Spoina pachwinowa: co, symbol, schemat, proces, maszyna, wytrzymałość i kilka faktów

Spoina pachwinowa jest ciągłym złączem spawanym używanym do łączenia dwóch metalowych elementów tworzących kąt, w większości przypadków pod kątem 90 stopni względem siebie.

Spoiny pachwinowe mogą uzyskać kształt trójkątny, wklęsły, wypukły lub płaski pod wpływem techniki spawania. Najczęściej stosowany rodzaj spoiny w przemyśle wytwórczym, który obejmował szeroki zakres (prawie 70-80%) złączy wykonanych metodą spawania łukowego.

Do połączeń spawanych pachwinowo stosuje się również procesy niestapialne, takie jak lutowanie i lutowanie.

Spoiny pachwinowe są postrzegane jako połączenia T, w których dwa metalowe elementy są połączone ze sobą pod kątem prostym, a także postrzegane jako połączenia zakładkowe, w których jeden kawałek metalu zachodzi na drugi.

Co to jest spoina pachwinowa?

Spoina pachwinowa wymaga mniej przygotowania krawędzi i ma prawie trójkątny przekrój.

Spoina pachwinowa jest bardzo opłacalna, a także prosta metoda łączenia, dlatego jest to jeden z najczęściej stosowanych rodzajów spoin w branży produkcyjnej. Inny procesy spawania łukowego, takie jak łuk metalowy, łuk wolframowy, łuk osłonięty metalowy itp., są przystosowane do uzyskania spoiny pachwinowej.

Przykład spoiny pachwinowej

W przemyśle spawalniczym spoiny pachwinowe są najczęściej wykorzystywane do różnych celów.

Na ogół spawacze preferują spoiny pachwinowe, gdy chcą łączyć kołnierze z rurami, spawać przekroje infrastruktury i wymieniać śruby, ponieważ nie są one wystarczająco mocne i mają duże ryzyko zużycia.

Połączenie spoiny pachwinowej

Połączenie spoiny pachwinowej występuje, gdy dwie metalowe powierzchnie lub inne kształty są połączone lub zespawane ze sobą prostopadle lub pod kątem.

Połączenie teowe, połączenie zakładkowe, połączenie narożne, wszystkie są objęte połączeniem spoiny pachwinowej. Spoiny pachwinowe uzyskują wygląd trójkąta iw zależności od techniki spawacza i różnych parametrów mogą mieć powierzchnię wklęsłą, płaską lub wypukłą.

Symbole podają również wymiary spoiny na różne sposoby, takie jak długość ramienia, długość spoiny, odstępy między spoinami. Wytrzymałość spoiny jest również wymieniona za pomocą kombinacji liter i cyfr, podobnie jak E60.

Symbole spoiny pachwinowej

Podstawowy symbol spoiny pachwinowej ma kształt trójkąta składającego się z linii odniesienia, strzałki i ogona.

Trójkąt leży poniżej lub powyżej linii odniesienia, grot strzałki zawsze wskazuje miejsce spoiny. Ogon jest opcjonalnym elementem symbolu, który podaje informacje dotyczące spoiny.

W systemie ISO 2553,A jako linia odniesienia używana jest jedna ciągła i jedna przerywana linia ułożona równolegle do siebie. Jeśli symbol składa się z pojedynczej linii odniesienia z trójkątem nad linią, oznacza to, że spoina będzie znajdować się po przeciwnej stronie strzałki.

Jeśli połączenie składa się z dwóch zaokrągleń, do wskazania służy strzałka z dwoma trójkątami powyżej i poniżej linii odniesienia. W przypadku spoiny ciągłej wokół złącza, wokół punktu połączenia linii odniesienia i strzałki wskazującej złącze umieszcza się mały okrąg.

Aby opisać estetykę spoiny, istnieją różne symbole. W przypadku spoiny w kształcie wklęsłej do reprezentacji używana jest prosta krzywa skierowana od przeciwprostokątnej trójkąta pachwinowego, a dla spoiny wypukłej — krzywa w kierunku przeciwprostokątnej.

Części do spoiny pachwinowej

Powszechnie stosowane projekty połączeń dla spoin pachwinowych to połączenie teowe, połączenie zakładkowe i połączenie narożne, w każdym z połączeń dwie powierzchnie są ustawione pod kątem prostym do siebie.

Poszczególne części połączenia pachwinowego można objaśnić za pomocą poniższego rysunku:

Części spoiny pachwinowej można zobaczyć na powyższym rysunku: noga, korzeń, czoło, palec i gardziel. Długość (5) reprezentuje grubość przewężenia, odległość między punktem środkowym powierzchni czołowej zaokrąglenia a nasądzeniem połączenia zaokrąglonego.

Grubość gardzieli powinna być równa grubości spawanego elementu metalowego. Korzystając z długości gardzieli, możemy obliczyć wytrzymałość, jaką może wytrzymać połączenie pachwinowe.

Długość odgałęzienia (1) reprezentuje dwie strony trójkątnego zaokrąglenia. Do określenia rozmiaru spoiny używana jest długość ramienia zaokrąglenia. Czoło (3) nadaje spoinie wygląd zewnętrzny, grani (2) reprezentuje część o najgłębszej penetracji.

Jak zmierzyć rozmiar spoiny pachwinowej?

Na rysunku technicznym symbol Zaokrąglenia może składać się z wymiarów spoiny.

Rozmiar spoiny możemy zdefiniować w różny sposób, np. długość spoiny, rozmiar ramion, pomiar szczeliny między spoinami.

W symbolu rozmiar nogi jest umieszczony po lewej stronie, dla połączenia pachwinowego o nierównej wielkości nogi należy podać oba wymiary takie jak 1″ x 1.3″. Z drugiej strony, w przypadku spoiny o równych rozmiarach ramion, do przedstawienia wystarczy jeden wymiar.

Po prawej stronie trójkąta pachwinowego podajemy długość spoiny. W przypadku podwójnego zaokrąglenia wymiary podane są osobno dla obu stron spoiny. Jeśli spoina pachwinowa nie jest ciągła, długość i odstęp między środkami przerywanych spoin pachwinowych są wymienione po prawej stronie symbolu.

Wzór na rozmiar spoiny pachwinowej

Obliczenie minimalnego i maksymalnego rozmiaru spoiny pachwinowej jest konieczne, aby wytrzymać maksymalne naprężenia działające na spoinę.

Zawsze preferujemy optymalną wartość dla połączenia spawanego, konieczne jest dokładne obliczenie, aby uzyskać prawidłowy rozmiar spoiny pachwinowej. Jeśli projektant wybiera rozmiar spoiny powyżej optymalnej wartości, nie zwiększa to wytrzymałości połączenia spawanego, zamiast tego obserwuje się wzrost ilości metalu spoiny, siły roboczej i kosztów.

Decydując o długości ramion spoiny pachwinowej zawsze musimy pamiętać, że minimalna długość ramion powinna wynosić 3/4 grubości blachy, a przy nierównej grubości blachy należy wziąć pod uwagę cieńszą.

Minimalny rozmiar spoiny pachwinowej = 3/4, t = grubość pachwinowa, biorąc pod uwagę obustronnie spawane połączenie pachwinowe ze spoiną pachwinową na całej długości. Tylko dla jednej strony Długość nogi filetowej należy podwoić.

Efektywna długość spoiny pachwinowej

Możliwość dostosowania do miejsca montażu i łatwość wykonania to zalety, które powodują, że połączenie pachwinowe porzuca jeden element. Jeden element zachodzi na drugi, dlatego wymaga mniejszej precyzji podczas montażu.

Aby obliczyć efektywną długość spoiny pachwinowej, musimy od całkowitej długości spoiny pachwinowej odjąć dwukrotność rozmiaru pachwiny.

Efektywna długość filetu, l_eff = l – 2 . Z

l_eff musi mieć minimalną wartość czterokrotności rozmiaru spoiny, l_eff > 4 . Z

Długość spoiny pokazana na schemacie uważa się za efektywną długość spoiny i 2 . Z to dodatkowa długość zapewniona przez spawacza.

Grubość gardzieli spoiny pachwinowej

Przekrój poprzeczny spoiny pachwinowej może być reprezentowany przez trójkąt prostokątny, a odległość prostopadła przeciwprostokątnej od punktu przecięcia ramion jest znana jako grubość przewężenia.

Poniżej opisano metodę obliczania krok po kroku grubości gardzieli:

Na powyższym rysunku, dla trójkąta ABC, Z= rozmiar ramienia lub rozmiar spoiny

BD= grubość gardzieli=t

Długość spoiny=l

Minimalną powierzchnię gardła uzyskuje się w BD gardła, co jest iloczynem t i Z.

Teraz t= z co 45⁰ Lub 0.707 zł

Minimalna powierzchnia spoiny lub gardzieli

A= grubość gardzieli X długość spoiny=0.707 Z l

Jeśli σ_t jest dopuszczalnym naprężeniem rozciągającym dla metalu spoiny, to wytrzymałość połączenia na rozciąganie dla pojedynczego pachwiny

P=Powierzchnia gardzieli x dopuszczalna wytrzymałość na rozciąganie=

Fuga z podwójnym filetem,

Konstrukcja spoiny pachwinowej

Chociaż połączenia pachwinowe są bardzo powszechne, przed wykonaniem takiej spoiny należy wziąć pod uwagę różne aspekty.

Aby uzyskać idealną spoinę pachwinową, grubość i rozmiar odgałęzienia zawsze powinny mieścić się w określonym zakresie.

Trochę trudno jest uzyskać prawidłowy rozmiar spoiny przy zachowaniu wymaganej długości odgałęzienia i grubości gardzieli. Generalnie projektanci uwzględniają współczynnik bezpieczeństwa podczas obliczania rozmiaru, dlatego rozmiar spoiny podany na rysunku produkcyjnym jest na ogół większy niż wymagany rozmiar projektowy

Spoiny pachwinowe można precyzować za pomocą dwóch terminów, Z = rozmiar spoiny lub rozmiar ramienia i t = rozmiar gardzieli.

Gardziel to minimalny przekrój spoiny znajdujący się pod kątem 45⁰ do rozmiaru nogi.

Teraz t= z co 45⁰ Lub 0.707 zł

Wielkość spoiny określa jej rozmiar ramienia (Z).

Równoległa spoina pachwinowa jest poddawana ścinaniu na odcinku gardzieli,

Wytrzymałość pojedynczej spoiny pachwinowej wynosi

Gdzie l= długość całej spoiny

= maksymalne dopuszczalne naprężenie ścinające

P = obciążenie działające na płyty.

Spoina pachwinowa poprzeczna

Połączenia zaokrąglone są dwojakiego rodzaju: Połączenie poprzeczne i Połączenie równoległe. Głównym celem projektowania poprzecznego połączenia pachwinowego jest wytrzymałość na rozciąganie.

W spoinie poprzecznej pachwinowej kierunek spoiny jest prostopadły do ​​kierunku siły działającej na złącze, a w spoinie równoległej kierunek spoiny jest równoległy do ​​kierunku siły działającej na złącze. Spoina poprzeczna może być podzielona na pojedynczą i podwójną poprzeczną spoinę pachwinową.

Pojedyncze połączenie poprzeczne może odkształcić się od krawędzi, która nie jest spawana, jest to główna wada pojedynczego poprzecznego spoiny pachwinowej. W poprzecznym spoinie pachwinowym obciążenie jest uważane za rozciągające, ponieważ obciążenie jest prostopadłe do spoiny.

Nośność lub wytrzymałość spoiny wynosi σ_t = F/A gdzie

σ_t= wytrzymałość spoiny na rozciąganie

F = siła, z którą spaw może obsłużyć

A=efektywna powierzchnia spoiny

Efektywne biorąc pod uwagę, że obie nogi są równe, teoretyczne gardło będzie z co 45⁰

Lub 0.707 zł

W przypadku wszystkich połączeń pachwinowych powierzchnię można obliczyć, mnożąc gardziel spoiny przez długość ramienia (z) spoiny.

Jeśli σ_t jest dopuszczalnym naprężeniem rozciągającym materiału spoiny, to wytrzymałość na rozciąganie pojedynczej poprzecznej spoiny pachwinowej wynosi

P= powierzchnia gardła x dopuszczalne naprężenie rozciągające

P = 0Z. ja. σ_t

Do podwójnej spoiny pachwinowej poprzecznej

P = 2 x 0Z . ja. σ_t

Spoina pachwinowa Vs Buttweld

Poniżej wymieniono różnice między spoinami pachwinowymi i doczołowymi:

Wzór na rozmiar spoiny pachwinowej

Odkształcenie jest częstym zaburzeniem związanym z połączeniami spawanymi, głównymi przyczynami odkształceń są rozszerzalność cieplna i kurczenie materiału spoiny i materiału podstawowego podczas spawania.

Spoina symetryczna zmniejsza zniekształcenia, ale adaptacja spoiny symetrycznej w każdym przypadku nie jest możliwa. Nadspawanie powoduje również zniekształcenia.

W krajach europejskich rysunki techniczne złącza pachwinowego podają rozmiar gardła, aw Wielkiej Brytanii podaje się ogólnie rozmiar nogi. W przypadku spoiny pachwinowej o równych długościach ramion trójkąt przekroju poprzecznego jest trójkątem prostokątnym o kątach 45 stopni w każdym narożniku.

Poniżej wymieniono zależność między rozmiarem gardła a rozmiarem nóg:

Jeśli\\tau jest dopuszczalnym naprężeniem ścinającym materiału spoiny, to wytrzymałość na ścinanie pojedynczej równoległej spoiny pachwinowej wynosi

 P= powierzchnia przewężenia x dopuszczalne naprężenie ścinające=

Do podwójnego równoległego spoiny pachwinowej

Wzory obliczeniowe wytrzymałości na rozciąganie dla poprzecznej spoiny pachwinowej zostały wymienione powyżej (nagłówek poprzecznej spoiny pachwinowej).

Ogólnie rzecz biorąc, filety powinny być zaprojektowane tak, aby wytrzymywały naprężenia ścinające. W przypadku połączenia pachwinowego z równymi ramionami grubość gardzieli jest 0.707 razy większa od rozmiaru ramienia, co daje powierzchnię spoiny równą wymiarowi gardzieli pomnożonej przez długość spoiny.

Jak używać miernika spoiny?

Dwa główne zastosowania miernika do spoin pachwinowych to pomiar długości ramienia i sprawdzenie grubości gardzieli.

Odczytywanie wskaźnika filetowego jest dość proste i bardzo wyraźne, bez żadnych komplikacji. Każdy koniec miernika mierzy zarówno długość nóg, jak i grubość gardła. Boki wypukłe obliczają długość ramienia, a boki z występami pośrodku przymiaru spawalniczego obliczają grubość gardzieli.

W zależności od rodzaju złącza pachwinowego musimy zdecydować, po której stronie miernika będziemy dokonywać pomiaru. Należy zawsze unikać nadmiernej wypukłości, ponieważ duża wypukłość złącza zwiększa naprężenia i prowadzi do pęknięć i uszkodzeń spawów.

W przypadku spoiny wklęsłej, rozmiar spoiny jest mierzony za pomocą strony miernika spoiny, gdzie środkowa zakładka musi dotykać lica spoiny. Grubość najgłębszej części penetracji jest trudna do zmierzenia, ponieważ znajduje się ona w strefie wpływu ciepła i trudno jest precyzyjnie określić jej zasięg.

Wnioski:

Podsumowując nasz post możemy stwierdzić, że dla Inżyniera niezbędna jest gruntowna znajomość projektowania spoin pachwinowych. Do przedstawienia rozmiaru spoiny niezbędny jest odpowiedni symbol spoiny. W Wielkiej Brytanii długość ramienia jest określona przez „Z” w normie EN ISO 2553, a liczba podaje rozmiar spoiny w milimetrach.

Sangeeta Das

Jestem Sangeeta Das. Ukończyłem studia magisterskie z inżynierii mechanicznej ze specjalizacją w silnikach spalinowych i samochodach. Mam około dziesięcioletnie doświadczenie w przemyśle i środowisku akademickim. Moje zainteresowania obejmują silniki spalinowe, aerodynamikę i mechanikę płynów. Możesz mnie znaleść w