Кутовий шов: перерахунок a і z та несуча здатність
Два позначення одного шва, які постійно плутають у цеху, і ціна цієї плутанини. Плюс перевірка: скільки такий шов узагалі тримає і чи не наварили ви зайвого.
Геометрія
Кутовий шов у перерізі — трикутник. У нього є катети (сторони, що лежать на деталях) і висота, опущена з вершини на гіпотенузу. Ця висота й називається розрахунковою: вона проходить через найтонше місце шва, і саме за нею шов руйнується.
a = z / √2 ≈ 0,707 · z— з катета в розрахункову висотуz = a · √2 ≈ 1,414 · a— назад
У позначенні на кресленні перед числом стоїть літера: a — розрахункова висота, z — катет. Літери немає — уточнюйте в конструктора, а не вгадуйте.
Шов a6 і шов z6 — це не одне й те саме. У першого розрахункова висота 6 мм і катет 8,5; у другого катет 6 і розрахункова висота 4,2. За несучою здатністю різниця в півтора рази, за масою наплавленого металу — удвічі. Саме в цьому місці найчастіше розходяться креслення й те, що стоїть у цеху.
Несуча здатність
Розрахунок ведеться за спрощеним методом EN 1993-1-8:
fvw,d = fu / (√3 · βw · γM2),
де 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 |
Зверніть увагу на S420 і S460: коефіцієнт кореляції зростає швидше за міцність, тому розрахунковий опір шва в них не вищий, ніж у S355. Перехід на міцнішу сталь сам собою шви не підсилює.
Розумні межі
- Менше 3 мм шов практично не призначають: він охолоджується надто швидко, погано проварюється й схильний до тріщин.
- Більше 0,7 від товщини тонкої деталі шов не потрібен — міцнішим за основний метал він не стане.
- Багатопрохідний шов за розрахункової висоти понад приблизно 6 мм: за один прохід стільки наплавити важко, а спроба призводить до підрізів і напливів.
Скільки металу піде на обраний катет і у що це обійдеться, рахує калькулятор вартості шва. Допустимі відхилення геометрії — у калькуляторі ISO 5817.
Часті питання
Чим катет z відрізняється від розрахункової висоти a?
Катет — це сторона трикутника шва, те, що видно і що міряють шаблоном. Розрахункова висота — висота цього трикутника від кореня до лиця, тобто найтонше місце, яким шов і працює. Для рівнобокого шва a = z / √2 ≈ 0,7·z. Помилка на цьому переході коштує дорого: шов «a6» і шов «z6» відрізняються за несучою здатністю в півтора рази.
У кресленні написано a5 — який катет мені варити?
Катет 7 мм: z = a · √2 = 5 · 1,41 ≈ 7,1. Округлюйте вгору, а не вниз. Якщо в кресленні стоїть z5, то розрахункова висота лише 3,5 мм — це інший шов.
Чому не можна просто наварити шов більший?
Тому що за порогом приблизно 0,7 від товщини деталі шов перестає бути слабкою ланкою: рветься вже основний метал, і доданий метал нічого не дає. Зате він дає зайві деформації, зайві витрати й зайві години. Надлишковий катет — найчастіша й найнепомітніша стаття перевитрати в цеху.
Чи можна за цим розрахунком проєктувати?
Ні. Тут рахується опір шва за спрощеним методом EN 1993-1-8 за навантаження вздовж шва. Реальний вузол навантажений складніше, там є ексцентриситет, згин і комбінація складових напружень, і це робота конструктора. Користуйтеся розрахунком для перевірки порядку величин і для перерахунку a ↔ z.
Оновлено: