Расчёт сварного шва
Стыковой шов считают как сам лист: σ = N/(t·l) ≤ R. Угловой шов разрушается срезом по биссектрисе сечения, и его расчётная толщина — βk, где k — катет, β = 0,7 при ручной сварке: τ = N/(βk·Σl) ≤ R. Из длины каждого шва вычитают непровар — сантиметр на шов.
Сварной шов — не болт и не заклёпка: он не передаёт усилие через отверстие, а сам становится частью металла. Поэтому и считается он иначе — по своему расчётному сечению, и форма этого сечения зависит от того, как листы сведены вместе.
Листы, состыкованные торцами, сваривают стыковым швом, и он работает как продолжение листа. Листы внахлёст или под углом — угловым, треугольного сечения, и он работает на срез. Почти все учебные задачи — про угловые швы, и почти все ошибки — тоже.
Стыковой шов
При полном проваре стыковой шов имеет ту же толщину, что и лист, и напряжение в нём считают как в листе: сила, делённая на толщину и длину шва. Сравнивают с расчётным сопротивлением сварного соединения на растяжение.
Если шов сделан с полным проваром и проконтролирован физическими методами, его сопротивление принимают равным сопротивлению основного металла — шов перестаёт быть слабым местом.
Угловой шов: катет и расчётная толщина
Сечение углового шва — прямоугольный треугольник. Его катет k задаётся на чертеже и не может быть больше толщины тонкого из свариваемых элементов.
Разрушается шов по самому узкому месту — по биссектрисе прямого угла. Её длина у равнобедренного треугольника 0,7k: это и есть расчётная толщина шва при ручной сварке. Автоматическая сварка проваривает глубже, и коэффициент β для неё больше.
Фланговые и лобовые швы, непровар
Фланговый шов идёт вдоль усилия, лобовой — поперёк, по торцу элемента. В учебных задачах их считают по одной формуле; в нормах лобовой немного прочнее, потому что работает ещё и на растяжение.
Начало и конец шва непроварены: дуга ещё не прогрела металл или уже оставила кратер. Эти участки в работу не включают — из полной длины каждого шва вычитают по сантиметру. И наоборот: найдя расчётную длину, на чертёж добавляют непровар и округляют вверх.
Слишком длинный фланговый шов — больше шестидесяти катетов — работает неравномерно: концы перегружены, середина почти не нагружена. Его в расчёт целиком не берут.
На числах
Полоса приварена двумя фланговыми швами с катетом 8 мм, усилие 300 кН: расчётная толщина 5,6 мм, нужная длина 148,8 мм, на чертёж — 160 мм.
Где обычно ошибаются
Считают по катету вместо толщины
Срез идёт по биссектрисе, а она тоньше катета: 5,6 мм против 8 мм. Взять катет — завысить прочность шва почти в полтора раза.
Забывают непровар
Расчётная длина 148,8 мм — это то, что должно работать. На чертёж идёт 160 мм: с непроваром на каждом шве и округлением вверх.
Считают угловой шов как стыковой
Формула σ = N/(t·l) — для стыкового шва с полным проваром. У углового шва другая площадь и другое разрушение — срез, и сопротивление для него своё.
Частые вопросы
Что такое катет сварного шва?
Сторона треугольника сечения углового шва — сколько наплавленного металла легло на каждый из двух свариваемых элементов. Задаётся на чертеже, не больше толщины тонкого элемента.
Откуда берётся коэффициент 0,7?
Это отношение биссектрисы прямого угла к катету у равнобедренного треугольника: k·cos 45° ≈ 0,7k. При автоматической сварке проплавление глубже, и нормы дают для неё β больше.
Как найти длину сварного шва?
Разделить усилие на число швов, расчётную толщину βk и сопротивление шва, затем прибавить непровар и округлить вверх. Калькулятор делает это в режиме «Подобрать длину шва».
Калькулятор сварного шва →