Что такое катет сварочного шва и как он измеряется?

Сварной шов измеряется значениями нескольких параметров. Кроме высоты, глубины и ширины провара, существует не менее важная составляющая – катет сварного шва.

Сварочный шов в поперечном срезе – по сути, треугольник с кривыми, выпуклыми сторонами наружу. Высота шва – расстояние от плоскости свариваемых конструкций, с той стороны, откуда идёт провар, до верхушки (центральной точки наплыва). Ширина – фактически расстояние между параллельными его кромками, где сам шов переходит в материал (сплав или металл) свариваемых листов, профилей, уголков и т. д. Глубина – расстояние от плоскости, в которой лежат состыкованные по краю, свариваемые металлические поверхности, до крайней (нижней) точки, до которой добралась расплавляемая в процессе сварки сталь стержня электрода.

Чтобы было до конца ясно, обратимся к школьному курсу геометрии. Катет – сторона треугольника, в котором обязательно присутствует прямой угол. Под этим углом и стыкуются края свариваемых деталей. В сварочном деле чаще используют катет вертикальной, а не горизонтальной стороны. Она является прилежащей к прямому углу стороной воображаемого треугольника сварного шва в поперечном разрезе. Простыми словами, катет сварного шва – расстояние от плоскости соприкосновения краёв (граней) деталей до верхней точки (по вертикали), до которой добралась расплавленная при сварке электродная сталь, смешиваемая с поверхностным слоем стали верхней примыкающей детали. Но катет не менее легко рассчитать для соединений в виде тавра или нахлёста (две плоские детали, чьи стыкующиеся рёбра разнесены).

Определение катета сварного шва сочетается с условием теоремы Пифагора, гласящей, что квадрат значения гипотенузы (по сути, шов без усиления, чья косая грань в идеале ровная) равен сумме квадратов значений катетов. Здесь используется правило равнобедренного треугольника с прямым углом – и верхний, и нижний катеты, если смотреть на поперечный разрез шва, одинаковы. Точный, ровный шов без усиления может быть исполнен на конвейере – человеку сделать такой шов сложно: в большинстве случаев даже многоопытному сварщику удастся шов с усилением (наплывом) или ослаблением (вмятиной), а не «срезанный».

Для вычисления значения катета измерьте ширину шва. Косинус половины прямого угла равен 0,7. Например, когда ширина валика равна 3 мм (шов сварен посредством прямого ведения электрода с такой же толщиной стержня), катет шва равен 2,1 мм. В исключительных случаях, где требуется, к примеру, катет не равнобедренного (в том числе и египетского) треугольника, расчёт осуществляется по меняющемуся углу.

Существует и другой метод расчёта катета: квадрат его значения соизмерим объёму расплавляемой электродной стали. В общем и целом, катет шва определяется по ГОСТам 11534-75 и 5264-80. Например, когда катет возрастает на 1 мм при длине шва в 10 мм, расход электродной стали (по объёму) больше на 1/5 от первоначального значения. При сварке деталей с толщиной стали до 4 мм внахлёст катет выбирается таким же. Большие значения выбираются по 40% толщины стали, к которым дополнительно прибавляют 2 мм.

При сварке, к примеру, полос стали в тавр (Т-образную деталь), катеты сварных швов должны быть одинаковыми с обеих сторон.

Таблица размеров катета в зависимости от иных параметров шва и метода сварки позволит точно рассчитать его величину.

Она позволит избавиться от пересчёта – здесь приводится большинство типовых значений катета.

Значение катета сварного шва выбирается по характеристикам свариваемых деталей: толщина листовой стали, уголка или профиля, диаметр арматурных прутов, размеры привариваемых болтов, гаек, шпилек, комплектов шайб и т. д. Есть отдельно оговоренные ГОСТы и условия СНиПа, где сварка, например, арматурного каркаса для строящейся высотки из железобетонных изделий, телебашни или сотовой вышки, арок и пролётов мостов и т. д., обязательно требует точного расчёта катета шва.

Наплавленная с избытком сталь – без оглядки на катет – позволит конструкции простоять десятилетия. Но она утяжелится, возрастёт расход электричества и электродов. Когда сварщик работает с почасовой оплатой, то он, соответственно, тратит больше времени на многократное наплавление стали, что повышает стоимость его труда.

Например, чтобы сварить две детали с толщиной стали в 12-19 мм, ширина шва приближённо равна 6 мм, а катет – 4… 5 мм. Уменьшение этих количественных показателей приведёт к меньшей прочности шва, увеличение – сделает конструкцию более тяжёлой и уязвимой к перекосу.

На практике пользуются следующим правилом расчёта катета. Он меньше толщины самого тонкого элемента, с коэффициентом 1,2. Размер шва меньше четверного значения катета.

Для ровных (без усиления) соединений значение равно толщине детали с меньшим её значением. На ослабленном (вогнутом) соединении значение это умножается на 0,85, на выпуклом – считается по вышеприведённой формуле.

Померить, соответствует ли выбранное значение заявленному конкретными требованиями, можно при помощи катетомера. Это набор пластинок с округлыми вырезами на концах, проверяющих сторону треугольника по контуру полученного сварного соединения. В отсутствие катетомера применяются угольник и штангенциркуль.

Катет шва, не соответствующий заявленным значениям, чаще всего выходит таким от слишком медленного или быстрого движения электрода в процессе сварки. Чтобы получить шов с нормальным катетом, выставляйте оптимальный ток сварки, используйте электроды нужной разновидности. Оптимальный катет – залог долговечности конструкции.

О том, что такое катет сварочного шва и как его выбрать, смотрите далее.