Grondbeginselen van lasverbindingen: Een complete gids

I. Lasverbindingen en lasnaden

Booglasverbindingen bestaan uit vier delen: de lasnaad, de smeltzone, de warmte-beïnvloede zone en het basismateriaal in de buurt van de lasnaad.

1 - Lasmetaal
2 - Gesmolten draad
3 - Door hitte getroffen zone
4 - Basismateriaal

1. Mechanische eigenschappen van gelaste verbindingen

Lasproces geeft de verbinding de volgende mechanische eigenschappen:

1) Heterogene mechanische prestaties van lasverbindingen

Door verschillende metallurgische processen die plaatsvinden tijdens het lassen en door de verschillende thermische cycli en rekcycli die van invloed zijn op verschillende gebieden, treden er aanzienlijke verschillen op in de structuur en eigenschappen van deze gebieden. Dit resulteert in heterogene mechanische prestaties van de gehele verbinding.

2) Ongelijkmatige spanningsverdeling en -concentratie in lasverbindingen

Geometrische discontinuïteiten die inherent zijn aan lasverbindingen leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de werkspanning en daaropvolgende spanningsconcentratie. Wanneer er lasfouten aanwezig zijn, of wanneer de vorm van de lasnaad of lasverbinding onpraktisch is, neemt de spanningsconcentratie toe, waardoor de sterkte van de verbinding wordt aangetast, in het bijzonder zijn vermoeiingssterkte.

3) Restspanning en vervorming door ongelijkmatige verwarming tijdens het lassen

Lassen is een plaatselijk verwarmingsproces. Tijdens booglassenDe temperatuur bij de lasnaad kan het kookpunt van het materiaal bereiken, maar daalt snel weg van de naad tot kamertemperatuur. Dit ongelijke temperatuurveld leidt tot restspanning en vervorming in het lasstuk.

4) Hoge stijfheid van lasverbindingen

Door te lassen worden de naad en de onderdelen één geheel, wat een hogere stijfheid oplevert in vergelijking met geklonken of geklonken verbindingen.

2. Basisvormen van verbindingen

Gelaste verbinding (ook wel Joint genoemd): Een lasverbinding.

Veelgebruikte lasverbindingen:

Onder andere stootvoeg, T-voeg, kruisvoeg, overlapvoeg, hoekvoeg, randvoeg, mofvoeg, afgeschuinde stootvoeg, flensvoeg en dubbele V-voegvoeg.

De basistypen lasverbindingen.

Naam	Lasnaadvorming	Naam	Lasnaadvorming
Stootvoeg		Aansluiting
T-stuk		Schuine knoopverbinding
Hoekverbinding		Aansluiting met flens
Schootverbinding		Verzegelde knoopverbinding

1. Stootvoeg

Een stuikverbinding wordt gevormd door de randen van twee werkstukken die in hetzelfde vlak liggen aan elkaar te lassen. Dit type verbinding wordt het meest gebruikt en is het meest verfijnd in verschillende gelaste constructies. Het heeft een superieure spanningsbehandeling, hoge sterkte en efficiënt gebruik van metalen materialen.

Maar omdat het een verbinding van rand tot rand is, zijn de verwerkings- en assemblagevereisten voor de verbonden stukken vrij hoog.

Bij het lassen ligt de lasnaad van de stootnaad meestal iets hoger dan het oppervlak van het basismateriaal. De aanwezigheid van deze extra hoogte resulteert in een niet-glad oppervlak op het onderdeel, wat spanningsconcentratie veroorzaakt bij de overgang tussen de lasnaad en het basismateriaal.

2. T-stuk

Een T-verbinding (of kruisverbinding) wordt gevormd door loodrechte stukken met elkaar te verbinden met behulp van een hoeklas. T-verbindingen zijn bestand tegen krachten en koppels uit verschillende richtingen. Deze vorm wordt het meest aangetroffen in kokerconstructies en komt ook veel voor bij de productie van drukvaten, inclusief buis-op-schaal verbindingen en de verbinding van mangatversterkingsringen met het vatlichaam.

Door de scherpe overgang van de lasnaad naar het basismateriaal in T-voegen is er een aanzienlijke vervorming van de krachtlijn onder externe krachten, wat leidt tot een zeer ongelijkmatige en complexe spanningsverdeling. Dit resulteert in een aanzienlijke spanningsconcentratie bij zowel de aanzet als de teen van de hoeklas. Zorgen voor volledige penetratie is een cruciale maatregel om spanningsconcentratie in T-verbindingen te verminderen.

3. Schootverbinding

Een overlapverbinding wordt gemaakt door twee platen te overlappen en dan een hoeklas aan het uiteinde of de zijkant uit te voeren, of door een plug- of groeflas toe te voegen. Door de verkeerde uitlijning van de twee plaathartlijnen in de overlapverbinding wordt een extra buigmoment gegenereerd onder belasting, wat van invloed kan zijn op lassterkte.

Daarom worden overlapverbindingen meestal niet gebruikt voor de belangrijkste drukdragende elementen in ketels en drukvaten.

De significante vormverandering in de onderdelen als gevolg van overlapverbindingen leidt tot een complexere spanningsconcentratie in vergelijking met stootverbindingen, wat resulteert in een extreem ongelijkmatige spanningsverdeling over de verbinding.

Binnen overlapverbindingen, gebaseerd op de verschillende richtingen van spanning die op de overlappende hoeklas inwerkt, kunnen deze lassen worden gecategoriseerd als frontaal, lateraal of diagonaal. hoeklassen.

Naast het lassen van twee stalen platen die aan het uiteinde of de zijkant op elkaar gestapeld zijn, worden bij overlapverbindingen ook groeflassen en pluglassen (ronde gaten en langwerpige gaten) toegepast. De structuur van een groefgelaste overlapverbinding is weergegeven in de figuur.

Eerst wordt het te verbinden werkstuk in een groef gestanst en vervolgens wordt de groef gevuld met lasmetaal. De doorsnede van de groeflas is rechthoekig en de breedte is tweemaal de dikte van het verbonden onderdeel. De lengte van de groef moet iets korter zijn dan de overlaplengte.

Pluglassen houdt in boren gaten in de samen te voegen platen, vervangt de groef bij groeflassen en gebruikt lasmetaal om deze gaten op te vullen, waardoor de twee platen met elkaar verbonden worden. Pluglassen kan worden onderverdeeld in twee types: pluglassen met ronde gaten en pluglassen met langwerpige gaten, zoals weergegeven in de figuur.

4. Hoekverbinding

Een hoekverbinding wordt gevormd wanneer twee platen aan hun randen onder een bepaalde hoek worden gelast. Hoekverbindingen worden vaak gebruikt in doosconstructies, zadelpijpverbindingen en verbindingen met cilindrische lichamen. De verbinding tussen vuurbuizen en eindkappen in kleine ketels wordt ook in deze vorm gemaakt.

   Net als T-verbindingen hebben enkelzijdige hoekverbindingen een extreem lage weerstand tegen omgekeerde buigmomenten. Tenzij de platen erg dun zijn of de constructie niet kritisch is, moeten er over het algemeen schuine kanten worden gemaakt voor dubbelzijdig lassen, anders kan de kwaliteit niet worden gegarandeerd.

Bij het kiezen van het type verbinding moet je in de eerste plaats rekening houden met de structuur van het product, maar ook met factoren zoals spanningsomstandigheden en verwerkingskosten.

Bijvoorbeeld:

Stootverbindingen worden veel gebruikt omdat ze de spanning gelijkmatig verdelen en metaal besparen. Stootverbindingen vereisen echter nauwkeurige snijafmetingen en montage.

T-verbindingen hebben meestal een kleine afschuifspanning of dienen alleen als verbindingslas.

Schootverbindingen vereisen geen hoge montageprecisie en zijn gemakkelijk te monteren, maar hun draagvermogen is laag, dus worden ze meestal gebruikt in niet-kritieke constructies.

De eisen voor laskwaliteit, lasgrootte, laspositie, werkstukdikte, geometrische afmetingen en werkomstandigheden in het ontwerp van lasverbindingen bepalen de diversiteit in het selecteren van lasmethoden en formuleringsprocessen. Een redelijk ontwerp en selectie van lasverbindingen garandeert niet alleen de sterkte van de lassen en de totale staalconstructie, maar vereenvoudigt ook het productieproces en verlaagt de productiekosten.

Belangrijkste factoren bij het ontwerpen en selecteren van lasverbindingen:

1. Zorg ervoor dat de gelaste verbinding voldoet aan de gebruiksvereisten.

2. De vorm van de verbinding is geschikt voor de gekozen lasmethode.

3. De gezamenlijke vorm moet zo eenvoudig mogelijk zijn, met vlak lassen en automatische lasmethoden waar mogelijk. Vermijd lassen boven het hoofd en verticaal lassen en plaats geen maximale spanning op de las.

4. Het lasproces moet ervoor zorgen dat de lasverbinding goed kan functioneren bij de ontwerptemperatuur en in corrosieve media.

5. Lasvervorming en -spanning moeten geminimaliseerd worden om te voldoen aan de technische, personele en uitrustingsvoorwaarden die nodig zijn voor de constructie.

6. Ontwerp de las waar mogelijk als verbindingslas.

7. De lasverbinding moet gemakkelijk te inspecteren zijn.

8. De voorbereiding op het lassen en de kosten van het lassen moeten laag zijn.

9. Vermijd het kiezen en ontwerpen van te grote lashoeken voor hoeklassen. Tests tonen aan dat grote hoeklassen een lager draagvermogen per oppervlakte-eenheid hebben.

Tabel 1-2: Vergelijkend ontwerp van lasverbindingen

Principes van gezamenlijk ontwerp	Foutgevoelig ontwerp	Verbeterd ontwerp
Verhoog de voorkant hoeklas
De positie van de lasnaad moet het lassen en inspecteren vergemakkelijken
Om spanningsconcentratie bij de overlaplasnaad te verminderen, moet deze worden ontworpen als een verbinding met bepaalde spanningsontlasting
Snijd de scherpe hoeken van de verstevigingsribben af
Lasnaden moeten worden verdeeld
Vermijd kruisende lasnaden
Lasnaden moeten op of vlakbij de neutrale as in een symmetrische positie worden ontworpen
De lasnaden die worden blootgesteld aan buiging moeten worden ontworpen aan de trekzijde, niet aan de ongelaste drukzijde.
Vermijd het plaatsen van lasnaden waar de spanning geconcentreerd is.
Lasnaden moeten uit de buurt blijven van gebieden met maximale spanning.
Het verwerkingsoppervlak moet vrij zijn van lasnaden.
De positie van de automatische lasnaden moet zo worden ontworpen dat de afstelling van de lasapparatuur en het aantal keren dat het werkstuk moet worden omgedraaid tot een minimum worden beperkt.

3. Basisvormen van lasnaden

Een lasnaad is de verbinding die ontstaat na het aan elkaar lassen van onderdelen.

Categorieën:

1. Op basis van ruimtelijke positionering kan het worden onderverdeeld in: vlakke lasnaden, horizontale lasnaden, verticale lasnaden en lasnaden boven het hoofd.

2. Gebaseerd op de verbindingsmethode kan het worden gecategoriseerd in: stuiklasnaden, hoeklasnaden en pluglasnaden.

3. Op basis van continuïteit kan het worden ingedeeld in: continue lasnaden en intermitterende lasnaden.

4. Op basis van de belasting kan het worden opgesplitst in: werkende lasnaden en contactlasnaden.

De lasnaad is een cruciaal onderdeel van de lasverbinding. De basisvormen van de lasnaad zijn de stuiklasnaad en de hoeklasnaad.

1. Kniklasnaden:

Stuiklasnaden worden gevormd op de overgang tussen twee delen. Ze kunnen ongegroefd (of I-vormig) of gegroefd zijn. De vorm van het oppervlak van de lasnaad kan bol zijn of gelijk met het oppervlak.

2. Hoeklasnaden:

4. Werklasnaden en contactlasnaden

Werklasnaden (ook bekend als lastdragende lasnaden)

Dit zijn lasnaden die, in serie met de gelaste delen, voornamelijk belastingen dragen. Als deze naden zouden scheuren, zou de staalconstructie onmiddellijk ernstige schade oplopen.

Contactlasnaden (ook bekend als niet-dragende lasnaden)

Dit zijn lasnaden die twee of meer gelaste delen parallel met elkaar verbinden (d.w.z. verbinding maken). Deze naden dragen geen directe belasting en zijn onderhevig aan minimale kracht tijdens het gebruik. Als zo'n naad zou scheuren, zou de constructie niet onmiddellijk bezwijken.

5. Basisvormen van groeven

1. Soorten groeven

Een groef is een sleuf die wordt gevormd door bepaalde geometrische vormen te bewerken op de te lassen delen van een werkstuk volgens ontwerp- of procesvereisten.

Groefvoorbereiding:

Het proces van het machinaal bewerken van de groef met behulp van mechanische methoden, vlam of elektrische vlamboog.

Doel van groefvoorbereiding:

(1) Om ervoor te zorgen dat de boog diep in de wortel van de lasnaad doordringt voor volledige versmelting, om een optimale lasnaadvorming te bereiken en om de slakverwijdering te vergemakkelijken.

(2) Voor gelegeerde staalsoortenDe groef past ook de verhouding tussen het basismetaal en het toevoegmetaal aan (d.w.z. fusieverhouding).

Afhankelijk van de plaatdikte kunnen de lasranden van stuiklasnaden worden gerold, gekantrecht of bewerkt tot V-vormige, X-vormige, K-vormige en U-vormige groeven.

(2) Afhankelijk van de dikte van het werkstuk, de structuur en de draagomstandigheden, kunnen de groefvormen voor hoekverbindingen en T-verbindingen worden verdeeld in I-vorm, enkelzijdige V-vorm met een stompe rand en K-vorm.

a) I-vorm
b) Enkelzijdige V-vorm (met stompe rand)
c) K-vorm (met stompe rand)

2. Principes voor groefontwerp

De vorm en afmetingen van de groef worden voornamelijk gekozen en ontworpen op basis van de dikte van de staalconstructie, de gekozen lasmethode, de laspositie en het lasproces. Het ontwerp moet:

1) Minimaliseer de hoeveelheid vulmateriaal in de lasnaad;

2) Goed tentoonstellen lasbaarheid;

3) Zorg ervoor dat de vorm van de groef gemakkelijk te bewerken is;

4) Vergemakkelijk aanpassing van lasmisvorming;

In het algemeen is het voor het lassen van werkstukken tot 6 mm dik met behulp van elektrodebooglassen, of voor het automatisch lassen van werkstukken tot 14 mm dik, mogelijk om een gekwalificeerde lasnaad te verkrijgen zonder groefvoorbereiding.

Er moet echter wel een ruimte tussen de platen blijven om ervoor te zorgen dat het toevoegmetaal het smeltbad vult, zodat de hechting volledig is. Als de staalplaat Boven de bovengenoemde dikte kan de boog niet door de plaat dringen en moet groefvoorbereiding overwogen worden.

II. Representatiemethoden voor gelaste verbindingen

Om ervoor te zorgen dat hun ontwerpen nauwkeurig en correct worden vervaardigd door fabrikanten, moeten ontwerpers de technische voorwaarden van de constructies en producten uitgebreid uitdrukken op ontwerptekeningen en ontwerpspecificatiedocumenten.

Voor lasverbindingen gebruiken ontwerpers meestal gestandaardiseerde symbolen voor lasnaden en codes voor lasmethoden. Ze kunnen ook gebruik maken van technische tekenmethoden, maar het grafisch of tekstueel uitwerken van de eisen en overwegingen voor lasverbindingen kan behoorlijk omslachtig en gecompliceerd zijn.

Daarom is het gebruik van gestandaardiseerde symbolen en codes om duidelijk het type, de vorm, de grootte, de positie, de oppervlaktegesteldheid, de lasmethode en verwante omstandigheden van de lasverbinding aan te geven uiterst noodzakelijk.

1. Lasnaadsymbolen en lasmethodecodes

Lasnaad symbolen: Symbolen op de tekeningen om de vorm, grootte en methode van de lasnaad weer te geven.

Ze worden gereguleerd door GB/T324-1998 "Symbolische weergave van lasnaden" (van toepassing op smeltlassen en weerstandlassen) en GB/T5185-1999 "Representatiecodes voor lassen en weerstandlassen". Solderen Methoden op tekeningen.

Een lasnaadsymbool bestaat uit:

• basissymbolen
• aanvullende symbolen
• aanvullende symbolen
• maatsymbolen van de lasnaad
• aanvoerlijnen.

Basissymbolen: Deze symbolen geven de dwarsdoorsnede van de lasnaad weer en benaderen de vorm van de dwarsdoorsnede van de lasnaad.

Namen van lasnaden	Dwarsdoorsnede van de lasnaad.	Symbool
I-vormige lasnaad
V-vormige lasnaad
V-vormige lasnaad met stompe rand
Enkelzijdige V-vormige lasnaad
Stomp gesneden Enkelzijdige V-vormige lasnaad
U-vormige lasnaad met stompe rand
Lasnaad afdichten
Vullas
Stoplassen of groeflassen
Flare-V-lassen
Puntlassen
Naadlassen

Aanvullende symbolen: Deze symbolen geven aanvullende eisen weer voor de oppervlaktevormkenmerken van de lasnaad. Aanvullende symbolen worden meestal gebruikt in combinatie met de basislasnaadsymbolen als er speciale eisen zijn voor de oppervlaktevorm van de lasnaad.

Naam	Geassisteerd Lastechniek	Symbool	Instructies
Plat symbool			Geeft een vlak lasoppervlak aan.
Hol Symbool			Geeft een hol lasoppervlak aan.
Convex Symbool			Geeft een convex lasoppervlak aan.

Lasversterkingssymbolen: Dit zijn symbolen die worden gebruikt om bepaalde kenmerken van een lasnaad verder te illustreren.

Naam	Formulier	Symbool	Indicatie
Symbool met tekenblok			Geeft de aanwezigheid aan van een steunlat aan de onderkant van de lasnaad.
Driezijdig lassymbool			Suggereert lasnaden aan drie kanten en de richting van de opening.
Symbool voor omtreklassen			Symboliseert een lasnaad die het werkstuk omgeeft.
Veldsymbool			Geeft aan dat er ter plaatse of op een bouwplaats is gelast.
Staartsymbool			Voor de staart van het loodlijnsymbool kan worden verwezen naar GB5185-1999 voor lasmethoden en soortgelijke notaties."

Symbolen voor lasnaadafmetingen: Dit zijn symbolen die worden gebruikt om de afmetingen van groeven en lasnaden weer te geven.

Symbool	Naam	Schematisch diagram
σ	Plaatdikte
c	Breedte lasnaad
b	Wortelgat
K	Hoogte lasneus
p	Hoogte stompe rand
d	Diameter laspunt
a	Groefhoek
h	Versterking lassen
s	Effectieve lasdikteZelfde lasverbinding
N	Hoeveelheid Symbool
e	Afstand lassen
l	Laslengte
R	Wortelstraal
H	Groefhoogte

Leader-lijn: Bestaat uit een gepijlde aanvoerlijn, twee referentielijnen (horizontale lijnen) - een ononderbroken lijn en een stippellijn, en een staartgedeelte.

Om de annotatie en tekstuele uitleg van lasmethoden te vereenvoudigen, kunnen de codes worden gebruikt die staan voor verschillende lasmethoden zoals metaallassen en hardsolderen, aangeduid met Arabische cijfers volgens de nationale norm GB/T 5185-1999.

De annotaties voor de lasmethode bevinden zich aan het einde van de geleidelijn.

2. Weergave van lasverbindingen op tekeningen

Schematische weergave van lassen

Volgens de nationale norm GB/Tl2212-1990 "Technische tekening - Afmetingen, Verhoudingen en Vereenvoudigde Weergave van Lassymbolen"Als het nodig is om lassen vereenvoudigd weer te geven op tekeningen, kunnen ze worden weergegeven met aanzichten, doorsneden of dwarsdoorsneden, of zelfs axonometrische aanzichten voor illustratieve doeleinden.

Over het algemeen is slechts één soort voorstelling per tekening toegestaan.

(a) Tekenmethode van het vooraanzicht van het laseinde
(b) Tekenmethode van het doorsnede-aanzicht van de lasnaad
(c) Tekenmethode van lasprofiel

3. Annotatie van lassymbolen

De nationale normen GB/T324-1988, GB/T5185-1999 en GB/T12212-1990 bepalen elk de annotatiemethoden voor lassymbolen en lasmethodecodes.

(1) Lassymbolen en lasmethodecodes kunnen nauwkeurig en ondubbelzinnig worden weergegeven door middel van richtlijnen en relevante voorschriften.

(2) Bij het annoteren van lassen, annoteer eerst de basis lassymbolen boven of onder de referentielijnen, en andere symbolen worden geannoteerd op hun respectievelijke posities zoals voorgeschreven.

(3) Er zijn over het algemeen geen specifieke vereisten voor de positie van de pijllijn ten opzichte van de las, maar bij het annoteren van V-vormige, enkelzijdige V-vormige, J-vormige enz. lassen moet de pijl naar het werkstuk met de groef wijzen.

(4) Indien nodig kan de pijllijn één keer worden gebogen.

(5) De denkbeeldige referentielijn kan boven of onder de reële referentielijn getrokken worden.

(6) De referentielijn moet over het algemeen evenwijdig zijn aan de onderrand van de tekening, maar kan onder speciale omstandigheden ook loodrecht op de onderrand staan.

(7) Als de las en de pijllijn zich aan dezelfde kant van de lasnaad bevinden, wordt het basis lassymbool geannoteerd aan de kant van de werkelijke referentielijn; omgekeerd, als de las en de pijllijn zich niet aan dezelfde kant van de lasnaad bevinden, wordt het basis lassymbool geannoteerd aan de kant van de denkbeeldige referentielijn.

Indien nodig kan het basis lassymbool worden aangevuld met maatsymbolen en gegevens.

Annotatieprincipes:

1) De afmetingen van de dwarsdoorsnede van de lasnaad zijn aangegeven aan de linkerkant van het basissymbool, zoals: stomprandhoogte p, groefhoogte H, lashoekmaat K, lasnaadresthoogte h, effectieve dikte van de lasnaad S, wortelstraal R, lasnaadbreedte C en lasklompdiameter d.

2) De afmetingen in de richting van de lasnaadlengte zijn aangegeven aan de rechterkant van het basissymbool, zoals: lasnaadlengte L, lasnaadafstand e en aantal identieke lasnaden n.

3) De groefhoek α, groefvlakhoek β, wortelspleet b en andere afmetingen worden op de boven- of onderkant van het basissymbool aangegeven.

4) Het symbool voor het aantal identieke lasnaden is gemarkeerd aan het uiteinde.

5) Als er veel dimensies moeten worden gemarkeerd en ze niet gemakkelijk te onderscheiden zijn, kan het overeenkomstige dimensiesymbool voor de gegevens worden geplaatst.

Naam	Schematisch diagram	Label
Stuiklasnaad
Onderbroken Vullasnaad
Staggered Intermittent Vullasnaad
Puntlasnaad
Naad Lasnaad
Stoplasnaad of groeflasnaad

4. Vereenvoudigde annotatie van lasverbindingen

In GB/T12212-1990 worden onder bepaalde omstandigheden ook vereenvoudigde annotatiemethoden voor lasverbindingen voorgeschreven.