Druhy svarů.

Na základě konstrukčních charakteristik (relativní poloha spojovaných prvků) se svarové spoje dělí na:

• natupo – svařované prvky přiléhají ke koncovým plochám a jsou vzájemným pokračováním, rozsah použití takových spojení se rozšiřuje;
• překrytí – boční plochy spojovaných prvků se vzájemně částečně překrývají;
• ve tvaru T – konec jednoho prvku sousedí pod úhlem (obvykle 90°) a je přivařen k boční ploše jiného prvku;
• roh – prvky, které mají být spojeny, jsou svařeny podél okrajů k sobě. V nosných konstrukcích se koutové svary téměř nepoužívají a pevnost se nepočítá.
• konec – spojované prvky jsou spojeny svými bočními plochami a svařeny od konce. Tento typ spojení se obvykle nepočítá na pevnost.

Obrázek 1 ukazuje příklady výše uvedených typů svarů.

V závislosti na typu svaru se rozlišují svarové spoje:

• s tupými švy (na tupo a T-spoje);
• s koutovými svary (v přeplátovaných, T-kus, rohových a koncových spojích).

Výchozí podmínkou pro návrh svarového spoje je zajištění stejné pevnosti svaru a spojovaných prvků.
Podmínka stejné pevnosti, například pro svařovaný přeplátovaný spoj, se scvrkává na skutečnost, že výpočet parametrů svaru by měl být proveden pomocí síly [F], určené pevností prvku s nejmenším křížem sekce:

kde: δ – tloušťka svařovaného dílu; b je šířka svařovaného dílu; [σ]_р – dovolené napětí v tahu.

Svary se dělí na dělníci и pojiva. Pro pevnost se počítají pouze pracovní švy, které přímo přenášejí pracovní zatížení mezi spojovanými prvky.
Spojovací švy jsou namáhány pouze deformací spoje se základním kovem. Jsou málo zatížené a nejsou určeny na pevnost.

Svařované tupé spoje

Tupý spoj je svařovaný spoj dvou prvků sousedících k sobě koncovými plochami a umístěných na stejném povrchu nebo ve stejné rovině.

Norma GOST 5264-80 předvídané 32 typ tupého spoje, konvenčně označovaný C1, C2,. S28 atd., s různou přípravou hran v závislosti na tloušťce, umístění svařovaných prvků, technologii svařování a dostupnosti zařízení pro zpracování hran.

Tupé spoje jsou nejjednodušší a nejspolehlivější ze všech svařovaných spojů. Doporučují se v konstrukcích vystavených střídavému namáhání.
Můžete svařovat natupo plechy, pásy, trubky, kanály, úhelníky a jiné tvarové profily.
Pokud je tupý spoj tvořen dvěma plechy, pak se spojí k sobě, dokud se na koncích nedotknou a svaří.

Výstupek tupého svaru nad základním kovem je koncentrátorem napětí. Proto se v kritických spojích odstraňuje mechanicky.

Při automatickém svařování se v závislosti na tloušťce δ dílů provádí svařování jednostrannými (obr. 1, b, c, d) nebo oboustrannými (obr. 1, a) švy.
Při tloušťkách δ až 15mm svařování se provádí bez speciální přípravy hran. U silnějších plechů se nejprve provádí speciální příprava hran.

Při ručním svařování bez přípravy hran svařujte plechy až 8mm. Steh se aplikuje na jednu stranu (s δ ≤ 3 mm) nebo na obě strany (3 < δ ≤ 8 mm).

V oblasti svaru může vlivem vysoké lokální teploty dojít ke změně fyzikálních, chemických, strukturních vlastností základního kovu a v důsledku toho ke snížení jeho mechanických vlastností – tzv. tepelně ovlivněná zóna. K destrukci svarového spoje proto obvykle dochází v zóně vlivu, tzn. v blízkosti svaru.

Výpočet tupého spoje se provádí na základě rozměrů průřezu dílu v tepelně ovlivněné zóně.
Pevnostní stav při zatížení tahovou silou F spoje ve formě pásu:

Dovolená napětí pro výpočet svarových spojů se berou podle mechanických vlastností materiálu v zóně vlivu svaru a jsou označena tahem [σ]‘_р na rozdíl od dovoleného napětí základního kovu [σ]_р .

V tupém spoji zatíženém ohybovým momentem M se počítají napětí σ_и ohyb:

Jak již bylo uvedeno výše, spojení natupo může být provedeno nejen z plechů nebo pásů, ale také z trubek, úhelníků, kanálů a jiných tvarových profilů. Ve všech případech je svařovaná konstrukce téměř neporušená.

Svařované přeplátované spoje

Přeplátovaný spoj je svarový spoj, ve kterém jsou prvky svařované koutovými svary umístěny rovnoběžně a částečně se vzájemně překrývají.
Norma poskytuje dvě taková připojení: N1 и N2, které se liší pouze tím, že ve spojení H1 dva konce jsou přivařeny k povrchu prvků a ve spojení H2 – jen jeden konec.
Někdy se používají typy přeplátovaných spojů: s překrytím a s bodovými svary spojujícími části konstrukčních prvků.

Svařované přeplátované spoje se vyrábějí pomocí bočních (obr. 2, a) nebo čelních (obr. 3) švů. V tomto případě šev vyplňuje úhel mezi bočním povrchem jednoho prvku a okrajem druhého. Takové švy se nazývají rohové švy.
Koutové svary se provádějí jednoprůchodové i víceprůchodové, bez zkosených hran a se zkosenými hranami.

Hlavní charakteristiky koutového svaru jsou (obr. 2, b): k – noha (analogicky se stranou pravoúhlého trojúhelníku), a – pracovní výška (určuje nejmenší řez v rovině procházející osou pravé strany úhel, podél kterého dochází k destrukci – smyk).
Typicky pro šev při ručním svařování a = 0,7k (výška pravoúhlého trojúhelníku s nohami k).
Automatické svařování se vyznačuje hlubším průvarem: a = k. Provozní podmínky pro takový šev jsou příznivější.
Nedoporučuje se používat nohu méně než 3mm.

Boční šev je šev umístěný rovnoběžně se švem a přední šev je kolmý k linii působení vnější síly. Velikost přesahu l musí být alespoň 4δ, kde δ je tloušťka plechu.

V důsledku různé tuhosti spojovaných prvků jsou tangenciální napětí τ (smyková napětí) po délce bočního švu rozložena nerovnoměrně (obr. 2,a). Čím delší šev, tím větší nerovnost. Proto je délka švu omezena:

kde: k – svarové rameno, mm, l – délka svaru.

Ve švech méně než 30 mm Tepelný režim se nestihne usadit a výsledkem je nekvalitní šev. A u dlouhých švů je vysoká nerovnoměrnost v rozložení napětí.

Při zatížení zažívá koutový svar složitý stav napětí. Pro jednoduchost je však takový šev konvenčně navržen pro smyk pod vlivem průměrných tečných napětí τ.

Podmínka pro pevnost bočního švu (obr. 2):

τ = F/(a×2l) ≤ [τ]‘ (zde 2 – počet švů)

Aby se zabránilo zvýšenému namáhání v ohybu, měly by být přední švy aplikovány na obou stranách (obr. 3).
Jak ukazuje praxe, ke zničení čelních švů dochází v důsledku jejich řezání podél roviny půlky. Výpočet čelních svarů se proto běžně provádí pomocí smykových napětí τ.
Lomová plocha je určena rozměry aab:

Používají se také kombinované švy skládající se z bočních a předních švů.
Pro jednoduchost se předpokládá, že tahová síla F zatěžuje švy rovnoměrně:

kde: L – obvod kombinovaného švu: L = 2l +b

Svařované rohové spoje

Rohový spoj je svařovaný spoj dvou prvků umístěných pod úhlem a svařených v místě styku jejich hran (viz obr. 1, e, f, g).
Norma poskytuje deset typů rohových spojů: od U1 na U10.

Někdy se při svařování používá rohové spojení s ocelovou podložkou, která zajišťuje spolehlivý průnik prvků po celém profilu. S tloušťkou kovu 8. 100 mm použijte oboustranné řezání sousedního prvku pod úhlem přibližně 45°.

Výpočty pevnosti koutových svarových spojů se provádějí zřídka, protože se téměř nikdy nepoužívají v nosných konstrukcích. Metody pro výpočet pevnosti takového spojení jsou podobné metodám výpočtu pro T-spoj a závisí na typu švu.
Metodika těchto výpočtů je podrobněji popsána níže.

Svařované T-spoje

T-spoj je svařovaný spoj, ve kterém konec jednoho prvku přiléhá pod úhlem a je připevněn k boční ploše jiného prvku. Nejčastěji je T-spoj tvořen prvky umístěnými ve vzájemně kolmých rovinách (obr. 1, h, i, j).
Takový spoj lze provést hlubokými penetračními svary získanými automatickým svařováním a svařováním s předběžnou přípravou hran (tupý svar), nebo koutovými svary ručním svařováním.
Norma poskytuje několik typů takových spojení: s T1 na T9.

Metoda výpočtu rohových a T spojů závisí na typu švu.

Hluboké penetrační svary jsou pevnější než základní kov. Při zatížení spoje silou F dochází podél průřezu součásti v tepelně ovlivněné zóně k destrukci. Výpočet se provádí pomocí normálových tahových napětí σ_р :

Účtování svařování se projevuje tím, že se berou povolená napětí pro svar, i když se výpočet provádí na základním kovu.

Koutový svar je méně pevný než základní kov. Lomová plocha je umístěna v půlící rovině svaru, stejně jako u předních a bočních svarů přeplátovaných spojů.

Pokud je spoj zatížen tlakovou silou, pak se část síly přenese na základní kov a přípustná napětí se mohou zvýšit přibližně o 60%.

Typické typy vad svarů a spojů

Obrázek 4 ukazuje nejčastější typy vad při svařování výrobků, které mohou výrazně snížit pevnost švu a konstrukce jako celku.

Srovnávací charakteristiky svarů

Z uvedených svarových spojů jsou nejspolehlivější a nejhospodárnější spoje tupé, u kterých jsou působící zatížení a síly vnímány stejně jako u celých prvků, které nebyly svařeny, tedy jsou prakticky ekvivalentní základnímu kovu, samozřejmě , s odpovídající kvalitou svářečských prací. Je však třeba mít na paměti, že opracování okrajů tupých spojů a jejich úprava pro svařování je poměrně složitá, navíc jejich použití může být omezeno zvláštnostmi tvaru konstrukcí.
Rohové a T-spoje jsou také běžné v konstrukcích. Jejich pozitivní vlastnosti se projevují při výrobě trojrozměrných struktur.

Práce s přeplátovanými spoji je nejjednodušší, protože nevyžadují předběžné řezání hran a jejich příprava pro svařování je jednodušší než tupé a rohové spoje. V důsledku toho a také kvůli konstrukčnímu tvaru některých konstrukcí se rozšířily pro spojování prvků o malé tloušťce, ale jsou povoleny pro prvky do tl. 60 mm.
Nevýhodou přeplátovaných spojů je jejich nehospodárnost způsobená nadměrnou spotřebou základního a usazeného kovu. Navíc vlivem posunu čáry působení sil při pohybu z jedné části do druhé a výskytu koncentrace napětí se snižuje únosnost takových spojů.

Můžete se dozvědět více o vlastnostech svarových spojů a švů zde.

Kromě uvedených svarových spojů a švů používá ruční obloukové svařování spoje v ostrých a tupých úhlech podél GOST 11534-75, ale jsou mnohem méně časté.
Pro svařování v ochranném plynu, svařování hliníku, mědi, jiných neželezných kovů a jejich slitin se používají svarové spoje a švy, stanovené jednotlivými normami. Například je zajištěna forma přípravy okrajů a švů potrubních konstrukcí GOST 16037-80, která definuje základní rozměry švů pro různé druhy svařování.

Svařování je jednou z nejběžnějších metod spojování kovových konstrukcí v různých průmyslových odvětvích. Ne všechny svary jsou však vytvořeny stejně; Jejich typ závisí na různých faktorech, jako je zatížení, geometrie spoje a zvolený způsob svařování. V tomto článku zvážíme, jaké typy svarových švů existují.

Tupé svary vznikají přímým spojením dvou plochých nebo kulatých dílů v rovině jejich styku. Tento typ svaru se často používá u konstrukcí vystavených vysokému axiálnímu zatížení. Tupé svary poskytují vysokou pevnost a jsou jedním z nejběžnějších typů v průmyslu.

• Méně složité na plánování a realizaci, což urychluje proces.
• Vhodné pro konstrukce s vysokým osovým zatížením.
• Vhodné pro potrubí a tlakové nádoby.
• Jednoduchá geometrie zjednodušuje kontrolu kvality.
• Vhodné pro svařování různých druhů materiálů.

• Méně odolné proti ohybu a torznímu zatížení.
• Vysoké nároky na přesnost lícování a vyrovnání.
• Možnost výskytu pórů, prasklin nebo jiných vad.
• Nebezpečí deformace konstrukce v důsledku zahřívání při svařování.
• Potřeba předúpravy povrchů může zvýšit náklady.

Rohové svary se používají ke spojení dvou částí pod určitým úhlem. Často se používají v konstrukcích, kde je vyžadováno spojení plechu nebo profilů.

Rohové svary mohou být vnější nebo vnitřní, v závislosti na konfiguraci dílů:

Vnější rohové svary

Jsou umístěny na vnější straně rohu tvořeného dvěma spojenými prvky. Velmi viditelné, což může být důležité z estetického hlediska. Často se používá ve stavebnictví, stavbě lodí a výrobě nábytku. Ideální pro konstrukce, kde není vyžadována vysoká těsnost, ale je vyžadována dobrá pevnost.

• Snadný přístup pro svařování;
• Možnost kontroly vzhledu švu.

• Mohou být méně odolné než jiné typy švů,
• Viditelnost švu může být v některých případech nežádoucí.

Vnitřní rohové svary

Jsou umístěny na vnitřní straně rohu tvořeného dvěma spojenými prvky. Často skryté, takže jsou z estetického hlediska méně nápadné. Používají se v případech, kdy je požadována vyšší těsnost nebo kdy musí být šev skrytý. Populární v automobilovém, leteckém a high-tech aplikacích.

• Výhody: Skrytí, zvýšená těsnost, možnost použití ve složitých konstrukcích.
• Nevýhody: Přístup pro svařování může být obtížný a vyžaduje vysoce kvalifikovaného svářeče.

T-svary jsou specifickým typem koutového svaru, který se používá ke spojení dvou kusů dohromady do tvaru T nebo L. Tento typ svaru je typický pro kovové konstrukce ve stavebnictví a strojírenství, kde je vyžadována vysoká pevnost spoje.

• T-svary mají obecně dobrou pevnost, zejména při ohybovém a torzním zatížení.
• Efektivní rozložení zátěže mezi připojené prvky.
• Vhodné pro spojování různých druhů a tvarů materiálů.
• Na rozdíl od tupých svarů T-svary často minimalizují riziko tepelné deformace.
• Obvykle vyžaduje méně přídavného materiálu než jiné typy svarů.

• Vyžaduje složitější návrh a výpočty, což může prodloužit výrobní čas a náklady.
• Vysoké požadavky na kvalifikaci svářeče a kvalitu školení.
• Vzhledem ke své složitosti mohou T-svary vyžadovat podrobnější a nákladnější kontrolu.
• Vyšší složitost může zvýšit pravděpodobnost vad svaru.
• Celkové náklady mohou být vyšší ve srovnání s jinými typy stehů.

Přesahové svary se vytvářejí umístěním jedné části na druhou a následným svařováním. Tento typ svaru se typicky používá v případech, kdy je třeba spojit tenkostěnné materiály nebo kde je vyžadována dodatečná pevnost ve spoji.

• Tyto švy lze snadno vyrobit, což zkracuje dobu výroby.
• K vytvoření přeplátovaných spojů je obvykle potřeba méně materiálu ve srovnání s jinými typy.
• Dobře se hodí pro spoje vyžadující vysokou těsnost.
• Vhodné pro různé typy materiálů a konstrukcí.
• Obvykle nevyžadují složitou předběžnou přípravu.

• Nemohou vždy poskytnout požadovanou pevnost, zejména při vysokém mechanickém zatížení.
• Oblasti překrytí mohou podléhat zrychlené korozi.
• Švy mohou být viditelné, což není z estetického hlediska vždy žádoucí.
• Přeplátované svary může být obtížnější kontrolovat na vady kvůli jejich konfiguraci.
• V důsledku nerovnoměrného ohřevu během svařování může dojít ke zkreslení.

Koncové svary se používají ke spojování konců trubek nebo válcových dílů. Poskytují vysoké těsnící vlastnosti a často se používají v lodním, petrochemickém a plynárenském průmyslu.

• Tupé svary typicky nabízejí vysokou pevnost a jsou vhodné pro kriticky namáhané konstrukce.
• Obvykle způsobují menší tepelné zkreslení než jiné typy svarů.
• Vyžaduje relativně méně svařovacího materiálu.
• Obvykle je jednodušší zkontrolovat vady a neshody.
• Dobře se hodí pro spojování tenkých a lehkých materiálů.

• Může vyžadovat přesnou přípravu a vyrovnání před svařováním.
• Ne vždy vhodné pro všechny typy konstrukcí a materiálů.
• Vysoké požadavky na kvalifikaci svářeče pro zajištění kvality svaru.
• Možnost defektů: Riziko defektů, jako jsou póry a praskliny, se zvyšuje, pokud proces není řádně kontrolován.

Vzhledem k nutnosti precizní přípravy a vysoké kvalifikace svářeče mohou být náklady oproti jiným typům svarů vyšší.