Окончательный выбор марки стали производится с учетом выше указанных факторов и в соответствии с нормами проектирования.
Для конструкций, воспринимающих динамическую нагрузку или работающих в условиях низких температур, когда материал приобретает склонность к хрупкому разрушению, первостепенное значение имеет форма сварного соединения.
Местные пластические деформации, возникающие в околошовной зоне вследствие неравномерного нагрева в процессе сварки и последующего охлаждения, вызывают появление сварочных деформаций и напряжений, что также учитывается при проектировании.
Таким образом, к проектированию сварных конструкций необходимо подходить комплексно - путем выбора надлежащего материала, рациональной конструктивной формы и соответствующей технологии изготовления. При этом надо иметь в виду, что современные технологии позволяют не только предотвращать вредные последствия сварки, влияющие на конструкцию, но и использовать процесс сварки для повышения работоспособности конструкций.
Поскольку вопрос этот достаточно подробно рассматривается в курсе технологии сварки, здесь мы дадим только очень краткую характеристику сварных соединений и швов.
Стыковые соединения наиболее рациональны, так как имеют наименьшую концентрацию напряжений, отличаются экономичностью и удобством для контроля.
Соединения внахлестку и с накладками отличаются простотой подготовки элементов под сварку, но по расходу металла они менее экономичны, чем стыковые. Кроме того, эти соединения вызывают резкую концентрацию напряжений и поэтому нежелательны в конструкциях, подвергающихся действию переменных и динамических нагрузок и низких температур.
Сварные швы классифицируют по конструктивному признаку, назначению, положению, протяженности и внешней форме.
По конструктивному признаку швы разделяют на стыковые и угловые. При соединении стыковым швом элементов толщиной больше 8 мм для проплавления металла по всей толщине необходимы зазоры и разделка кромок. Форма разделки зависит от толщины свариваемых элементов.
Угловые (валиковые швы) наваривают в угол, образованный элементами, расположенными в разных плоскостях. Швы, расположенные параллельно действующему усилию, называют фланговыми, а перпендикулярно усилию - лобовыми.
По назначению швы могут быть рабочими (расчетными) и связующими (конструктивными). Если разрушение первых влечет за собой выход конструкции из строя, то связующие швы не влияют на прочность конструкции и не требуют расчета.
По положению в пространстве во время их выполнения швы бывают нижними, вертикальными, горизонтальными и потолочными. Наиболее удобна сварка нижних швов. Труднее всего выполнить потолочный шов, поэтому применение их в конструкции следует по возможности ограничивать.
По протяженности швы делятся на сплошные и прерывистые. Последние в большинстве случаев нежелательны, так как приводят к концентрации напряжений и к пониженной коррозионной стойкости в промежутках швов. Эти швы применяют в качестве связующих и для сварки слабонагруженных конструкций, в которых напряжения не превышают 0,4R.
По внешней форме сварные швы бывают нормальными, т.е. с плоской поверхностью, выпуклыми (усиленными) и вогнутыми. К вогнутым угловым швам прибегают в целях повышения сопротивления сварных соединений усталости. Вогнутость стыковых швов является браком. Вогнутость и плоская поверхность швов достигается регулировкой режима сварки или специальной механической обработкой.
Прочность наплавленного металла зависит от материала электродной проволоки, состава электродного покрытия при ручной сварке и флюса - при механизированной (автоматической и полуавтоматической). Правильный выбор сварочных материалов дает возможность при надлежащей технологии сварочного процесса обеспечить прочность наплавленного металла, не уступающую прочности основного металла. Однако при полуавтоматической и особенно ручной сварке качество шва существенно зависит от условий производства работ, поэтому стыковой шов, подвергающийся растяжению или изгибу, принимают равнопрочным металлу соединяемых элементов только при условии, что он будет подвергнут тщательному физическому контролю: ультразвуковой дефектоскопии, радиационному контролю и пр. Цель контроля - выявить внутренние, не обнаруженные визуально концентраторы напряжений: газовые поры, шлаковые включения, являющиеся следствием плохой очистки свариваемого металла от ржавчины, а также дефекты шва, возникающие при сварке длинной дугой, неправильном наклоне электрода, недостаточной силе тока, завышенной скорости сварки.
Стыковые швы, работающие на сжатие или сдвиг, менее подвержены влиянию внутренних дефектов, и для них достаточны обычные визуальные способы контроля качества, в том числе проверка непроницаемости водой, сжатым воздухом, керосином.
Расчет стыкового шва на действие осевого усилия основан на предположении, что напряжения распределяются по длине шва равномерно.
При выполнении прямого шва (рис. 8.1,а) прочность проверяется по формуле:
, (8.1)
где N - расчетное осевое усилие; Аw - площадь продольного сечения шва; tmin - толщина более тонкого из соединяемых элементов; lw - расчетная длина шва; Rwy - расчетное сопротивление стыкового соединения растяжению или сжатию.
В начальный момент сварки, когда основной металл еще не успел достаточно нагреться, возможен непровар корня шва, а в конце сварки при резком обрыве дуги - незаваренный кратер. По этой причине расчетная длина шва принимается короче фактической на величину 2tmin в стальных конструкциях и 3tmin - в конструкциях из алюминиевых сплавов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
