Сварные соединения. Виды сварных соединений и швов. Расчет сварных швов

Сварные соединения.

Сварка -это технологический процесс соединения деталей с помощью местного нагрева свариваемых участков до жидкого или пластического состояния. Остывший и затвердевший металл называется сварочным швом. В настоящее время сварка- основной вид получения неразъемного соединения деталей и конструкций в машиностроении, строительстве и других отраслях техники.

Основные виды сварки: 1) химическая (газовая),

2)электродуговая,

3)электрошлаковая,

4)контактная.

Наиболее распространенной является электродуговая. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать соединения выполненные ею.

Достоинства:1)Экономия металла (в среднем 15-20%) по сравнению с заклепочными соединениями  (отсутствие отверстия под заклепки);

2)Низкая стоимость, благодаря малой трудоемкости процесса операции и простотой  конструкции сварного шва;

3)Герметичность и плотность соединения;

4)Возможность автоматизации процесса;

5)Возможность соединения толстых профилей.

Недостатки: 1)Прочность сварного соединения зависит от квалификации сварщика (кроме автоматизированной сварки).

2)Коробление деталей из-за неравномерного нагрева в процессе сварки. 3)Недостаточная надежность при ударных нагрузках.

4)Сложность контроля качества;

Область применения. Основной вид неразъёмного соединения в машиностроении и строительстве.

Сварка производится электродами: Э34, Э42, Э42А, Э46А (А- высококачественная сталь электрода, 46- предел прочности металла).

Виды сварных соединений и швов

В зависимости от взаимного расположения свариваемых деталей применяют следующие виды сварных соединений:  стыковые, нахлёсточные, угловые, тавровые.

Стыковые соединения

Наиболее просты и надежны. Сварные швы стыковых соединений называются так же стыковые. Сварные швы угловых, нахлесточных, тавровых соединений называются угловыми (валиковыми).  Стыковые соединения бывают

односторонний шов                                              односторонний со скосом кромок без скоса кромок                                                               V= образный

двусторонний                                                                     двусторонний

К- образный                                                                         X- образный

Детали небольшой толщины сваривают без обработки кромок. Форма и размеры обработки кромок зависят от толщины свариваемых деталей. При обработке кромок с одной стороны - шов односторонний, с двух сторон- двухсторонний.

Выпуклость стыкового соединения увеличивает концентрацию напряжений. поэтому в ответственных соединениях её вышлифовывают.

Основная характеристика шва- катет.

Нахлесточные соединения

Выполняют угловыми швами которые могут иметь различную форму и  сечения:

нормальный                                                                     вогнутый

выпуклый                                                                    специальный

Нормальный профиль в поперечном сечении шва - равнобедренный треугольник.  Вогнутый профиль снижает концентрацию напряжений. Применяется в особо ответственных конструкциях. В большинстве случаев катет в нахлесточных соединениях принимают равным толщине свариваемых деталей. Нахлесточные угловые швы  бывают: лобовое и фланговые. Сочетание тех и других- комбинированные.

лобовой

фронтальный

Тавровые соединения. При тавровом соединении свариваемые детали расположены перпендикулярно друг другу. Могут выполнят угловыми и стыковыми швами.

Угловые соединения.  Применяют в соединениях, не требующих большой прочности.  Соединения выполняют только угловыми швами.

Расчет сварных швов:

Основные требования при проектировании сварных соединений- обеспечение равнопрочности швов и соединяемых деталей. Если сварное соединение осуществляется несколькими швами, то их располагают так, чтобы они были нагружены равномерно. Стыковой шов рассчитывают всегда на растяжение и сжатие:

, где -допускаемое напряжение для сварного шва. ;

К- коэффициент, зависит от типа электрода и вида сварки, выбирается по таблице;

- толщина более тонкой свариваемой детали;

- длина шва наиболее узкой свариваемой детали.

Последовательность расчета:

1) Задаются типом шва и формой его сечения в зависимости от конструкции свариваемых деталей.

2) Определяют допускаемые напряжение для сварного соединения.

3) Находят общую расчетную длину швов.

4)  Если комбинированный шов, то определят длину лобовых и фланговых швов.

Стыковые швы

При действии на стыковой шов изгибающего момента в плоскости сварки, расчет шва производят по формуле:

; ; , где - длина шва; .

При действии изгибающего момента и растягивающей силы

.

Угловые швы .

Лобовые швы рассчитывают на срез по опасному сечению, совпадающему с биссектрисой прямого угла, поэтому толщина углового шва . К – катет шва. , где  - допускаемое касательное напряжение шва.

Длина лобового шва равна ширине пластины.      

Для такого соединения удобно делать проверочный расчёт. Если присутствуют фланговые швы, то определяют и их длину.

Фланговые швы рассчитываются на срез аналогично лобовому шву, считая что срез произойдёт по плоскости биссектора ab, получаем