Το Fillet Weld είναι ένας συνεχής σύνδεσμος συγκόλλησης που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση δύο μεταλλικών τεμαχίων που σχηματίζουν γωνία, στις περισσότερες περιπτώσεις γωνία 90 μοιρών μεταξύ τους.
Οι συγκολλήσεις Filet μπορεί να αποκτήσουν τριγωνικό, κοίλο, κυρτό ή επίπεδο σχήμα λόγω της επίδρασης της τεχνικής συγκόλλησης. Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος τύπος συγκόλλησης στις βιομηχανίες κατασκευής που κάλυπταν ένα ευρύ φάσμα (σχεδόν 70-80%) αρμών που παρασκευάζονται με τη μέθοδο συγκόλλησης τόξου.
Διεργασίες χωρίς σύντηξη, όπως η συγκόλληση και η συγκόλληση, χρησιμοποιούνται επίσης για τη συγκόλληση με φιλέτα.
Οι συγκολλήσεις φιλέτου θεωρούνται ως σύνδεσμοι Τ όπου δύο μεταλλικά τεμάχια συνδέονται μεταξύ τους κάνοντας ορθή γωνία και φαίνονται επίσης ως ενώσεις περιτύλιξης όπου το ένα κομμάτι μετάλλου επικαλύπτει το άλλο κομμάτι μετάλλου.
Τι είναι η συγκόλληση φιλέτου;
Μια συγκόλληση φιλέτου απαιτεί λιγότερη προετοιμασία άκρων και έχει σχεδόν τριγωνική διατομή.
Η συγκόλληση φιλέτου είναι πολύ οικονομική, καθώς και μια απλή μέθοδος σύνδεσης, γι' αυτό είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους τύπους συγκόλλησης στη βιομηχανία κατασκευής. Το διαφορετικό Οι διαδικασίες συγκόλλησης με τόξο όπως μεταλλικό τόξο, τόξο βολφραμίου, θωρακισμένο μεταλλικό τόξο κ.λπ. υιοθετούνται για να ληφθεί μια συγκόλληση φιλέτου.
Παράδειγμα συγκόλλησης φιλέτου
Στη βιομηχανία συγκόλλησης, οι σύνδεσμοι συγκόλλησης φιλέτου χρησιμοποιούνται συχνότερα για διαφορετικούς σκοπούς.
Γενικά οι συγκολλητές προτιμούν τις συγκολλήσεις φιλέτου όταν θέλουν να συνδέσουν φλάντζες σε σωλήνες, να συγκολλήσουν διατομές υποδομών και να αντικαταστήσουν τα μπουλόνια αφού δεν είναι αρκετά ισχυρά και έχουν μεγάλες πιθανότητες φθοράς.
Σύνδεση φιλέτου
Ο σύνδεσμος συγκόλλησης φιλέτου συμβαίνει όταν δύο μεταλλικές επιφάνειες ή άλλα σχήματα ενώνονται ή συγκολλούνται μεταξύ τους κάθετα ή υπό γωνία.
Ο σύνδεσμος μπλουζάκι, ο σύνδεσμος αγκαλιάς, ο γωνιακός σύνδεσμος βρίσκονται όλα κάτω από τον σύνδεσμο συγκόλλησης φιλέτου. Οι συγκολλήσεις φιλέτου αποκτούν την όψη τριγώνου και ανάλογα με την τεχνική του συγκολλητή και τις διαφορετικές παραμέτρους, μπορεί να έχουν κοίλη, επίπεδη ή κυρτή επιφάνεια.
Τα σύμβολα δίνουν επίσης διαστάσεις της συγκόλλησης με διαφορετικούς τρόπους όπως το μήκος του σκέλους, το μήκος της συγκόλλησης, τα κενά μεταξύ των συγκολλήσεων. Η αντοχή της συγκόλλησης αναφέρεται επίσης χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό γραμμάτων και αριθμών όπως το E60.
Σύμβολα συγκόλλησης φιλέτου
Το βασικό σύμβολο για το Fillet Weld έχει σχήμα τριγώνου που αποτελείται από μια γραμμή αναφοράς και ένα βέλος και μια ουρά.
Το τρίγωνο βρίσκεται είτε κάτω είτε πάνω από τη γραμμή αναφοράς, η κεφαλή του βέλους δείχνει πάντα προς τη θέση συγκόλλησης. Η ουρά είναι ένα προαιρετικό στοιχείο του συμβόλου που δίνει τους σχηματισμούς σχετικά με τη συγκόλληση.
Στο ISO 2553, ένα σύστημα μία συνεχής και μία διακεκομμένη γραμμή που τοποθετούνται παράλληλα μεταξύ τους χρησιμοποιούνται ως γραμμή αναφοράς. Εάν ένα σύμβολο αποτελείται από μια ενιαία γραμμή αναφοράς με ένα τρίγωνο πάνω από τη γραμμή, υποδηλώνει ότι η συγκόλληση θα βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά του βέλους.
Εάν ένας σύνδεσμος αποτελείται από δύο φιλέτα, τότε χρησιμοποιείται για ένδειξη ένα βέλος με δύο τρίγωνα πάνω και κάτω από τη γραμμή αναφοράς. Για μια συνεχή συγκόλληση γύρω από τον σύνδεσμο, τότε τοποθετείται ένας μικρός κύκλος γύρω από το σημείο σύνδεσης της γραμμής αναφοράς και το βέλος που δείχνει προς τον σύνδεσμο.
Για να περιγράψουμε την αισθητική της συγκόλλησης, υπάρχουν διάφορα σύμβολα. Για μια συγκόλληση κοίλου σχήματος, μια απλή καμπύλη που δείχνει μακριά από την υποτείνουσα του τριγώνου φιλέτου και για μια κυρτή συγκόλληση χρησιμοποιείται για αναπαράσταση μια καμπύλη προς την υποτείνουσα.
Μέρη συγκόλλησης φιλέτου
Τα κοινά χρησιμοποιούμενα σχέδια αρμών για συγκολλήσεις φιλέτου είναι το Tee Joint, το Lap Joint και το Corner Joint, σε καθεμία από τις αρθρώσεις οι δύο επιφάνειες σε ορθή γωνία μεταξύ τους.
Τα διάφορα μέρη ενός αρμού φιλέτου μπορούν να εξηγηθούν με τη βοήθεια του παρακάτω σχήματος:
Τα μέρη μιας συγκόλλησης Filet φαίνονται στο παραπάνω σχήμα: Πόδι, Ρίζα, Πρόσωπο, Δάχτυλο και Λαιμός. Το μήκος (5) αντιπροσωπεύει το πάχος του λαιμού, την απόσταση μεταξύ του κεντρικού σημείου της επιφάνειας της όψης του φιλέτου έως τη ρίζα της άρθρωσης του φιλέτου.
Το πάχος του λαιμού πρέπει να είναι ίσο με το πάχος του μεταλλικού τεμαχίου που πρόκειται να συγκολληθεί. Χρησιμοποιώντας το μήκος του λαιμού, μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη που μπορεί να αντέξει μια άρθρωση φιλέτου.
Το μήκος του ποδιού (1) αντιπροσωπεύει τις δύο πλευρές του τριγωνικού φιλέτου. Για να καθορίσετε το μέγεθος μιας συγκόλλησης, χρησιμοποιείται το μήκος του ποδιού του φιλέτου. Το πρόσωπο (3) δίνει την εξωτερική εμφάνιση της συγκόλλησης, η ρίζα (2) αντιπροσωπεύει το τμήμα με τη μεγαλύτερη διείσδυση.
Πώς να μετρήσετε το μέγεθος συγκόλλησης φιλέτου;
Σε ένα τεχνικό σχέδιο, το σύμβολο για Filet μπορεί να αποτελείται από διαστάσεις συγκόλλησης.
Μπορούμε να ορίσουμε το μέγεθος της συγκόλλησης διαφορετικά όπως το μήκος της συγκόλλησης, το μέγεθος των ποδιών, τη μέτρηση του κενού μεταξύ των συγκολλήσεων.
Σε ένα σύμβολο, το μέγεθος του ποδιού τοποθετείται στα αριστερά, για μια άρθρωση φιλέτου με άνισο μέγεθος ποδιού πρέπει να αναφέρουμε και τις δύο διαστάσεις όπως 1″ x 1.3″. Από την άλλη πλευρά, για μια συγκόλληση με ίσα μεγέθη σκελών, η μονή διάσταση είναι αρκετή για αναπαράσταση.
Στη δεξιά πλευρά του τριγώνου φιλέτου αναφέρουμε το μήκος της συγκόλλησης. Σε περίπτωση διπλού φιλέτου τα μεγέθη αναφέρονται χωριστά και για τις δύο πλευρές της ένωσης. Εάν η συγκόλληση φιλέτου δεν είναι συνεχής, το μήκος και το βήμα μεταξύ του κέντρου των διακοπτόμενων φιλέτων αναφέρονται στα δεξιά του συμβόλου.
Φόρμουλα μεγέθους συγκόλλησης φιλέτου
Ο υπολογισμός του ελάχιστου και του μέγιστου μεγέθους συγκόλλησης φιλέτου είναι απαραίτητος για να αντέξει τις μέγιστες τάσεις που ασκούνται σε μια συγκόλληση.
Προτιμούμε πάντα μια βέλτιστη τιμή για μια συγκολλημένη άρθρωση, είναι απαραίτητος ένας ακριβής υπολογισμός για να ληφθεί το σωστό μέγεθος συγκόλλησης φιλέτου. Εάν ένας σχεδιαστής επιλέξει μέγεθος συγκόλλησης πάνω από τη βέλτιστη τιμή, δεν προσθέτει αντοχή στον συγκολλημένο σύνδεσμο, αντίθετα παρατηρείται αύξηση του μετάλλου συγκόλλησης, της ανθρώπινης ισχύος και του κόστους.
Για να αποφασίσουμε το μήκος του σκέλους μιας συγκόλλησης φιλέτου πρέπει πάντα να θυμόμαστε ότι το ελάχιστο μέγεθος σκέλους πρέπει να είναι το 3/4 του πάχους της πλάκας και για άνισο πάχος πλάκας θεωρήστε το λεπτότερο.
Ελάχιστο μέγεθος συγκόλλησης φιλέτου= 3/4ο, t= πάχος φιλέτου, λαμβάνοντας υπόψη τη συγκολλημένη ένωση φιλέτου και στις δύο πλευρές με συγκόλληση φιλέτου πλήρους μήκους. Μόνο για τη μία πλευρά Το μήκος του ποδιού του φιλέτου πρέπει να διπλασιαστεί.
Πραγματικό μήκος συγκόλλησης φιλέτου
Η προσαρμοστικότητα του χώρου και η ευκολία κατασκευής είναι τα πλεονεκτήματα που κάνουν έναν σύνδεσμο φιλέτου να εγκαταλείπει το ένα μέλος επικαλύπτει το άλλο, επομένως απαιτεί λιγότερη ακρίβεια κατά την εφαρμογή.
Για να υπολογίσουμε το πραγματικό μήκος του φιλέτου πρέπει να αφαιρέσουμε δύο φορές το μέγεθος του φιλέτου από το συνολικό μήκος της συγκόλλησης φιλέτου.
Αποτελεσματικό μήκος φιλέτου, leff = l – 2 . Ζ
leff πρέπει να έχει ελάχιστη τιμή τετραπλάσια του μεγέθους της συγκόλλησης, leff > 4 . Ζ
Το μήκος μιας συγκόλλησης που φαίνεται σε ένα διάγραμμα θεωρείται ως πραγματικό μήκος της συγκόλλησης και 2 . Z είναι το επιπλέον μήκος που παρέχει ο συγκολλητής.
Πάχος λαιμού συγκόλλησης φιλέτου
Η διατομή μιας συγκόλλησης φιλέτου μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα ορθογώνιο τρίγωνο και, η κάθετη απόσταση της υποτείνουσας από το σημείο τομής των ποδιών είναι γνωστή ως πάχος λαιμού.
Η μέθοδος βήμα προς βήμα για τον υπολογισμό του πάχους του λαιμού αναφέρεται παρακάτω:
Στο παραπάνω σχήμα, για το τρίγωνο ABC, Z= μέγεθος σκέλους ή μέγεθος της συγκόλλησης
BD= πάχος λαιμού=t
Μήκος συγκόλλησης=l
Η ελάχιστη περιοχή του λαιμού λαμβάνεται στο λαιμό BD, η οποία δίνεται ως γινόμενο των t και Z.
Τώρα t= z co 450 Ή 0.707 Z
Ελάχιστη περιοχή της συγκόλλησης ή της περιοχής του λαιμού
A= πάχος λαιμού Χ μήκος συγκόλλησης=0.707 Z l
Αν σt είναι επιτρεπτή η εφελκυστική τάση για το μέταλλο συγκόλλησης και στη συνέχεια η αντοχή εφελκυσμού του συνδέσμου για ένα μόνο φιλέτο
P=Εμβαδόν λαιμού x επιτρεπόμενη αντοχή εφελκυσμού=
Η ένωση με διπλό φιλέτο,
Σχέδιο συγκόλλησης φιλέτου
Αν και οι αρμοί φιλέτου είναι πολύ συνηθισμένοι, αλλά διαφορετικές πτυχές πρέπει να ληφθούν υπόψη πριν από την παραγωγή μιας τέτοιας συγκόλλησης.
Το πάχος του λαιμού και το μέγεθος των ποδιών πρέπει πάντα να είναι εντός συγκεκριμένου εύρους για τέλεια συγκόλληση φιλέτου.
Είναι λίγο δύσκολο να επιτευχθεί το σωστό μέγεθος συγκόλλησης διατηρώντας το απαιτούμενο μήκος ποδιού και πάχος λαιμού. Γενικά, οι σχεδιαστές επιτρέπουν έναν παράγοντα ασφαλείας κατά τον υπολογισμό του μεγέθους, επομένως το μέγεθος συγκόλλησης που αναφέρεται σε ένα σχέδιο κατασκευής είναι γενικά μεγαλύτερο από το απαιτούμενο μέγεθος σχεδιασμού
Οι συγκολλήσεις φιλέτου μπορούν να προσδιοριστούν με δύο όρους, Z= μέγεθος συγκόλλησης ή μέγεθος ποδιού και t= μέγεθος λαιμού.
Λαιμός είναι η ελάχιστη διατομή της συγκόλλησης που βρίσκεται στο 450 στο μέγεθος του ποδιού.
Τώρα t= z co 450 Ή 0.707 Z
Το μέγεθος μιας συγκόλλησης καθορίζεται από το μέγεθος του ποδιού της (Z).
Μια παράλληλη συγκόλληση φιλέτου υποβάλλεται σε διατμητική αστοχία στο τμήμα του λαιμού,
Η αντοχή μιας συγκόλλησης με ένα φιλέτο είναι
Όπου l= μήκος της πλήρους συγκόλλησης
= μέγιστη επιτρεπόμενη διατμητική τάση
P = φορτίο που επενεργεί στις πλάκες.
Εγκάρσια συγκόλληση φιλέτου
Οι αρμοί φιλέτου είναι δύο τύπων: Εγκάρσια άρθρωση και παράλληλη άρθρωση. Ο κύριος σκοπός του σχεδιασμού μιας εγκάρσιας άρθρωσης φιλέτου είναι να αντέχει την αντοχή σε εφελκυσμό.
Στη συγκόλληση εγκάρσιας λωρίδας η κατεύθυνση της συγκόλλησης είναι κάθετη προς την κατεύθυνση της δύναμης που ασκεί στον σύνδεσμο και στην παράλληλη άρθρωση η κατεύθυνση της συγκόλλησης είναι παράλληλη προς την κατεύθυνση της δύναμης που ασκεί στον σύνδεσμο. Η εγκάρσια συγκόλληση μπορεί να υποδιαιρεθεί σε μονή και διπλή εγκάρσια συγκόλληση φιλέτου.
Ένας απλός εγκάρσιος σύνδεσμος μπορεί να παραμορφωθεί εκτός σχήματος από την άκρη που δεν είναι συγκολλημένη, αυτό είναι το κύριο μειονέκτημα ενός μόνο εγκάρσιου φιλέτου. Στην εγκάρσια συγκόλληση φιλέτου το φορτίο θεωρείται εφελκυστικό επειδή το φορτίο είναι κάθετο στη συγκόλληση.
Η ικανότητα μεταφοράς φορτίου ή η αντοχή της συγκόλλησης είναι σt = F/A όπου
σt= αντοχή σε εφελκυσμό της συγκόλλησης
F= Πιέστε το χερούλι της συγκόλλησης
Α=η αποτελεσματική περιοχή της συγκόλλησης
Όσο αποτελεσματικό θεωρώντας ότι και τα δύο πόδια είναι ίσα, ο θεωρητικός λαιμός θα είναι z co 450
Ή 0.707 Z
Για όλους τους αρμούς φιλέτου, το εμβαδόν μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας το λαιμό της συγκόλλησης στο μήκος του σκέλους(z) της συγκόλλησης.
Αν σt είναι η επιτρεπόμενη εφελκυστική τάση του υλικού συγκόλλησης, τότε η αντοχή εφελκυσμού της μονής εγκάρσιας συγκόλλησης φιλέτου είναι
P= περιοχή λαιμού x επιτρεπόμενη τάση εφελκυσμού
P = 0. 707Z. λ . σt
Για διπλή εγκάρσια συγκόλληση φιλέτου
P = 2 x 0. 707Z . λ . σt
Συγκόλληση φιλέτου Vs Buttweld
Οι διαφορές μεταξύ των συγκολλήσεων φιλέτου και των άκρων αναφέρονται παρακάτω:
| Φιλέτο | Βαρέλι |
| Κατάλληλο για καταστάσεις αυτόματης συγκόλλησης. | Λόγω της προετοιμασίας του αυλακιού πριν από τη συγκόλληση, δεν εφαρμόζονται αυτόματες διαδικασίες. |
| Εγκατάλειψη στη βιομηχανία συγκόλλησης λόγω μη ανάγκης εκτεταμένης προετοιμασίας αρμών. | Μερικές φορές αποφεύγεται λόγω της υποχρεωτικής προετοιμασίας των άκρων. |
| Απαιτείται υψηλότερη εισροή θερμότητας από την ακραία συγκόλληση για το ίδιο πάχος μεταλλικής πλάκας | Απαιτείται μικρότερη εισροή θερμότητας από την ένωση φιλέτου για το ίδιο πάχος μετάλλου. |
Φόρμουλα μεγέθους συγκόλλησης φιλέτου
Η παραμόρφωση είναι μια κοινή διαταραχή που σχετίζεται με συγκολλημένες αρθρώσεις, οι κύριοι λόγοι παραμόρφωσης είναι η θερμική διαστολή και συστολή του υλικού συγκόλλησης και του υλικού βάσης κατά τη συγκόλληση.
Η συμμετρική συγκόλληση μειώνει την παραμόρφωση αλλά η προσαρμογή της συμμετρικής συγκόλλησης σε κάθε περίπτωση δεν είναι δυνατή. Η υπερβολική συγκόλληση προκαλεί επίσης παραμόρφωση.
Στις ευρωπαϊκές χώρες τα τεχνικά σχέδια για μια άρθρωση φιλέτου αναφέρουν το μέγεθος του λαιμού και στο Ηνωμένο Βασίλειο αναφέρεται γενικά το μέγεθος των ποδιών. Για μια συγκόλληση φιλέτου με ίσα μήκη σκέλους, το τρίγωνο διατομής είναι ένα ορθογώνιο τρίγωνο με γωνίες 45 μοιρών σε κάθε γωνία.
Η σχέση μεταξύ του μεγέθους του λαιμού και του μεγέθους των ποδιών αναφέρεται παρακάτω:
Εάν\tau είναι η επιτρεπόμενη διατμητική τάση του υλικού συγκόλλησης, τότε η διατμητική αντοχή της μονής παράλληλης συγκόλλησης φιλέτου είναι
P= περιοχή λαιμού x επιτρεπόμενη διατμητική τάση=
Για διπλή παράλληλη συγκόλληση φιλέτου
Οι τύποι υπολογισμού της αντοχής σε εφελκυσμό για την εγκάρσια συγκόλληση φιλέτου αναφέρονται παραπάνω (επικεφαλίδα εγκάρσια συγκόλληση φιλέτου).
Γενικά, τα φιλέτα πρέπει να είναι σχεδιασμένα ώστε να αντέχουν σε διατμητική τάση. Για μια άρθρωση φιλέτου με ίσα πόδια, το πάχος του λαιμού είναι 0.707 φορές το μέγεθος του ποδιού που δίνει μια περιοχή συγκόλλησης ίση με τη διάσταση του λαιμού επί το μήκος της συγκόλλησης.
Πώς να χρησιμοποιήσετε έναν μετρητή φιλέτου συγκόλλησης;
Οι δύο κύριες χρήσεις ενός μετρητή συγκόλλησης φιλέτου είναι η μέτρηση του μήκους του ποδιού και ο έλεγχος του πάχους του λαιμού.
Η ανάγνωση ενός μετρητή φιλέτου είναι αρκετά απλή και πολύ ξεκάθαρη χωρίς καμία πολυπλοκότητα. Κάθε άκρο του μετρητή μετρά τόσο το μήκος του ποδιού όσο και το πάχος του λαιμού. Οι κυρτές πλευρές υπολογίζουν το μήκος του ποδιού και οι πλευρές με προεξοχές στη μέση ενός μετρητή φιλέτου συγκόλλησης υπολογίζουν το πάχος του λαιμού.
Ανάλογα με τον τύπο της ένωσης φιλέτου πρέπει να αποφασίσουμε την πλευρά του μετρητή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση. Η υπερβολική κυρτότητα θα πρέπει πάντα να αποφεύγεται, καθώς η υψηλή κυρτότητα μιας άρθρωσης προσθέτει στους ανυψωτές τάσεων και οδηγεί σε ρωγμές και αστοχίες συγκόλλησης.
Στην περίπτωση μιας κοίλης συγκόλλησης, το μέγεθος της συγκόλλησης μετριέται χρησιμοποιώντας την πλευρά του μετρητή συγκόλλησης όπου η κεντρική γλωττίδα απαιτείται για να αγγίξει την επιφάνεια συγκόλλησης. Το πάχος του τμήματος βαθύτερης διείσδυσης είναι δύσκολο να μετρηθεί καθώς βρίσκεται στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και είναι δύσκολο να προσδιοριστεί με ακρίβεια η έκτασή του.
Συμπέρασμα:
Για να ολοκληρώσουμε την ανάρτησή μας μπορούμε να δηλώσουμε ότι η άρτια γνώση του σχεδιασμού της συγκόλλησης φιλέτου είναι απαραίτητη για έναν Μηχανικό. Ένα κατάλληλο σύμβολο συγκόλλησης είναι απαραίτητο για να αντιπροσωπεύει το μέγεθος της συγκόλλησης. Στο ΗΒ, το μήκος του σκέλους καθορίζεται από το «Z» στο EN ISO 2553 και ο αριθμός δίνει το μέγεθος συγκόλλησης σε χιλιοστά.
