelní. Provedené výpočty umožňují nejen získat údaje o minimální přípustné svařovací ploše, ale také ukazatele týkající se návrhové pevnosti spojových linií.

Pro výpočet svařovací plochy se jako základ bere výška podmíněného trojúhelníkového švu. Při ručním svařování bude tato hodnota rovna 0,7 za předpokladu, že nohy jsou stejné. Pokud je práce prováděna automatickými nebo poloautomatickými zařízeními, bude stupeň zahřívání kovu větší a koeficient se odpovídajícím způsobem změní. Ukazatele musí být převzaty z referenčních tabulek.

Výpočet délky svaru na základě hmotnosti kovu

Pro výpočet délky svaru existuje určitý vzorec, který koreluje hmotnost návaru a délku jednoho metru svaru.

Vzorec vypadá takto:

L – délka spoje, G – hmotnost naneseného kovu, F – průřezová plocha, Y – indikátor měrné hmotnosti přísady.

Získané hodnoty se vynásobí metry stanovenými měřením. Pro správnost výpočtů je nejlepší se nejprve podívat na názorný příklad, ve kterém se počítá délka svaru.

Je důležité si uvědomit, že neexistuje jediný vzorec, který by poskytoval 5% přesný výsledek. Při nákupu materiálu vždy nechte 7-XNUMX% jako rezervu. Zkušení svářeči mohou ušetřit na přísadách, ale to vyžaduje patřičnou zručnost.

Výpočet délky svarového ramene

Těžké předměty ke svařování, jako jsou kovové konstrukce a automobily, musí odolat vysokému zatížení, takže pro kvalitní spojení je nesmírně důležité provést přesné výpočty, které zohlední všechny parametry. Jedním z nich je stehová noha (K).

Svarové rameno je jednou ze stran největšího podmíněného trojúhelníku se stejnými stranami, které lze vepsat do průřezu spoje (GOST R ISO 17659-2009, která vstoupila v platnost 01.07.2010. července XNUMX). Tuto stranu lze měřit na základě rozměrů svařovaných prvků.

Při výběru strany je důležité zvážit velikost obrobků, jejich polohu a typ svařování. Výběr se provádí pro každý prvek, ale je posuzován obecně. Je přijatelné použít šablonu pro měření v domácnosti.

Spojení bude pevné, pokud budou mít stejné strany trojúhelníku stejnou délku. Relevantní pro prvky umístěné pod úhlem 90°.

Typy připojení:

• tupo (bez zkosených hran, s jednostranným, se zkosením ve tvaru V, X, zakřivené);
• konec;
• překrytí;
• roh (úhel od 30°, jednostranný, oboustranný bez zkosených hran, s jedním nebo dvěma úkosy);
• Tvar T (ostrý nebo přímý úhel, jednostranný, oboustranný, bez zkosených hran, s jedním nebo dvěma úkosy).

Délku svarového ramene v závislosti na tloušťce materiálu je možné vypočítat pouze pro tři typy svarů: koutový, T-spoj a přesah. Takové výpočty musí být prováděny při práci v průmyslovém sektoru. Na ukazateli těchto výpočtů závisí pevnost spoje, spotřeba drátu a jeho průměr.

Buďte opatrní! Pokud je strana trojúhelníku dlouhá, v důsledku větší plochy ohřevu se zvýší objem spotřeby tekutého kovu a přísad, což znamená, že existuje možnost deformace produktu.

Při svařování dílů různých velikostí se bere v úvahu i délka nohy. Všechny výpočty jsou založeny na nižších hodnotách.

Objem uloženého kovu se bude rovnat čtverci nohy. Například se zvýšením K o 1 mm a délkou svaru 10 mm se spotřeba drátu zvýší o 20 %. Pro překrývající se materiály o tloušťce do 4 mm je K = 4. Pokud je tato hodnota větší, vezme se 40 % tloušťky a přidají se další 2 mm.

Rohové svarové spoje jsou:

• normální (bez konvexnosti nebo konkávnosti) – K se bude rovnat tloušťce kovu;
• konkávní – K = 0,85;
• konvexní – K= s × cos45°, kde s je šířka křižovatky, cos45° = 0,7071;
• speciální (trojúhelník není rovnoramenný).

Při výpočtu délky svarového ramene hraje mimo jiné důležitou roli způsob svařování a tekutost svařovaného materiálu.

Získaný výsledek musí být zkontrolován podle požadavků GOST 11534-75 a GOST 5264-80 nebo referenčních materiálů.

Doma, pro správné svařování, musíte nainstalovat stranu trojúhelníku, která bude o 1–1,5 mm tlustší než tloušťka. Indikátor můžete určit také pomocí tabulky.

Pamatujte, že K je vždy menší než tloušťka nejtenčí části vynásobená 1,2. Délka svaru nesmí být menší než K krát 4.

Všechny výpočty jsou zpravidla zcela podmíněné, protože v praxi vycházejí z následujících předpokladů:

• zatížení je rozloženo rovnoměrně po celé délce uloženého plniva;
• zničení je možné pouze přes vrstvu přísady rovnající se 0,7 K.

Ve skutečnosti je účelem konstrukčních výpočtů určit nejvhodnější rozměry svaru pro danou hodnotu prodloužení a axiálního napětí.

Optimální délku uloženého plniva na základě tahového zatížení lze určit pomocí následujícího jednoduchého vzorce:

L – délka křižovatky;

F – plánované skutečné zatížení přípojky;

ρ – přípustné zatížení přípojky.

Optimální délka pro axiální napětí:

Z tohoto vzorce můžeme odvodit vzorec pro výpočet K pro uloženou délku výplně 1 m:

K bude tedy zcela záviset na velikosti dovoleného zatížení.

Přípustná zatížení týkající se tlaku, tahu a smyku pro různé metody svařování lze nalézt ve specializovaných tabulkách a referenčních knihách.

Důležité aspekty při zpracování projektové dokumentace:

1. Rozhodujeme o volbě metody, typu svařování a značce elektrody.
2. Najdeme normu přípustného zatížení.
3. Vypočítáme délku svarového švu a osové napětí.
4. Zkonstruujeme výkres spoje materiálů.
5. Uvádíme rozměry svařovaných prvků a technické ukazatele.

Pro zlepšení kvality svařování a minimalizaci zbytečných nákladů při zpracování projektové dokumentace je nutné určit přesnou délku svarového ramene z materiálu a optimální délku svaru.

doporučené články

• Typy svarů: rozdíly od spojů a popisy odrůd
• Jak se kovy liší od nekovů: fyzikální a chemické vlastnosti
• Ocel X12MF: vlastnosti, složení, výroba

Hlavní věcí je získat silné a kvalitní připojení za minimální náklady.

Tento ukazatel hraje rozhodující roli ve výrobním sektoru průmyslových podniků, které vyrábějí silné kovové konstrukce. Během provozu musí vydržet velké zatížení.

Délka svarového švu je jednou z nejdůležitějších charakteristik, která určuje hlavní parametry hotového výrobku. Každý řemeslník musí vědět, jak správně vypočítat tento ukazatel, aby byla práce prováděna efektivně a spolehlivě.

Vedoucí obchodního oddělení