Kehlnaht ist eine kontinuierliche Schweißverbindung, die verwendet wird, um zwei Metallteile zu verbinden, die einen Winkel bilden, in den meisten Fällen einen 90-Grad-Winkel zueinander.
Die Kehlnähte können durch den Einfluss der Schweißtechnik eine dreieckige, konkave, konvexe oder flache Form annehmen. Am häufigsten verwendeter Schweißtyp in der Fertigungsindustrie, der ein breites Spektrum (fast 70-80 %) von Verbindungen abdeckt, die durch das Lichtbogenschweißverfahren hergestellt wurden.
Nicht schmelzende Verfahren wie Hartlöten und Weichlöten werden auch für Kehlnahtschweißverbindungen verwendet.
Kehlnähte werden als T-Verbindungen angesehen, bei denen zwei Metallteile im rechten Winkel miteinander verbunden werden, und auch als Überlappungsverbindungen, bei denen ein Metallstück das andere Metallstück überlappt.
Was ist eine Kehlnaht?
Eine Kehlnaht erfordert weniger Kantenvorbereitung und hat einen fast dreieckigen Querschnitt.
Die Kehlnaht ist sehr kostengünstig und eine einfache Verbindungsmethode, weshalb sie eine der am weitesten verbreiteten Schweißarten in der Fertigungsindustrie ist. Der Unterschied Lichtbogenschweißverfahren wie Metalllichtbogen, Wolframlichtbogen, abgeschirmter Metalllichtbogen usw. werden angewendet, um eine Kehlnaht zu erhalten.
Beispiel Kehlnaht
In der Schweißindustrie werden Kehlnahtverbindungen am häufigsten für verschiedene Zwecke verwendet.
Im Allgemeinen bevorzugen Schweißer Kehlnähte, wenn sie Flansche mit Rohren verbinden, Querschnitte von Infrastrukturen schweißen und Bolzen ersetzen möchten, da sie nicht stark genug sind und ein hohes Verschleißrisiko aufweisen.
Kehlnahtnaht
Eine Kehlnahtverbindung tritt auf, wenn zwei Metalloberflächen oder andere Formen senkrecht oder in einem Winkel miteinander verbunden oder verschweißt werden.
T-Verbindung, Überlappungsverbindung, Eckverbindung fallen alle unter die Kehlnahtverbindung. Kehlnähte erhalten das Aussehen eines Dreiecks und können je nach Schweißtechnik und verschiedenen Parametern eine konkave, flache oder konvexe Oberfläche haben.
Die Symbole geben auch die Abmessungen der Schweißnaht auf unterschiedliche Weise an, z. B. Schenkellänge, Länge der Schweißnaht, Abstände zwischen den Schweißnähten. Auch die Festigkeit der Schweißnaht wird wie bei E60 mit einer Buchstaben-Zahlen-Kombination angegeben.
Kehlnahtsymbole
Das Grundsymbol für die Kehlnaht hat die Form eines Dreiecks, das aus einer Referenzlinie und einem Pfeil und einem Schwanz besteht.
Das Dreieck liegt entweder unter oder über der Bezugslinie, die Pfeilspitze zeigt immer zur Schweißstelle. Der Schwanz ist ein optionales Element des Symbols, das Informationen über die Schweißnaht gibt.
In ISO 2553,A System werden eine durchgehende und eine parallel verlaufende gestrichelte Linie als Bezugslinie verwendet. Wenn ein Symbol aus einer einzelnen Referenzlinie mit einem Dreieck über der Linie besteht, zeigt dies an, dass die Schweißnaht auf der gegenüberliegenden Seite des Pfeils erfolgen wird.
Wenn ein Gelenk aus zwei Filets besteht, wird ein Pfeil mit zwei Dreiecken über und unter der Bezugslinie zur Kennzeichnung verwendet. Für eine durchgehende Schweißnaht um die Stoßstelle herum wird dann ein kleiner Kreis um den Verbindungspunkt der Bezugslinie und des auf die Stoßstelle weisenden Pfeils gelegt.
Um die Ästhetik der Schweißnaht zu beschreiben, gibt es verschiedene Symbole. Für eine konkav geformte Schweißnaht wird eine einfache Kurve, die von der Hypotenuse des Kehldreiecks weg zeigt, und für eine konvexe Schweißnaht eine Kurve zur Hypotenuse hin zur Darstellung verwendet.
Kehlnahtteile
Häufig verwendete Verbindungsdesigns für Kehlnähte sind T-Verbindung, Überlappungsverbindung und Eckverbindung, bei jeder der Verbindungen stehen die beiden Oberflächen im rechten Winkel zueinander.
Die verschiedenen Teile eines Filet Joints können mit Hilfe der folgenden Abbildung erklärt werden:
Die Teile einer Kehlnaht sind in der obigen Abbildung zu sehen: Leg, Root, Face, Toe und Throat. Die Länge (5) stellt die Halsdicke dar, Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Stirnfläche der Kehle bis zur Wurzel der Kehlnaht.
Die Halsdicke sollte gleich der Dicke des zu schweißenden Metallteils sein. Anhand der Halslänge können wir die Festigkeit berechnen, der ein Filetstück standhalten kann.
Die Beinlänge (1) repräsentiert die beiden Seiten des dreieckigen Filets. Um die Größe einer Schweißnaht anzugeben, wird die Schenkellänge der Verrundung verwendet. Fläche (3) gibt das äußere Aussehen der Schweißnaht wieder, Wurzel (2) repräsentiert den Teil mit der tiefsten Eindringung.
Wie misst man die Kehlnahtgröße?
In einer technischen Zeichnung kann das Symbol für Verrundung aus Schweißnahtbemaßungen bestehen.
Wir können die Schweißnahtgröße anders definieren, wie z. B. die Länge der Schweißnaht, die Größe der Beine, die Messung des Abstands zwischen den Schweißnähten.
In einem Symbol wird die Beingröße links platziert, für ein Filet mit ungleicher Beingröße müssen wir beide Maße wie 1″ x 1.3″ angeben. Andererseits reicht für eine Schweißnaht mit gleichen Beingrößen eine einzelne Dimension zur Darstellung aus.
Auf der rechten Seite des Kehldreiecks geben wir die Länge der Schweißnaht an. Bei einem doppelten Filet werden die Größen für beide Seiten des Gelenks separat angegeben. Wenn die Kehlnaht nicht durchgehend ist, werden die Länge und der Abstand zwischen der Mitte der unterbrochenen Kehlnähte rechts neben dem Symbol angegeben.
Formel für Kehlnahtgröße
Die Berechnung der minimalen und maximalen Kehlnahtgröße ist notwendig, um den maximalen Belastungen standzuhalten, die auf eine Schweißnaht einwirken.
Wir bevorzugen immer einen optimalen Wert für eine Schweißverbindung, eine genaue Berechnung ist notwendig, um eine korrekte Kehlnahtgröße zu erhalten. Wenn sich ein Konstrukteur für eine Schweißnahtgröße entscheidet, die über dem optimalen Wert liegt, erhöht dies die Festigkeit der Schweißverbindung nicht, stattdessen wird ein Anstieg des Schweißmetalls, der Arbeitskraft und der Kosten beobachtet.
Um die Schenkellänge einer Kehlnaht festzulegen, müssen wir immer daran denken, dass die Mindestschenkelgröße 3/4 der Blechdicke betragen sollte und bei ungleicher Blechdicke die dünnere zu berücksichtigen ist.
Minimale Kehlnahtgröße = 3/4, t = Kehlnahtdicke, unter Berücksichtigung der beidseitig geschweißten Kehlnaht mit durchgehender Kehlnaht. Bei nur einseitigem Filet sollte die Schenkellänge verdoppelt werden.
Effektive Länge der Kehlnaht
Die Anpassungsfähigkeit an den Standort und die einfache Herstellung sind die Vorteile, die dazu führen, dass eine Kehlnaht auf ein Element verzichtet, das das andere überlappt, und daher weniger Präzision beim Anpassen erfordert.
Um die effektive Länge der Kehlnaht zu berechnen, müssen wir die doppelte Kehlnahtgröße von der Gesamtlänge der Kehlnaht abziehen.
Effektive Filetlänge, leff = l – 2 . Z
leff muss mindestens das Vierfache der Nahtgröße haben, leff > 4 . Z
Die in einem Diagramm dargestellte Länge einer Schweißnaht gilt als effektive Länge der Schweißnaht und 2 . Z ist die vom Schweißer bereitgestellte zusätzliche Länge.
Halsdicke der Kehlnaht
Der Querschnitt einer Kehlnaht kann durch ein rechtwinkliges Dreieck dargestellt werden, und der senkrechte Abstand der Hypotenuse vom Schnittpunkt der Schenkel ist als Halsdicke bekannt.
Die Schritt-für-Schritt-Methode zur Berechnung der Halsdicke ist unten aufgeführt:
In der obigen Abbildung ist für das Dreieck ABC Z = Beingröße oder Größe der Schweißnaht
BD = Halsdicke = t
Länge der Schweißnaht = l
Die minimale Fläche des Halses wird am Hals BD erhalten, der sich aus dem Produkt von t und Z ergibt.
Jetzt t= z cos 450 Oder 0.707 Z
Mindestfläche der Schweißnaht oder des Kehlbereichs
A= Halsdicke X Länge der Schweißnaht=0.707 Z l
Wenn σt ist die zulässige Zugspannung für das Schweißgut dann die Zugfestigkeit der Verbindung für eine einzelne Hohlkehle
P = Halsbereich x zulässige Zugfestigkeit =
Der Braten mit doppeltem Filet,
Kehlnahtdesign
Obwohl Kehlnähte sehr verbreitet sind, müssen vor der Herstellung einer solchen Schweißnaht verschiedene Aspekte berücksichtigt werden.
Für eine perfekte Kehlnaht sollten die Kehldicke und die Schenkelgröße immer in einem bestimmten Bereich liegen.
Es ist ein wenig schwierig, die richtige Schweißnahtgröße zu erreichen und dabei die erforderliche Schenkellänge und Halsdicke beizubehalten. Im Allgemeinen erlauben Konstrukteure bei der Berechnung der Größe einen Sicherheitsfaktor, daher ist die in einer Fertigungszeichnung angegebene Schweißnahtgröße im Allgemeinen größer als die erforderliche Konstruktionsgröße
Kehlnähte können durch zwei Begriffe präzisiert werden, Z = Schweißnahtgröße oder Schenkelgröße und t = Halsgröße.
Kehle ist der Mindestquerschnitt der Schweißnaht bei 450 auf die Beingröße.
Jetzt t= z cos 450 Oder 0.707 Z
Die Größe einer Schweißnaht wird durch ihre Beingröße (Z) angegeben.
Eine parallele Kehlnaht wird im Halsbereich einem Scherbruch ausgesetzt,
Die Festigkeit einer einzelnen Kehlnaht beträgt
Wobei l = Länge der gesamten Schweißnaht
= maximal zulässige Schubspannung
P = auf die Platten wirkende Last.
Querkehlnaht
Es gibt zwei Arten von Kehlfugen: Querfuge und Parallelfuge. Der Hauptzweck der Konstruktion einer Querkeilverbindung besteht darin, der Zugfestigkeit standzuhalten.
Bei der Querkehlnaht verläuft die Schweißrichtung senkrecht zur Richtung der auf die Verbindung wirkenden Kraft und bei der Parallelverbindung verläuft die Schweißrichtung parallel zur Richtung der auf die Verbindung wirkenden Kraft. Die Quernaht kann in einfache und doppelte Querkehlnaht unterteilt werden.
Eine einzelne Querverbindung kann sich von der Kante, die nicht geschweißt ist, aus der Form verziehen, dies ist der Hauptnachteil einer einzelnen Quernaht.
Die Tragfähigkeit oder Festigkeit der Schweißnaht ist σt = F/A wo
σt= Zugfestigkeit der Schweißnaht
F= Kraft, die die Schweißnaht handhaben kann
A = die effektive Fläche der Schweißnaht
Wenn man bedenkt, dass beide Beine gleich sind, wird der theoretische Hals sein z cos 450
Oder 0.707 Z
Für alle Kehlnähte kann die Fläche berechnet werden, indem die Kehle der Schweißnaht mit der Schenkellänge (z) der Schweißnaht multipliziert wird.
Wenn σt die zulässige Zugspannung des Schweißmaterials ist, dann ist die Zugfestigkeit der einzelnen Querkehlnaht
P = Halsfläche x zulässige Zugspannung
P = 0Z . ich . σt
Für doppelte Querkehlnaht
P = 2 x 0Z . Ich . σt
Kehlnaht Vs Buttweld
Die Unterschiede zwischen Kehl- und Stumpfnähten sind unten aufgeführt:
| Filet | Hintern |
| Geeignet für automatische Schweißsituationen. | Aufgrund der Fugenvorbereitung vor dem Schweißen werden keine automatischen Prozesse angewendet. |
| Verzicht in der Schweißindustrie, da keine aufwändige Nahtvorbereitung erforderlich ist. | Wegen obligatorischer Kantenvorbereitung manchmal vermieden. |
| Erfordern eine höhere Wärmezufuhr als die Stumpfnaht bei gleicher Dicke der Metallplatte | Benötigen bei gleicher Metalldicke eine geringere Wärmezufuhr als Kehlnähte. |
Formel für Kehlnahtgröße
Verformung ist eine häufige Störung im Zusammenhang mit Schweißverbindungen. Die Hauptursachen für Verformungen sind die Wärmeausdehnung und -kontraktion des Schweißmaterials und des Grundmaterials während des Schweißens.
Symmetrische Schweißnaht reduziert den Verzug, jedoch ist eine Anpassung der symmetrischen Schweißnaht in jedem Fall nicht möglich. Überschweißen verursacht auch Verzerrungen.
In europäischen Ländern wird in den technischen Zeichnungen für Filets die Halsgröße und in Großbritannien im Allgemeinen die Beingröße angegeben. Bei einer Kehlnaht mit gleichen Schenkellängen ist das Querschnittsdreieck ein rechtwinkliges Dreieck mit Winkeln von 45 Grad in jeder Ecke.
Die Beziehung zwischen Halsumfang und Beinumfang ist unten aufgeführt:
Wenn \\tau die zulässige Scherspannung des Schweißmaterials ist, dann beträgt die Scherfestigkeit der einzelnen parallelen Kehlnaht
P = Halsfläche x zulässige Scherspannung =
Für doppelt parallele Kehlnaht
Die Formeln zur Berechnung der Zugfestigkeit für Kehlnähte in Querrichtung sind oben aufgeführt (Überschrift Kehlnähte in Querrichtung).
Im Allgemeinen sollten Filets so konstruiert sein, dass sie Scherbeanspruchungen standhalten. Bei einer Kehlverbindung mit gleichen Schenkeln beträgt die Halsdicke das 0.707-fache der Schenkelgröße, was eine Schweißnahtfläche ergibt, die dem Halsmaß mal der Länge der Schweißnaht entspricht.
Wie benutzt man ein Schweißnahtmessgerät?
Die beiden Hauptanwendungen eines Kehlnahtmessgeräts sind das Messen der Schenkellänge und das Prüfen der Halsdicke.
Das Ablesen einer Filetlehre ist ziemlich einfach und sehr übersichtlich ohne jegliche Komplexität. Jedes Ende des Messgeräts misst sowohl die Beinlänge als auch die Halsdicke. Die konvexen Seiten berechnen die Schenkellänge und die Seiten mit Vorsprüngen in der Mitte einer Schweißnahtlehre berechnen die Halsdicke.
Je nach Art der Kehlnaht müssen wir entscheiden, mit welcher Seite der Lehre gemessen wird. Übermäßige Konvexität sollte immer vermieden werden, da die hohe Konvexität einer Verbindung zu Spannungserhöhungen beiträgt und zu Rissen und Schweißfehlern führt.
Im Fall einer konkaven Schweißnaht wird die Schweißnahtgröße unter Verwendung der Seite der Schweißlehre gemessen, wo die mittlere Lasche die Schweißfläche berühren muss. Die Dicke des am tiefsten eindringenden Teils ist schwierig zu messen, da er sich in der Wärmeeinflusszone befindet, und es ist schwierig, seine Ausdehnung genau zu definieren.
Fazit:
Zum Abschluss unseres Beitrags können wir sagen, dass ein Ingenieur gründliche Kenntnisse in der Konstruktion von Kehlnähten haben muss. Zur Darstellung der Schweißnahtgröße ist ein geeignetes Schweißnahtsymbol erforderlich. In Großbritannien wird die Beinlänge in EN ISO 2553 durch „Z“ angegeben und die Zahl gibt die Schweißnahtgröße in Millimetern an.
Ich bin Sangeeta Das. Ich habe meinen Master in Maschinenbau mit Spezialisierung auf Verbrennungsmotoren und Automobile abgeschlossen. Ich verfüge über rund zehn Jahre Erfahrung in Industrie und Wissenschaft. Mein Interessengebiet umfasst Verbrennungsmotoren, Aerodynamik und Strömungsmechanik. Du kannst mich unter ... erreichen
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