Угловой шов: пересчёт a и z и несущая способность
Два обозначения одного шва, которые постоянно путают в цеху, и цена этой путаницы. Плюс проверка: сколько такой шов вообще держит и не наварили ли вы лишнего.
Геометрия
Угловой шов в сечении — треугольник. У него есть катеты (стороны, лежащие на деталях) и высота, опущенная из вершины на гипотенузу. Эта высота и называется расчётной: она проходит через самое тонкое место шва, и именно по ней шов разрушается.
a = z / √2 ≈ 0,707 · z— из катета в расчётную высотуz = a · √2 ≈ 1,414 · a— обратно
В обозначении на чертеже перед числом стоит буква: a — расчётная высота, z — катет. Буквы нет — уточняйте у конструктора, а не угадывайте.
Шов a6 и шов z6 — это не одно и то же. У первого расчётная высота 6 мм и катет 8,5; у второго катет 6 и расчётная высота 4,2. По несущей способности разница в полтора раза, по массе наплавленного металла — вдвое. Именно на этом месте чаще всего расходятся чертёж и то, что стоит в цеху.
Несущая способность
Расчёт ведётся по упрощённому методу EN 1993-1-8:
fvw,d = fu / (√3 · βw · γM2),
где γM2 = 1,25
| Сталь | fu, Н/мм² | βw | fvw,d, Н/мм² |
|---|---|---|---|
| S235 | 360 | 0,80 | 208 |
| S275 | 430 | 0,85 | 234 |
| S355 | 490 | 0,90 | 251 |
| S420 | 520 | 1,00 | 240 |
| S460 | 540 | 1,00 | 249 |
Обратите внимание на S420 и S460: коэффициент корреляции растёт быстрее прочности, поэтому расчётное сопротивление шва у них не выше, чем у S355. Переход на более прочную сталь сам по себе швы не усиливает.
Разумные границы
- Меньше 3 мм шов практически не назначают: он остывает слишком быстро, плохо проваривается и склонен к трещинам.
- Больше 0,7 от толщины тонкой детали шов не нужен — прочнее основного металла он не сделает.
- Многопроходный шов при расчётной высоте свыше примерно 6 мм: за один проход столько наплавить трудно, а попытка приводит к подрезам и наплывам.
Сколько металла уйдёт на выбранный катет и во что это обойдётся, считает калькулятор стоимости шва. Допустимые отклонения геометрии — в калькуляторе ISO 5817.
Частые вопросы
Чем катет z отличается от расчётной высоты a?
Катет — это сторона треугольника шва, то, что видно и что меряют шаблоном. Расчётная высота — высота этого треугольника от корня до лица, то есть самое тонкое место, по которому шов и работает. Для равнобокого шва a = z / √2 ≈ 0,7·z. Ошибка на этом переходе стоит дорого: шов «a6» и шов «z6» отличаются по несущей способности в полтора раза.
В чертеже написано a5 — какой катет мне варить?
Катет 7 мм: z = a · √2 = 5 · 1,41 ≈ 7,1. Округляйте вверх, а не вниз. Если в чертеже стоит z5, то расчётная высота всего 3,5 мм — это другой шов.
Почему нельзя просто наварить шов побольше?
Потому что за порогом примерно 0,7 от толщины детали шов перестаёт быть слабым звеном: рвётся уже основной металл, и добавленный металл ничего не даёт. Зато он даёт лишние деформации, лишний расход и лишние часы. Избыточный катет — самая частая и самая незаметная статья перерасхода в цеху.
Можно ли по этому расчёту проектировать?
Нет. Здесь считается сопротивление шва по упрощённому методу EN 1993-1-8 при нагрузке вдоль шва. Реальный узел нагружен сложнее, там есть эксцентриситет, изгиб и комбинация составляющих напряжений, и это работа конструктора. Пользуйтесь расчётом для проверки порядка величин и для пересчёта a ↔ z.
Обновлено: