расчета площади сечения сварного шва

Площадь сечения шва

Шов (сварной шов) — это место сплава разных элементов одной конструкции.

Сечение шва — это изображение фигуры, образованной рассечением шва плоскостью в поперечном направлении.

Формула для расчета площади сечения шва:

a — основание шва;
h — высота шва.

Смотрите также статью о всех геометрических фигурах (линейных 1D, плоских 2D и объемных 3D).

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади сечения шва (площади поперечного сечения шва), если известны основание шва и его высота. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь сечения шва (площадь поперечного сечения шва, площадь сечения сварного шва, площадь сечения металла шва).

Расчет площади поперечного сечения сварного шва

Для того чтобы правильно провести расчет площади поперечного сечения сварного шва, необходимо учитывать основные моменты, это учитывать как вид возможного соединения, так и выбор способа проведения сварочных работ. В качестве сварочных работ, выбирают ручную, дуговую, а также полуавтоматическую электрическую сварку. Научно доказано и проведено множество расчётов, где выведена специальная формула, предназначенная для определения истинных параметров показателей.

Формулы для проведения вычисления

В качестве расчёта используют значение действия осевой силы N, в свою очередь, проходящей через условный центр тяжести всего соединения.

. Из этой формулы следует:

В качестве рабочей формулы расчёта площади поперечного сечения сварного шва, используют вышеуказанные значения, при этом, каждое значение имеет свои данные:

• t- наименьшая известная расчётная толщина используемых соединяемых элементов;
• L_w – готовая расчётная размерная рабочая длина шва, которая равна полной его длине, уменьшенной на 2t, или полной его длине, если концы шва выведены за пределы стыка
• R_wy – расчётное сопротивление стыковых сварных соединений по пределу текучести (см. СНиП II-23-81*, прил.5);
• Y_c – коэффициент условия работы.

Это основная формула, используемая для проведения текущих расчётов.

Все обрабатываемые швы могут выполняться в двух режимах, как с разделкой, так и без применения разделок кромки, при этом есть основной технический регламент, который регулирует принцип проведения расчета площади наплавленного металла сварного шва, с известными готовыми данными ГОСТ 5264-80.

Основные критерии расчёта

Согласно техническому регламенту, при определении точных фактических данных, рекомендуется учитывать следующие факторы, влияющие на результат расчета площади поперечного сечения сварного шва углового соединения:

• Диаметр электрода. Рекомендуемый параметр диаметра колеблется от 1,6 до 10мм, при этом толщина свариваемых узлов в диапазоне 1,5- 24 мм.
• Площадь сечения. В этом случае используем для расчёта формулу F1 = 0,75 е · g , мм2(односторонний стыковочный шов); (F1 + F2) = 0,75 е · g + S · в, мм2- если имеются технологические зазоры. Для разделки и подварки рабочего корня шва используем формулу для вычисления F = F1 + F2 + F3 + 2F4.
• Глубина проплавления. Данный параметр имеет множество дополнительных параметров, которые отвечают на вопрос как рассчитывают сечение сварного углового шва, но основная формула вычисления выглядит следующим образом- h = (S – c), мм.
• Определение сварочного тока. Для этого параметра также используется собственная рабочая формула, которая выглядит так- Iсв = Fэл · j = (π · dэл2 / 4) · j , А. Значения формулы, π=3,14; j – допустимая по основным параметрам плотность рабочего тока, А/мм2;Fэл – вычислительный показатель площади поперечного сечения рекомендуемого электрода, мм2; dэл – известный для работы диаметр электрода, мм. Существует определенная таблица базы данных для вычислений.

Таблица: Допустимая величина показателя плотности тока в электроде при проведении процесса в ручной дуговой сварке.

Диаметр стержня электрода, ммДиаметр стержня электрода, ммДиаметр стержня электрода, ммДиаметр стержня электрода, ммДиаметр стержня электрода, мм234515,0-20,013,0-18,510,0-14,59,0-12,58,5-12,0Кислое, рутиловое14,0-20,013,5-19,011,5-15,010,0-13,5

• Параметр напряжения на дуге. Как правило, этот параметр рассчитывается в пределах 20-36 Вольт, для проведения ручной дуговой сварки, этот показатель не имеет чёткой регламентации.
• Скорость проведения сварки. Это важный момент ответа на вопрос, как рассчитывается сечение сварного углового шва. В качестве рабочей формулы используется – Vсв = Lн · Iсв / γ · Fн · 100, м/ч. Значение каждого параметра – Lн – коэффициент действующей на площадь наплавки, г/А час; (данные используются из специальной вычислительной таблицы);γ – фактическая рабочая плотность наплавленного металла за один известный по вычислению проход, г/см3 (7,8 г/см3 – для стали);Iсв – ведомая рабочая сила сварочного тока, А; Fн – известная табличная площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2.

Технические регламенты проведения расчётных операций

В качестве рабочей документации для осуществления задачи, как посчитать площадь сварного шва, используется регламент ГОСТ 14098-91. Для расчёта используется специальная программа прорисовки самой разделки (в интернете можно встретить такие программы), но если вы не знаете все тонкости управления программки, придётся использовать старый проверенный способ, это выполнение требований расчёта, исходя из ГОСТ:

• для стыковых соединений без учета режима разделок: ширина искомого валика (параметр е) умножается на известную вам величину толщины (S);
• для стыковых узлов, учитывающие разделки: ширина валика вычисления умножается на известную вам величину толщины изделия, а также умножаем на 0,7:
• для тавровых металлических конструкционных изделий и соединений, катет: ширина вычислительная для валика на известную вам толщину валика и полученный результат в данном случае делим на 2 и т.д.

Дополнительные особенности проведения расчётных операций

Специалистов знают, что площадь поперечного сечения сварного шва формула ГОСТ имеет разное значение, точнее отличительные схемы проведения вычисления, в зависимости от структуры применения варианта сварочного оборудования:

• Стандарты К3, С6,С14,С21,Н1,Т3,Т8,Т10 и т.д., таким образом единые для всех соединений выполняемые МП.
• Сварка соединений для защитных газов определяется исходя из положений регламента ГОСТ 14771.
• Для всех остальных групп металла и порядка строения конструкций используется рабочее положение ГОСТ14098.

Существуют определённые схемы расчёта, которые зависят от типа металла и способа проведения сварочных работ (выбор оборудования).

Программы для установки вычислений

Учитывая сложность данного вопроса, а также вероятность допуска технических ошибок, были разработаны специальные программы, позволяющие в режиме онлайн провести расчёты требуемых показателей для поперечного сечения шва. При разработке большого проекта, самостоятельно рассчитать все данные физически невозможно. Для этих целей к работе привлекают специалистов, или используют значения данных в программах, которые имеют официальное лицензирование соответствующих министерств и ведомств. Рекомендуется обратиться в проектные организации, которые помогут правильно провести подсчёты базы данных для выполнения сварочных работ.

Для сложных проектных решений разрабатывается специальная методика вычислений, которая подбирает несколько вариантов расчёта для одного и того же проекта. После изучения подробного описания, принимается решение о проведение правильных вычислений, которые обязательно должны пересекаться с данными регламентного требования действующих ГОСТ и СНиП. Если вы проводите самостоятельно вычисления, рекомендуется все же проверить данные с требованиями и техническими заданиями проектной документации эксплуатации конструкционной части установки. Воспользуйтесь помощью специалистов для определения правильного расчёта величины.

Расчета площади сечения сварного шва

Расчет сварных соединений, выполненных стыковым швом. Расчет стыкового шва, работающего на растяжение или сжатие, производится по уравнению:

,

где — длина шва, мм; s — толщина соединяемых элементов, мм; P — действующая нагрузка, Н; — допускаемое напряжение на растяжение или сжатие для сварного шва, Па.

Допустимая растягивающая или сжимающая сила:

Расчет стыкового шва, работающего на изгиб осуществляется по формуле:

где: М — изгибающий момент Н/мм; Wc – момент сопротивления расчетного сечения.

Напряжения, возникающие от изгибания момента М и растягивающей или сжимающей силы Р, определяются из выражения:

Расчет сварных соединений внахлестку. Сварные соединения внахлестку выполняются угловыми швами. Расчет угловых швов всех типов унифицирован и производится по единым формулам. Напряжение, среза определяется из уравнения

,

где Р — нагрузка, Н; — длина шва, мм; 0,7к — толщина шва в опасном сечении, см; — допускаемое напряжение на срез для сварного шва, Па.

Допустимая (сдвигающая) нагрузка:

При нагружении простого углового шва только моментом условие прочности шва на изгиб запишется так:

,

где М — изгибающий момент, Н/мм; Wc — момент сопротивления опасного сечения шва.

При нагружении простого углового шва моментом М и продольной силой Р (рис 48, а) напряжение на срез составит

,

где Fc = 0,7kl — площадь опасного сечения шва, мм2.

Комбинированные сварные швы применяются в том случае, селя про стой угловой шов (лобовой, косой, фланго вый) не обеспечивает необходимую прочность сварного соединения (рис. 49).

Условие прочности комбинированных швов, нагруженных моментом в плоскости стыка, при приближенном расчете выразится уравнением

а при уточненном расчете

,

где ρmax — наибольший радиус от центра тяжести площади опасных сечений шва; — полярный момент инерции сечения шва.

Рис.50. Схема к расчету комбинированного сварного соединения при сложном нагружении

Условие прочности комбинированных швов, нагруженных моментом М и сдвигающей силой Р в плоскости стыка (рис. 50), записывается следующим образом:

,

где ;

,— длины флангового и лобового швов

Расчет пробочных, прорезных и проплавных соединений и соединений втавр. Прочность пробочных, прорезных и проплавных соединений, работающих обычно на срез, определяется формулой

При выполнении соединений втавр без подготовки кромки соединяемых элементов допускаемая растягивающая нагрузка

допускаемая сжимающая нагрузка

При выполнении соединений с подготовкой кромок или автоматической сваркой с глубоким проплавом металла соединяемых элементов

Рис. 51. Соединение в тавр Рис. 52. Схема к расчету таврового

без разделки кромок соединения

Условие прочности соединения втавр, выполненного стыковым швом при действии растягивающей силы Р и момента (рис. 51) запишется так:

при выполнении угловым швом

Условие прочности соединения втавр, нагруженного крутящим и изгибающим моментами (рис. 52)

Расчет соединений, выполненных контактной сваркой. При выполнении соединения стыковым швом расчетное сечение принимается равным сечению свариваемых элементов. При статической нагрузке стык принимают равнопрочным цельному металлу и поэтому на прочность не проверяется.

Прочность соединений точечной сваркой, работающей в основном на срез (рис. 53),

,

где z — число сварных точек; i — число плоскостей среза; d — диаметр сварной точки, мм.

Прочность соединений линейной сваркой (рис. 54)

,

где b — ширина линии сварки; — длина линии сварки, мм.

Прочность сварного шва встык оценивается коэффициентом прочности φ,

Рис.53 Соединение точечной сваркой

Рис. 54 Соединение роликовой сваркой

т. е. отношением допускаемого напряжения сварного шва к допускаемому напряжению основного металла ,

Расчетные значения коэффициентов прочности φ стыковых швов следующие:

— двусторонний, выполненный автоматической сваркой под слоем флюса — 1.00

— двусторонний, выполненный вручную с полным проваром — 0.95

— двусторонний, выполненный вручную с неполным проваром (в зависимости

— от относительной глубины провара) — 0.80

— односторонний на подкладке — 0.90

— односторонний без подварки и подкладок, продольный — 0.70

— односторонний без подварки и подкладок, поперечный (кольцевой) — 0.80

Расчету сварных котлов и других сосудов высокого давления. Расчет, сводится к определению толщины стенки s. Прочность сварных швов обеспечивается введением коэффициента прочности швов φ2

,

D — диаметр сосуда, мм; р — давление в сосуде, Н/мм2; φ — коэффициент прочности шва; [σ]p — допускаемое напряжение растяжения, Н/мм2.

Выбор допускаемых напряжений. Допускаемые напряжения и сварных швах из мало — и среднеуглеродистых сталей, а также низколегированных сталей при статической нагрузке можно выбрать по табл.7.1.

Допускаемое напряжение основного металла в металлических конструкциях выбирают с коэффициентом безопасности по отношению к пределу текучести: для низкоуглеродистых сталей при расчете по основным нагрузкам n=1,35 — 1,6, а по основным и дополнительным нагрузкам n=1,2 — 1,3; для низколегированных сталей соответственно 1,5 — 1,7 и 1,3 — 1,4. Нижние значения относятся к строительным и крановым конструкциям при легких режимах работы, верхние — к крановым конструкциям при тяжелых режимах.

Таблица 7.1. Допускаемые напряжения в швах сварных соединений

Вид сварки

Допускаемые напряжения на

растяжение

сжатие

срез

Автоматическая под флюсом и ручная электродами Э42А и Э50А. Контактная стыковая

Ручная дуговая электродами Э42 и Э50. Газовая сварка

Допускаемые напряжения основного металла при переменных нагрузках определяются умножением допускаемых напряжений для основного металла при статических нагрузках на коэффициент:

,

где r — характеристика цикла напряжений

;

где эффективный коэффициент концентрации напряжений (табл. 7.2, 7.3, 7.4).

Таблица 7.2. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений

Элементы соединений

низкоуглеродистая сталь

легированная сталь

То же, двусторонние с плавными переходами

То же, с механической обработкой

Приварка ребра, перпендикулярного силе

Лобовые швы (соединение с двумя накладками)

То же, с отношением катетов швов 2:1

Комбинированные фланговые и лобовые швы (соединение с двумя накладками)

💥 Видео