Obloukové svařování, Výpočet pevnosti svaru

Ve svarových spojích jsou některé švy pracovními švy a některé jsou spojovacími švy (obr. 60). Pracovní švy jsou švy, které nesou zatížení od vnějších sil. Pokud selže pracovní šev, může selhat i svarový spoj. Spojky jsou švy, které slouží ke spojení několika konstrukčních prvků (například pásů), které nesou hlavní zatížení. Deponovaný kov spojovacích svarů se deformuje spolu s obecným kovem prvků spojených tímto svarem. Pokud spojovací šev selže, spojení může stále fungovat, protože zatížení je neseno prvky základního kovu. Pro pevnost se počítají pouze pracovní švy.

Pevnost svarového spoje nesmí být nižší než pevnost základního kovu.

Pevnost svarového spoje je charakterizována velikostí skutečných napětí vznikajících v něm od působících sil. Aby byl spoj pevný, musí být skutečná napětí nižší než ta, při kterých selže svarový kov. Napětí akceptovaná ve výpočtu se nazývají vypočítaná a jsou označena st.

Návrhové napětí, tedy napětí od návrhových sil, by nemělo překročit návrhový odpor kovu R. tzn. σ ≤ R

Hodnota vypočtených odporů (napětí) je regulována normami stanovenými pro určité konstrukce v závislosti na jejich účelu, použitém kovu, provozních podmínkách, metodách ovládání atd.

Návrhové napětí je vždy pod mezí kluzu daného kovu. Poměr meze kluzu σ_т navrhnout napětí σ tzv. bezpečnostní rezerva.

n_з = σ_T/σ

kde n_з — míra bezpečnosti.

U ocelových výrobků je součinitel bezpečnosti pro mez kluzu obvykle roven n_з= 1,2-1,6. U kovů, které nemají jasně definovanou mez kluzu, se bezpečnostní rozpětí určuje ve vztahu k pevnosti v tahu o_в. V tomto případě je bezpečnostní rezerva obvykle n_з = 3 – 4.

Vypočtený kovový odpor tupých svarů R_с St, brané při výpočtu svarů ocelových stavebních konstrukcí, se řídí „Stavebními předpisy a pravidly“. Podle těchto norem je pro ruční, poloautomatické a automatické svařování tupých svarů oceli St3 a St4 hodnota R_с sv při natažení se rovná:

— pro konvenční metody kontroly švů (externí kontrola a měření) R_с St = 1800 kgf/cm2;

— pro pokročilé kontrolní metody (rentgen a gamagrafie, ultrazvuková a magnetická detekce defektů atd.) R_с St = 2100 kgf/cm 2,

– při řezání R_с St = 1300 kgf/cm2.

Při svařování koutových svarů St3 a St4 pomocí specifikovaných metod se R bere pro všechny typy řízení_с St = 1500 kgf/cm 2 (pro tlak, tah a smyk).

Pevnost tupého svaru se vypočítá pomocí vzorce N = R_с St. _*S_*l

kde N je maximální přípustná efektivní návrhová síla, kgf;

R_с sv – vypočtená pevnost v tahu pro svarový kov, kgf/cm 2 ;

S – tloušťka kovu v konstrukční části, cm; l — délka švu, cm.

Například, pokud R_с St = 1800 kgf/cm2; S = 1 cm, l = 20 cm, pak může takový šev bezpečně pracovat při největší síle rovné N = 1800_*1_*20 = 36000 kgf.

Pevnost předních koutových svarů se vypočítá pomocí vzorce N = 0,7_*K_*R_у St.

kde K je výška švu, cm;

R_у sv – vypočtená únosnost ve smyku v koutovém svaru, kgf/cm 2 ;

I – délka švu, cm.

Pevnost koutových svarů se vypočítá podle vzorce N = 2_*0,7_*К_*R_у St.

Příklad: Je nutné vypočítat koutový boční svar. Efektivní síla N=6000kgf; šev noha K=0,8 cm; s přihlédnutím k vypočtené smykové odolnosti R_у St = 1500 kgf/cm 2, požadovanou délku švu určíme pomocí vzorce:

Obrázek vpravo ukazuje označení pro výpočet švů pro pevnost.

Je třeba také poznamenat: po délce bočního svaru jsou napětí rozložena nerovnoměrně a jejich maximální hodnota nastává na konci švu na straně, kde působí síla. Proto se při výpočtu pevnosti bočního švu bere návrhová délka švu ne více než 50 stop.

Autor: Správa

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Svarové švy jsou oblasti spojení mezi kovovými částmi nebo obrobky, ke kterým dochází během krystalizace nebo krystalizace a deformace roztaveného kovu v důsledku vystavení elektrickému oblouku, plazmatu nebo laseru.

Svar je trvalé spojení, jehož hlavním účelem je zajistit pevnost a tuhost celé konstrukce. Specialisté společnosti Proflazermet LLC provedou svarové švy jakékoli složitosti v povinném souladu s aktuálními průmyslovými normami a regulačními dokumenty pro svarové spoje jakéhokoli typu.

Z čeho se skládá svarový spoj?

Každý svarový spoj obsahuje několik zón, které jsou od sebe zcela jasně odlišeny a lze je vysledovat při podrobném studiu.

Hlavní části spojení:

• Vlastní svar nebo zóna nanášení kovu, která vzniká roztavením základního kovu svařovaných obrobků nebo přitavením svarového kovu ke kovu obrobků. Tato zóna je kontinuálně litá struktura, která se vyznačuje zvýšenou tvrdostí, často se v této zóně vyskytují některé povrchové vady, které se objevují pod vlivem kyslíku, zbytků svařovacího tavidla atd.
• Tavná zóna se nachází na rozhraní svaru a základního kovu. Velikost této zóny je v některých případech až 50 % celkové velikosti svarového spoje a je dána parametry obrobků, především jejich tloušťkou. Kromě základního kovu může tato zóna obsahovat intermetalické sloučeniny C a N, karbid W, Cr, Fe a také jejich dusitany.
• Tepelně ovlivněná zóna je část spoje, která byla vystavena teplu a také deformaci v důsledku ohřevu, ale nebyla vystavena tavení.
• Přechodová zóna k základnímu kovu a základnímu kovu samotnému. V přechodové zóně svaru lze pozorovat projevy různých strukturních přeměn kovu vlivem teploty. V závislosti na jakosti oceli lze v této zóně detekovat: austenit – při svařování dílů z nerezové oceli; martenzit – při svařování nástrojové oceli. Také v této zóně mohou být troostitické struktury charakteristické pro slitiny železa a uhlíku, jako je ocel a litina; zadržený austenit a perlit, což je eutektikum dvou fází – feritu a cementitu. Mohou být také pozorovány další konstrukční prvky, které se objevují v přítomnosti teplotních skoků s malou amplitudou. Strukturální homogenita určuje trvanlivost svaru, proto je důležité svary pravidelně sledovat.

Jak vypadá šev pod mikroskopem?

Ke studiu mikrostruktur svarů se používají metalografické mikroskopy, mikrorentgenové spektrální přístroje a další analytická zařízení. Nejčastěji se studium oblasti svarového spoje provádí ve speciálním přípravku – mikrořezu. Mikrořez má leštěný hladký povrch, který je předmětem studia. Je důležité zabránit přehřátí vzorku během procesu přípravy, protože to často vede ke změnám ve struktuře kovu, vyjádřeným s různým stupněm intenzity. Vyleštěný řez, omytý od zbytků abraziva a důkladně vysušený, se pod mikroskopem zkoumá dvakrát: před leptáním a po leptání. Leptání umožňuje identifikovat všechny rysy kovové konstrukce a ukázat je. V závislosti na typu analyzovaného kovu se zvolí optimální leptadlo, například 4-5% roztok HNO₃ v alkoholu.

Struktura svaru je vždy ovlivněna různými parametry (například rychlostí) ochlazování kovu. Zóna svaru má často sloupcovitou nebo dendritovou strukturu, jak je vidět na fotografii.

Za zmínku stojí, že pro jednovrstvé svary je typičtější hrubá sloupová struktura. Při provádění svarového spoje v několika přístupech je odlévaná struktura pozorována pouze v horní vrstvě svaru, spodní vrstvy jsou při vrtání více nadložních vrstev opakovaně vystaveny tepelnému působení, v důsledku čehož se mění i jejich struktura.

Klasifikace svarů

Svarové spoje jsou klasifikovány podle různých parametrů.

Podle umístění švu se rozlišují spojení:

• horizontální;
• nakloněný,
• vertikální,
• nižší. Stojí za zmínku, že tento typ švů je nejodolnější a nejjednodušší na výrobu. Díky této možnosti kov optimálně vyplní všechny mezery spojení a proudí do nich pod vlivem gravitace. Tento typ svařovacího spojení lze provádět samostatně i nezávisle.

Další zásada pro klasifikaci svarů je podle jejich konstrukčních vlastností. V této kategorii můžeme vyzdvihnout:

• Spoje na tupo. Takové spojení se nejčastěji provádí jednostranným řezáním hran o tloušťce obrobku do 4 mm, oboustranným tvarovým řezáním U/V o tloušťce do 10 mm. Pokud tloušťka dílu přesahuje 10 mm, použije se drážka ve tvaru X. Spojení je poměrně silné.
• Přeplátovaný spoj se používá, když není dostatek místa pro konvenční svar. Tloušťka svařovaných dílů není větší než 10 mm. Jednou z možností přeplátovaného spoje je štěrbinový spoj.
• Rohové spoje mohou být koncové nebo loďkovité. Rohové spoje jsou svařovány na obou stranách, pokud nejsou dodržena pravidla pro vytvoření spoje, existuje nebezpečí protavení kovu přilehlého povrchu švu.
• T-spoje jsou nejkomplexnější možností spojování obrobků, vyžadují vysokou kvalifikaci mistra svářeče. U tohoto způsobu svařování je pravděpodobnost defektu mnohem vyšší než u jiných typů spojů. Spojení se provádí v několika průchodech.
• Spoje provedené nýty jsou optimální za předpokladu, že nejsou kladeny žádné požadavky na těsnost spoje. Po svaření obrobků se spoj brousí.

Parametry pro nekoutové svary

Základní parametry svařovacího spoje:

• šířka spoje – e, tento parametr představuje vzdálenost mezi patrnými čárami natavení na líci svarového spoje;
• konvexita svaru – q, je to vzdálenost mezi rovinou procházející hranicí svaru s obecným kovem a nejvyšším vyčnívajícím bodem svarového spoje;
• hloubka průniku – h, jedná se o maximální hloubku roztavení kovu a také svařovaných prvků švu;
• tloušťka svaru – c je součet konvexity švu a hloubky průniku;
• mezera – b je vzdálenost od konce jednoho svařovaného prvku k druhému. Mezera může být 0-5 mm v závislosti na tloušťce kovu;
• tloušťka svařovaného kovu – S.

Pro stanovení parametrů svaru existují i ​​takové pokročilejší charakteristiky: koeficient tvaru svaru (přípustné meze hodnoty 0,8-4); koeficient konvexnosti svarového spoje (rozsah 7-10).

Důležité je následující. Pro získání optimální hloubky průvaru a šířky svaru je důležité velmi přesně zvolit způsob a režim svařování s přihlédnutím k parametrům svařovaných obrobků.

Parametry koutového svaru

U koutových svarů jsou také identifikovány geometrické parametry, které určují technologické vlastnosti spoje:

• svarové rameno – k určuje nejkratší vzdálenost od povrchu jednoho obrobku k linii spoje na druhém obrobku;
• konvexita švu – q je obdobný parametru u nerohových spojů;
• vypočítaná výška švu – p délka kolmice od bodu maximálního průvaru na spoji svařovaných dílů k přeponě největšího pravoúhlého trojúhelníku, který je vepsán do vnější části koutového svaru;
• tloušťka svaru – a představuje vzdálenost od místa maximálního průvaru k povrchu svaru. Pokud je šev konkávní, stojí za to zvážit úroveň konkávnosti.

Parametry koutového svaru jsou uvedeny na obrázku níže.

Kontrola kvality svaru

Optimální parametry svaru: typ spoje, tloušťka a výška svaru jsou určeny několika parametry. Zejména to, jak silné spojení je požadováno a jak tlusté jsou obrobky.

K posouzení kvality svarového spoje lze použít následující metody regulované GOST:

• kontrola vnější prohlídkou přípojky na závady;
• Rentgenové skenování k identifikaci pórů, strusek nebo oblastí s nedostatečným průnikem;
• kontrola tvrdosti spoje;
• studium pomocí metalografického mikroskopu;
• metoda chemických reakcí a další.

Svářečské práce ve společnosti Proflazermet LLC

Jednou z činností společnosti Proflazermet LLC je svařování. Specialisté společnosti mají potřebnou kvalifikaci a schvalovací skupinu pro provádění svářečských prací jakékoli složitosti. Spolehlivost a trvanlivost svařované konstrukce zajistí svarové spoje provedené řemeslníky společnosti. Veškeré práce se provádějí v souladu s aktuálními regulačními dokumenty pro tento typ práce: GOST, průmyslové normy, průmyslové metody. Svářečské práce si můžete objednat na telefonním čísle +7 (495) 928-96-58 nebo +7-800-772-32-83, nebo si na webu vyžádejte odhad nákladů na služby. Dále provádíme ohýbání kovů a řezání kovů laserem.