С целью уменьшения остаточных сварочных деформаций при проектирования сварных конструкций следует стремиться к уменьшению количества сварных швов за счет применения про­катных, гнутых и гофрированных элементов, листов больших размеров, литых, кованных, штампованных заготовок и т. п.

Известно, что сварочные деформации пропорциональны объему продольного и поперечного укорочения, который в свою очередь пропорционален погонной энергии и, следовательно, сечению шва. Поэтому размеры швов назначают минимальными. Следует уменьшать также зазоры между свариваемыми кромками, т. е. повышать точность заготовок.

Стыковые швы назначают с минимальным утолщением, пред­почитая X - образную V-образной разделке кромок, так как при этом примерно вдвое уменьшается количество наплавленного металла (рис.8Л, а) и уменьшаются или совсем исключаются

Угловые швы. тавровых со­единений следует назначать с катет'ом * минимально до нус? иным но условий прочности» Кедк та­кой кате? получается меньше* чем технологически осуществи ыый ( - 5,5 мм), то назначай? прерывистый шоп. .Если расчет­ный катет получается больше 6 мм, то целесообразно навив~ чать двусторонний равнопрочный шов.

На рис„8Л, б показаны два равнопрочных тавровых соедине­ния ( ). Сравним их де­

формации. Учитывая, что погонная энергия пропорциональна пло­щади направленного металла, а коэффициент, учитывающий пе­рекрытие пластических зон - КП*Л2. » получим

v3Ca. Яхср Ч'Пг.^П _ = rt ч

Таким образом, продольные деформации от двустороннего шва таврового соединения составляют лишь 30% деформаций от равнопрочного одностороннего шва. Б два раза меньше и попе­речные деформации полки

где цПП1 , <^пт, г - погонная энергия, приходящаяся на полку, соответственно I и 2 соединения; s - толщина полки.

Проведем сопоставление непрерывного одностороннего шва с равнопрочным прерывистым (рис.8.1,в). Условие равнопроч - ности указанных швов можно записать в виде

отношение объемов продольного укорочения -

Следовательно, продольные деформации от непрерывного шва меньше деформаций от равнопрочного прерывистого„ Однако если прерывистый шов имеет тот же катет, что ш непрерывный (швы неравнопрочны), то он вызывает меныиие деформации.

Отношение значений поперечного укорочения для рассмат­риваемых вариантов описывается более сложной зависимостью

В общем случае lp.^1 > , а если прерывистый шов со­

стоит ИЗ относительно коротких участков, ТО ^5/^г^},г/Ц£5У^5 (ем. § 4.6). Таким образом, при t<5Lw поперечные деформа­ции от непрерывного шва больше, чем от равнопрочного преры­вистого. Анализ усложняется, если учитывать зависимость ц^г от Ьщ •

Наконец, следует отметить, что двусторонний прерывистый шов, выполненный в шахматном порядке, вызывает большие про­дольные деформации, чем такой же шов, выполненный в цепном порядке (рис.8Л, г). Поперечные деформации при этом прибли­зительно одинаковы.

При выборе способа сварки учитывается, что при выпол­нении шва заданного сечения тепловложение может быть различ­ным. Из-за большого нагрева газовая сварка вызывает значи­тельно большие деформации, чем дуговые способы сварки. По этой же причине из дуговых способов предпочтительнее автома­тическая и полуавтоматическая сварка, БЬце меньший нагрев и, следовательно, меньшие деформации вызывает контактная точеч­ная и шовная сварка.

Теперь проанализируем общие остаточные сварочные дефор­мации в наиболее распространенных конструкциях - балках. Б балках с продольными швами продольное укорочение пропорцио­нально длине швов. Стрелка прогиба пропорциональна квадрату длины балки и при длине в несколько метров она на 1-2 поряд­ка больше продольного укорочения (см. пример I § 5.4).

Продольное и поперечное укорочение сварной конструкции можно компенсировать за счет припуска, назначаемого отдель­ным деталям. Чтобы избежать остаточные деформации изгиба, необходимо сварные швы располагать относительно главных осей инерции так, чтобы они были взаимно уравновешены, т. е. чтобы выполнялось условие

П ІЇ1

Z^AV*iZt.+Z^AV4.2t =0 ,

i=i ч j=i “і Н ’

вытекающее из (5.44). Например, для балки несимметричного сечения (рис.8.2) это условие примет вид

Учитывая, что погонная энергия пропорциональна сечению шва, т. е. квадрату его катета, получим относительные размеры катетов швов балки без остаточного изгиба

При выполнении швов одного катета деформации изгиба могут быть значительны (сы. 8.2.1).

Для повышения устой­чивости элементов тонко­

листовых конструкций, сле­дует, с одной стороны.

Рис.8.2. Двутавровая сварная лишать сварочные напря - балка несимметричного сечения яения сжатия в них (см.

§ 6.4), а с другой - увеличивать критические напряжения 6КР (см. формулу (6.14)) . Для этого можно увеличить толщину па­нели, заключенную между ребрами жесткости, или, что целесо­образнее, уменьшить ее размеры. Так, если полотнище между двумя ребрами теряет устойчивость (рис.6.7,а), то лучше добавить еще продольное ребро между ними, т. е. уменьшить ве­личину вдвое. Зто повысит значение бкр в 4 раза, а про­дольные сварочные напряжения бйж примерно вдвое. Следова­тельно, полотнище станет более устойчивым. Уменьшение вели­чины Ь одновременно снижает ребристость и "домики" в районе сварных швов (см. § 6.5). Постановка поперечных ребер жесткости менее эффективна, а в случае, если расстояние между ребрами приблизительно кратно Ъ, т. е. они совпадают с

узловыми линиями, поперечные ребра могут даже уменьшать ус­тойчивость панели за счет дополнительных сварочных напряже­ний сжатия*

При проектировании сварных конструкций следует избегать деталей со свободными кромками, предпочитая балки замкнутого коробчатого сечения балкам Н-образного сечения. Это особен-

•V

но важно при проектировании конструкций из материалов с низ­ким значением модулн упругости Е (Tt, Al—Mg сплавы), так как от Е зависят критические напряжения.