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).

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.