Катет, гърло и позиции на заваряване - геометрията под маската
Защо a6 не е z6, защо една буква удвоява наварения метал и защо гравитацията пише част от твоя WPS
Има един момент в работилницата, който се повтаря от години. Идва човек с чертеж, посочва един символ и казва: "Тук пише шест, аз заварих шест." После вадиш шублера и се оказва, че шестицата на чертежа и шестицата на детайла са две различни шестици.
Разликата между тях не е педантичност. При a6 катетът е с около 41% по-голям от z6, но напречното сечение на идеализирания шев е точно двойно. Едно и също число, два пъти повече метал.
Този текст е за четири неща, които стоят между чертежа и ваната: геометрията на ъгловия шев, начина, по който тя се записва, позицията, в която физически си принуден да я изпълниш, и нивото, по което после ще ти я приемат.
Триъгълникът, който всеки вари и малцина рисуват
Ъгловият шев в напречно сечение се идеализира като равнобедрен правоъгълен триъгълник. Двата катета лежат върху основния метал, а правата линия между двата края на шева играе ролята на хипотенуза.
Задръж се на думата идеализира. При реален шев лицето почти никога не е права линия. То е изпъкнала или вдлъбната крива. Триъгълникът е изчислителен модел, не снимка на шева ти.
Тази проста фигура е причината за цялото недоразумение. Тя има два размера, които се мерят лесно, и един, който се мери трудно. Носещият е трудният.
Двата катета са това, което виждаш веднага. Наричат се катет, означава се с z (от leg length).
Височината от корена към лицето на шева е гърлото, означава се с a (от throat thickness).
Гърлото е основният носещ и изчислителен размер на ъгловия шев. Всяка сериозна методика за оразмеряване смята през a, не през z.
Едно уточнение, което инженерите правят, а работилницата пропуска. Това не значи, че металът е длъжен да се скъса точно там. Реално разрушаване може да мине по линията на сливане или през основния материал. Но изчислението стъпва на гърлото и чертежът говори за гърлото.
Катет z и гърло a - две числа, един шев
При равнобедрен шев с плосък профил зависимостта е чиста геометрия на правоъгълния триъгълник. Нищо мистично, нищо емпирично.
В практическата литература често ще срещнеш закръглената форма a ≈ 0,7z. Тя е достатъчна за груба преценка на масата. За чертеж и за WPS работи точното изражение.
Запомни двете числа и си спестяваш повечето спорове: 0,707 надолу и 1,414 нагоре.
a6 или z6 - едната буква струва двойно
Ето къде теорията става фактура.
Площта на напречното сечение на равнобедрен ъглов шев с плосък профил е z² делено на две. Понеже площта расте с квадрата, всяко увеличение на катета е много по-скъпо, отколкото изглежда.
Числото 2,00 не е закръгление и не е съвпадение. a6 съдържа точно два пъти повече наварен метал от z6. Причината е чиста алгебра: ако z = a·√2, то z² = 2a², а площта е z²/2 = a². Гърло 6 дава 36 mm², катет 6 дава 18 mm².
Тук е и отговорът на въпроса от увода. Между a6 и z6 катетът расте с 41 процента, а металът - със 100. Едното е линеен размер, другото е площ. Затова процентите не съвпадат и затова окото лъже.
Тоест когато някой прочете a6 като z6, той не бърка с "малко". Той сваля половината носещо сечение на съединението. И обратното - когато прочете z6 като a6, той хвърля два пъти повече тел, време и топлина в детайл, който не го иска.
Това е единствената причина този текст изобщо да съществува.
Трите гърла, за които никой не те предупреждава
Тук повечето учебници минават набързо, а точно тук се крият дефектите.
Проектно гърло (a)
Височината на най-големия триъгълник, който може да бъде вписан между повърхностите на сливане и повърхността на шева. Катетите на този триъгълник могат да бъдат равни или неравни. Равнобедреният случай е само най-често срещаният, не единственият. Това е числото от чертежа и числото, с което се смята.
Ключовото тук: излишният метал над проектния профил не влиза в сметката. Изпъкналостта не е бонус. Тя е балласт.
Действително гърло (aA)
Реалното най-късо разстояние от корена до лицето на конкретния шев, който си направил. При плосък профил съвпада с проектното. При изпъкнал е по-голямо. При вдлъбнат е по-малко, и точно това е капанът.
Вдлъбнат шев с правилни катети има недостатъчно гърло. Мериш z6 с шаблона, всичко е наред на хартия, а носещото сечение е под проектното.
Ако проверяваш само катета с прост шаблон, можеш да пропуснеш какво се случва с профила между двата края на шева. Съществуват шаблони, които проверяват и вдлъбнатост, изпъкналост или подрез. Въпросът е дали знаеш кой държиш в ръката си и какво точно мери.
Провар в ъгловия шев (s по ISO 2553, i по ISO 5817)
Допълнителната дълбочина, която процесът вкарва отвъд корена на теоретичния триъгълник. При процеси с дълбок провар тя е реална и в определени случаи може да се използва при оразмеряването, но само когато е доказана чрез процедурни изпитвания и записана в процедурата. Не се предполага. Не се приема наум, защото "апаратът вари дълбоко".
Заглавието на този раздел не е моя приумица. То е самият проблем. ISO 5817:2023 изрежда в списъка си със символи a за номинално гърло с изрична препратка към ISO 2553, aA за действително гърло на завършения шев, z за катет и i за провар при ъглови шевове. Четвъртото издание от 2023 г. дори въведе критерии за приемане, стъпващи на измереното действително гърло aA.
Три гърла и един катет. Четири величини, четири символа, никакви синоними.
И капанът за накрая: буквите са специфични за стандарта. Една и съща буква може да значи различно нещо в ISO 2553 и в ISO 5817. Преди да я тълкуваш, виж по кой стандарт е направен чертежът.
Сметката на прекомерния шев
Хората обикновено се съгласяват с геометрията и после пак варят по-дебело "за всеки случай". Затова ето същия разговор, преведен на пари.
Взимам сто метра шев, обикновена конструкционна стомана, MAG с плътна тел. Цените са ориентировъчни за 2026 г. и всеки може да ги замени със своите.
И това е само видимата част. Повече наварен метал обикновено означава повече общо топлинно влагане, повече време под дъгата и по-голям риск от деформации.
Тук внимавай с една честа грешка, която и аз съм повтарял. Топлинното влагане не е пропорционално на обема. То зависи от ток, напрежение, скорост на движение, процес и техника. Двоен обем не значи автоматично двойна топлина. Но повече обща вложена енергия означава повече остатъчни напрежения, по-широка зона на термично влияние и повече време на изправяне след това.
При тънкостенни детайли прекомерният шев не просто оскъпява. Той изкривява детайла и понякога го прогаря.
Позициите: гравитацията не чете чертежи
Геометрията описва какво трябва да получиш. Позицията описва срещу какво го получаваш.
ISO 6947 определя позициите както за изпитване, така и за производствено заваряване, за челни и за ъглови шевове, при всички форми на изделието. Четвъртото издание от 2019 г. отменя това от 2011 г. и към момента остава в сила, потвърдено при преглед през 2024 г.
Основните позиции са PA до PK, плюс наклонените тръбни H-L045 и J-L045.
Самият стандарт дава това сравнение с американските означения в отделно приложение. Полезно е, защото не малка част от чертежите, които влизат в българска работилница, идват с 3F и 6G вместо с PF и H-L045.
Две числа си струва да се знаят наизуст. При заваряване на пробно тяло позицията не бива да се отклонява с повече от ±5° наклон и ±10° завъртане. При производствено заваряване допустимите отклонения са по-широки и са дадени в отделни таблици за челни и за ъглови шевове.
И още нещо, което обяснява защо тези букви изобщо те засягат. Основните позиции се цитират директно в сериите ISO 9606 за квалификация на заварчици и ISO 15614 за квалификация на процедури. Позицията не е описание на удобството ти. Тя е квалификационна променлива.
Какво означава това с горелката в ръка
- PA е единствената позиция, в която гравитацията ти помага. Ваната ляга, шевът се самоизглажда, можеш да караш с висок ток. Ако можеш да завъртиш детайла до PA, завърти го. Позиционерът се изплаща по-бързо от всеки нов апарат.
- PB е работната позиция на по-голямата част от реалната фабрикация, поне в моята практика. Тук се появява и класическият дефект: ваната се стича към долния лист, горният катет остава недохранен и получаваш асиметричен триъгълник, който на око изглежда добре.
- PC ограничава размера на шева физически. Ваната иска да падне. Над определен катет в една пътека не можеш да я задържиш и трябва да минеш на многопътечен шев с преместване.
- При обичайни ръчни и MAG приложения PF позволява добър контрол на сливането и по-големи сечения, но е бавно и иска техника с трептене. PG може да даде по-ниско топлинно влагане и висока скорост. Това обаче не е универсален закон - процесът, консумативът и WPS решават кое е допустимо. Съществуват консумативи, специално класифицирани за вертикално надолу, и цели отрасли, които варят така по проект. Ако проектът ти забранява PG, забраната идва от документа, не от фолклора в работилницата.
- PD и PE наказват всяка грешка в настройката. Режимите с по-нисък пренос на топлина и стегната дисциплина при тока обикновено помагат, но конкретните параметри идват от WPS, не от навика. Големи катети над глава са лош план при почти всеки процес.
Изводът, който рядко се казва на глас: позицията оразмерява шева ти. Ако проектът иска a5 и единственият достъп е PE, ти нямаш проблем с уменията. Ти имаш проблем с конструкцията и той се решава на масата за чертане, не под маската.
Как това стига до теб през чертежа
ISO 2553 е стандартът, който превръща геометрията в символи. Стрелка, референтна линия, символ, размер.
Три неща, които трябва да прочетеш, преди да пипнеш горелката.
Първо, размерът стои отляво на символа и започва с буква. a за гърло, z за катет, s за гърло на провара. Ако пише само "6" без буква, означението на ъгловия шев не е пълно по ISO 2553 и въпросът се задава сега, а не след като детайлът е сглобен.
Второ, страната. Символ под референтната линия означава страната на стрелката. Символ над нея означава другата страна. Обърнеш ли ги, вариш от грешната страна на съединението, а това е дефект, който не се оправя със шлайф.
Трето, съществуват две системи за означаване. Система A с двойна референтна линия и система B с единична. Двете съжителстват в световната практика и не са графично идентични. Чертеж от американски доставчик и чертеж от германски доставчик могат да изглеждат сходно и да значат различни неща.
И една новина, която си струва да се следи. Към 23 август 2026 г. ISO/DIS 2553, шесто издание, е все още в статус Under development, на етап DIS ballot. ISO 2553:2019 остава публикуваното действащо издание. Замяната се очаква, но още не е факт. Ако работиш по сертифицирани конструкции, това е нещо, което гледаш веднъж на тримесечие, а не когато инспекторът ти го каже.
Нивата на качество: B, C, D
ISO 5817 определя нивата на качество при несъвършенства в стопени заварени съединения от стомана, никел, титан и техните сплави, като лъчевото заваряване е изключено от обхвата. Прилага се при дебелини от 0,5 mm нагоре и обхваща изцяло проварените челни шевове и всички ъглови шевове.
Нивата са три: B е най-строгото, C е междинното, D е най-либералното. Обозначението не е оценка на заварчика. То е изискване към изделието и се задава от приложния стандарт или от проектанта, съгласувано с производителя и възложителя.
Практическото значение: едно и също количество изпъкналост или подрязване може да е приемливо по ниво D и да е брак по ниво B. Затова първият въпрос при приемане не е "добър ли е шевът", а "по кое ниво го приемаме".
Тук се затваря кръгът с изпъкналостта от началото. Прекомерната изпъкналост е записана като несъвършенство, не като допълнителна здравина. Стандартът е категоричен по въпроса, а хората в работилницата - рядко.
От гаража
Всичко дотук е написано с оглед на носещи стоманени конструкции. Аз обаче прекарвам голяма част от времето си върху неръждаема тръба с дебелина на стената два милиметра и по-малко.
Там числата не се преизчисляват. Там се сменя контекстът.
Пример. При стоманени конструкции, проектирани по EN 1993-1-8, ефективното гърло на носещ ъглов шев не трябва да бъде под 3 mm. Това е конкретно изискване на конкретен стандарт за конкретен тип конструкции, не универсален закон за всяка заварена стомана на планетата.
И точно затова е безсмислено да го влачиш върху тръба със стена 1,5 mm. Гърло 3 mm означава катет 4,2 mm върху материал с дебелина 1,5 mm. Такъв шев не е здрав. Той е дупка с бордюр около нея.
При тънкостенни изпускателни детайли катет, по-голям от дебелината на тънкия материал, много често няма технологичен смисъл и само качва топлината. Тя отива в изкривяване, окисляване от вътрешната страна и деформация на фланеца, който после не ляга. Това е практическо правило за този тип работа, а не универсален закон за всички заварени конструкции.
Второто нещо, което тънкият материал ти преподава бързо, е че красивият шев върху лошо напасване е лъжа. Луфт от половин милиметър между две тръби се затваря с повече метал и повече топлина, и резултатът изглежда добре отвън. Отвътре има непровар, кратер или прогорял корен. При изпускателна система това се чува след месец. При носеща конструкция се чува веднъж.
Затова при мен подготовката отнема повече време от самото заваряване. Режа, пасвам, стягам, проверявам с шублер, после включвам апарата. Ако детайлът не стои сам в правилната си геометрия преди дъгата, той няма да стои и след нея.
И правилото, с което тръгвам всеки път: не вари шев, който не можеш да обясниш на глас. Ако не можеш да кажеш какъв размер вариш, дали е гърло или катет, в коя позиция и по какво ниво ще го приемат, значи все още не си започнал да заваряваш. Все още топиш метал.
Чеклист преди да свалиш маската
- Прочетох ли буквата пред числото - a, z или s
- Ако е a, преизчислих ли катета по 1,414
- По кой стандарт е чертежът - буквите значат различни неща в различни стандарти
- От коя страна на съединението е символът - на стрелката или на другата
- Мога ли да завъртя детайла към PA или PB, вместо да го варя над глава
- Позицията позволява ли исканото сечение в една пътека, или трябват няколко
- Какво казва WPS за посоката - разрешено ли е PG при това съединение
- Профилът плосък ли е, или вдлъбнат - при вдлъбнат правилният катет не гарантира гърлото
- По кое ниво на качество ще се приема изделието - B, C или D
- Напасването стои ли само, преди да съм пуснал дъгата
- При тънък материал - има ли изобщо смисъл този катет, или само качва топлина
Бележка
Този материал има учебна и информационна цел. Числата в сметките са ориентировъчни и служат за илюстрация на порядъка, не за калкулация на конкретна оферта. Практическите правила от раздела "От гаража" са от моята работа с тънкостенна неръждавейка и не се пренасят автоматично върху друг тип конструкции.
При реални носещи, сертифицирани или отговорни конструкции водещи са техническият проект, приложимият стандарт, WPS и WPQR, квалификацията на заварчика и изискванията на производителя или възложителя.
Цитирам обхвати и публично достъпни резюмета на стандартите, не техния текст. Пълните издания се купуват от ISO или от БИС.
Проверено към 23.08.2026 г.
Ключови думи: катет, гърло, ъглов шев, a6, z6, throat thickness, leg length, оразмеряване на шев, заваръчни позиции, PA, PB, PC, PF, PG, ISO 6947, ISO 2553, ISO 5817, EN 1993-1-8, MIG, MAG, TIG, неръждаема стомана, изпускателни системи, DTGaraGe
Източници:
ISO 6947:2019 - Welding and allied processes - Welding positions. Четвърто издание, потвърдено при преглед през 2024 г. Позиции PA до PK, допуски ±5° и ±10° при изпитване, сравнение с американските означения в Annex B. iso.org/standard/72741.html
ISO 2553:2019 - Symbolic representation on drawings - Welded joints. Символно означаване, системи A и B, размери a, z и s. iso.org/standard/72740.html
ISO/DIS 2553 - шесто издание, статус Under development, етап DIS ballot към 23.08.2026 г. iso.org/standard/90897.html
ISO 5817:2023 - Quality levels for imperfections. Четвърто издание, февруари 2023 г. Нива B, C и D, дебелини от 0,5 mm нагоре, лъчевото заваряване е изключено. Символи a, aA, z и i. iso.org/standard/80209.html
EN 1993-1-8 (Еврокод 3) - проектиране на съединения. Ефективно гърло като височина на най-големия вписан триъгълник и долна граница от 3 mm за носещи ъглови шевове.
TWI - The Welding Institute, Design Part 2: Throat Thickness. Определение на гърлото и практическата зависимост a ≈ 0,7z.
toni@dtgarage:~$ whoami
Тони Ангелчовски | Ексклузивно за DTGaraGe
toni@dtgarage:~$ cat LICENSE
Копирането и препубликуването без разрешение не е позволено.
toni@dtgarage:~$ ./support.sh
Подкрепи DTGaraGe и независимото техническо съдържание
toni@dtgarage:~$ █
Тони Ангелчовски | Ексклузивно за DTGaraGe
toni@dtgarage:~$ cat LICENSE
Копирането и препубликуването без разрешение не е позволено.toni@dtgarage:~$ ./support.sh
Подкрепи DTGaraGe и независимото техническо съдържаниеtoni@dtgarage:~$ █
Last edited:
