ВЫБОР СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Практика подтвердила, что оптимальными соединениями при дуговой и контактной сварке являются стыковые. Современные контактные машины позволяют осуществлять сварку элементов раз­личных профилей и размеров; однако контактная сварка экономична и целесообразна преимущественно для серийных конструкций. Дуговая сварка рациональна в серийном и единичном производстве.

Сварные соединения встык применяют в балках разных профи­лей, в элементах ферм, в корпусах судов, в котлах и сосудах высо­кого давления, в газо - и нефтепроводах, в транспортных цистернах различных назначений и т. д.

Стыковые соединения особенно целесообразны в емкостях раз­ных назначений, так как они хорошо обеспечивают плотность швов, удобны для применения физических методов контроля каче­ства, экономичны, рациональны в отношении концентрации напря­жений.

При статических нагрузках соединения встык во многих случаях обеспечивают равнопрочность с основным металлом. Это имеет место при сварке низкоуглеродистых, многих низко - и высоколеги­рованных сталей. При сварке закаленных сталей и некоторых алю­миниевых сплавов стыковые швы уступают по прочности основному металлу. Для повышения прочности таких соединений нередко в зоне расположения стыковых швов предусматривают местные утолщения. Иногда этого достигают утонением листовых элемен­тов путем химического травления с сохранением исходной толщины металла у кромки, подлежащей сварке.

На основе сотрудничества ученых отработаны оптимальные спо­собы подготовки изделий под дуговую сварку встык, в зависимо­сти от технологического процесса (автоматическая, ручная), тол­щины элементов, чувствительности материала к концентраторам напряжений. Следует избегать значительных утолщений в зоне швов, сопрягать наплавленный металл швов с основным с примене­нием переходных радиусов. В соединениях с неодинаковой толщи­ной элементов необходимо обеспечивать плавные переходы.

Очень существенную роль играет в стыковых соединениях их хороший провар. Поэтому, как правило, сварку рекомендуется производить с обеих сторон, или при односторонней сварке пре­дусматривать наложение подварочных швов. Соединения встык можно также выполнять на остающихся или съемных подкладках. Механическую обработку стыковых швов для устранения концент­рации напряжений применяют редко.

Соединения внахлестку являются одним из наиболее распростра­ненных видов соединений при дуговой и точечной контактной сварке по сравнению со стыковыми. Они требуют меньшей точности выполнения технологических операций.

Соединения внахлестку применяют при проектировании тонко­стенных резервуаров, стропильных ферм, рам, мачт и т. д. Нахле - сточные швы не целесообразны в конструкциях, подвергаемых кор­розии, оцинковыванию. При статических нагрузках концентрация напряжений в угловых лобовых и фланговых швах не оказывает заметного отрицательного влияния на снижение несущей способ­ности конструкций. Комбинированные угловые швы (фланговые с лобовыми) часто удовлетворяют одному из основных требований рационально сконструированных соединений — равнопрочности швов основному металлу.

Несущую способность комбинированных швов определяют с уче­том принципа независимости действующих сил, т. е.

*SK = 5Л - f 5фЛ = [т'] • 0,7/с (2/фл - f /л),

где SK — усилие, воспринимаемое комбинированным соедине­нием;

Бл — усилие, воспринимаемое лобовым швом;

5фЛ — усилие, воспринимаемое фланговыми швами;

[т'] — допускаемое напряжение при срезе; к — катет шва;

/л, /фл — длина лобового и флангового швов соответственно.

Нормы Международного института сварки (МИС) не высоко оце­нивают работу комбинированных соединений и предлагают для определения их несущей способности следующую формулу:

= IV] • 0,7/с (1,5/фл + 0,28/л).

Эксперименты, проводившиеся в СССР, не дают оснований для подтверждения этой формулы, предложенной МИСом.

Точечные соединения, выполненные контактной сваркой, в на - хлесточных соединениях применяют очень часто. В случае наличия только связующих напряжений, концентрация напряжений незна­чительна. Поэтому такие соединения хорошо работают под дейст­вием статических и переменных нагрузок. Точечные соединения, испытывающие рабочие напряжения, работают неудовлетворительно при переменных нагрузках, но вполне удовлетворительно при стати­ческих. Методы расчета прочности точечных соединений очень ус­ловны. Расчет точки на срез, как правило, не отражает действи­тельной картины полей напряжений, имеющих место в соединении. Поэтому часто рекомендуют на основе экспериментальных данных определять несущую способность точечных соединений в зависимо­сти от диаметра точек, толщины элементов и свойств материалов (табл. 1).

1. Рекомендуемые диаметры сварных точек

Толщина

наиболеё

тонкой

детали

пакета,

мм

Минимальный диаметр ядра точки, мм

Толщина

наиболее

тонкой

детали

пакета,

мм

Минимальный диаметр ядра точки, мм

Низко­углеро­дистые и низко­легиро­ванные стали

Нержа­веющие и жаро­прочные стали, титан

Легкие

сплавы

Низко - углсро - дистые и низко­легиро­ванные стали

Нержа­веющие и жаро­прочные стали, титан

Легкие

сплавы

0,3

2,0

2,5

1,2

4,0

4,5

5,0

0,5

2,5

2,5

3,0

1,5

5,0

5,5

6,0

0,6

2,5

3,0

2,0

6,0

6,5

7,0

0,8

3,0

3,5

3,5

2,5

6,5

7,0

8,0

1,0

3,5

4,0

4,0

3,0

7,0

8,0

9,0

4,0

9,0

10,0

12,0

В стальных конструкциях точечные соединения можно приме­нять не только в тонкостенных элементах, но и в относительно тол­стостенных с суммарной толщиной деталей до 40—60 мм (по данным фирмы Сиаки). В конструкциях из алюминиевых сплавов суммар­ная. толщина соединяемых частей значительно меньше.

Соединения втавр применяют в балочных и рамных конструк­циях, в сварных элементах ферм, например при креплении ребер жесткости; в соединениях взаимно перпендикулярно расположен­ных элементов. При работе под статическими нагрузками их выпол­няют, как правило, без подготовки кромок. Подготовку кромок вы­полняют в редких случаях, например при проектировании поясных швов балок, несущих на себе большие сосредоточенные движущиеся грузы. Соединения втавр двусторонними швами рациональнее односторонних.

Под действием статических нагрузок и при нормальных темпера­турах сварные конструкции работают с достаточной надежностью. В распоряжении проектантов имеется много способов получения прочных и экономичных сварных соединений. Однако даже при работе соединений под статическими нагрузками имеют место слу­чаи, когда проектирование приходится вести с учетом опасности внезапного разрушения при расчетном напряжении меньше пре­дела текучести. Подобная опасность возникает при использовании ограниченно пластичных или высокопрочных материалов, при дей­ствии коррозионной ^реды, в толстостенных изделиях, а также при работе сварных конструкций в условиях низких температур. В этих случаях при проектировании следует предусматривать мероприя­тия по снижению концентрации напряжений и уменьшению оста­точных напряжений.

Комментарии закрыты.