СКИДКА 20% ЗА РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Угловые сварные швы c острыми и тупыми углами
Введение
Далеко не всегда везет проектировать конструкции строго прямоугольной формы, в которых удается сделать так, чтобы все элементы примыкали друг к другу под прямыми углами. В этой ситуации, нередко приходится проектировать угловые сварные швы в острых или тупых углах сопряжения элементов. Но в наших нормах о них отдельно не упоминается и никаких рекомендаций по их расчету не приведено. Зато приведено в нормах США. Давайте посмотрим, что же там интересного.
Работа соединения
Работа угловых швов под острыми и тупыми углами ничем не отличается от работы угловых швов под прямыми углами. Тут не на чем заострять внимание, так что переходим к конструированию и расчету.
Конструирование и расчет
Расчет угловых швом, соединяющих элементы примыкающие друг другу не под прямым углом может быть выполнен по нормам конструкционной сварки AWS D1.1 или AISC. Метод AWS основан на определении эффективной высоты сварного шва тавровых соединений с различными внутренними углами для обеспечения равнопрочности угловых швов в тупом и остром углах Метод AISC основан на увеличение катета со стороны тупого угла на величину зазора.
Рисунок 1
Тупые и острые угловые швы требуемые для достижения прочности,
равной или большей прямыми угловыми швами.
По методике AWS величина катета тупого угла определяется по формуле:
где hf - высота сварного шва; Фo - величина тупого угла; g - зазор. Данные размеры указаны на рисунке 2.
величина катета острого угла определяется по формуле:
где hf - высота сварного шва; Фa - величина острого угла; g - зазор.
Необходимо помнить, что зазор ограничен максимальным значением 4.5 мм для обоих методов. Геометрия скошенного шва по методике AWS приведена на рисунке 3.3.4.2.
Рисунок 2
Геометрия скошенных угловых швов.
Если деталь толстая и приходит под острым углом, то для обеспечения требуемых зазоров можно выполнить разделку примыкающей кромки.
Угол между соединяемыми элементами оказывает существенное влияние на глубину проплавления. Со стороны острого угла глубина проплавления постепенно повышается вместе с углом Фa, в диапазоне от 60° до 90°. В диапазоне от 30° до 60° сварной шов меняется от углового к стыковому с неполным проплавлением. Эффективная глубина проплавления снижается с увеличением припуска на непроваренную часть корня z. Этот припуск зависит от способа сварки и положения шва, но условно может быть принят в соответствии с таблице 3.3.4.1.
Таблица 3.3.4.1 - Величина припуска
Рисунок 2
Острый угол менее 60° и тупой угол более 120°
А нам что делать?
Остается вопрос «Как это прилепить к расчету по СП?». А в целом не сложно. В СП не вводится напрямую понятие «эффективной высоты шва», но оно фигурирует косвенно через βfkf. Именно здесь и зашита величина, которую мы обозначили через hf. Обратите внимание что коэффициенты, приведенные в таблице 39 подходят только для угловых сварных швов с элементами перпендикулярными друг другу. Для наших ситуаций они не подходят. Так как коэффициентов, учитывающих глубину проплавления для разных методов сварки и размеров шва при элементах не перпендикулярных друг другу у нас нет, примем в запас, что сечение сварного шва ограничено внешними границами свариваемых элементов (на заходит внутрь тела деталей). Тогда в формулах 176 нужно заменить βfkf на hf, а в формуле 177 принять вместо βzkf длину соприкосновения сварного шва с телом детали hz. А величину катета определять по формулам приведенным выше. Вот и всё.
Рисунок 4
Величины hf и hz
Заключение
Как видите, в расчете таких швов нет ничего сложного. Но есть особенности, которые нужно учитывать и дополнительно указывать на чертежах КМ и КМД. Теперь Вы точно не допустите ошибок при проектировании сварных швов при стыковке элементов под острыми и тупыми углами.
Кстати, у нас недавно вышел выпуск подкаста «Конструктивный разговор» про сварку с руководителем отдела автоматического оборудования компании ESAB! Если ещё не слышали — переходите по ссылке и знакомьтесь.
Также тема расчетных сечений сварных швов при различных конфигурациях сварных соединений подробно разобрана в курсе «Мастер узлов».
ВЫВОДЫ
Если материал оказался Вам полезен — подписывайтесь на наши социальные сети, ставьте лайки и огонечки и оставляйте вопросы в комментариях. Мы с радостью на них ответим. А я пойду пока готовить материал для следующих статей. До встречи!


Автор статьи:

Блинов Сергей

Инженер-конструктор

ПУБЛИКАЦИИ