К сварным соединениям карданных валов предъявляются вы­сокие требования по их прочности. В отдельных случаях кардан­ная передача испытывает перегрузки, превышающие пятикратное значение среднего крутящего момента, составляющего в обычных условиях длительной эксплуатации 30—40 кгм (для грузового автомобиля ГАЗ-51) [34].

В работе [34 ] описаны испытания сварных образцов типа кар­данных валов (рис. 118) из тонкостенных труб диаметром 75/71 мм из углеродистой стали на кручение при симметричной нагрузке на специальном стенде.

Соединения труб с различной подготовкой кромок, выполнен­ные сваркой трением, испытывали при переменных крутящих мо­ментах, изменяющихся в пределах 80—270 кгс

Соединения труб с концевиками, имеющими внутренний или наружный буртик шириной 5 и толщиной 1,5 мм для формирова­ния грата при сварке трением, показали меньшую усталостную прочность и долговечность, чем сочленяемые детали равного сече­ния. В последнем случае образование грата с наружной и внутрен­ней сторон стыка происходило более равномерно, и качество соеди­нения определяли правильностью выбора параметров процесса сварки. При сварке трением труб с концевиками, подготовленными по первому и второму вариантам, происходило одностороннее интенсивное образование грата преимущественно за счет металла трубы. Эго и обусловило резкое снижение прочности соединений. Образцы в этих случаях разрушались по сварному стыку.

Прочность соединений типа карданного вала, выполненных сваркой трением двух стыков образца, оказывается не ниже проч­ности соединений карданных валов автомобиля ГАЗ-51, изготов­ленных с помощью автоматической дуговой сварки. Предел вынос­ливости соединений в обоих случаях составил т_х = ±6 кгс/мм2 на базе 2*10® циклов. На основании этих испытаний была создана полуавтоматическая установка для сварки трением карданных валов грузовых автомобилей ГАЗ и ЗИЛ.

В работе [2171 освещено исследование прочности при перемен­ном кручении узла соединения автомобильного карданного вала, выполненного ручной дуговой сваркой. Изучены два конструктив­ных варианта сочленения вала со втулкой: соединение встык с V-образной подготовкой кромок (рис. 119, а) и соединение с по­мощью углового шва (рис. 119, б). Материал вала — сталь 14220.3

Рис. 119. Конструкции сварного соединения кар-
данного вала:

а — встык: б — с помощью углового шва

(0,17% С), втулки—сталь 12050-6 (0,45% С); стали по стан­дарту ЧССР.

Средние напряжения цикла во всех опытах постоянны: тт =

— 32 кгс/мм2, а переменные напряжения ±т„ изменялись. Прочность соединений встык при 107 циклов составила та =

— ±22 кгс/мм2, в то время как для соединений с угловым швом та = ±17 кгс/мм2.

Результаты испытаний на выносливость сварных полуосей
колес автомобилей [219]

Сварка находит применение также при изготовлении полу­осей колес автомобилей. В этой связи весьма интересны резуль­таты испытаний на выносливость натурных сварных полуосей автомобилей, проведенные в ЧССР [219]. Испытания полу­осей (рис. 120) проводили на пульсаторе Амслера на переменный изгиб при среднем напряжении цикла от — 1 кгс/мм2 при ча­стоте 500 циклов в минуту на базе 2-10° циклов.

Оси образцов изготовляли из труб диаметром 103/84 мм из стали 11523 по стандарту ЧССР (0,22% С; ов = 52 кгс/мм2), а шарнир­ные головки — из стали с 0,25% С и ов = 50 кгс/мм2. Соединения труб с головкой выполняли ручной дуговой сваркой односторон­ними стыковыми швами с V-образной подготовкой кромок и угло­вым швом (рис. 121). Соединения трубы с головкой, выполненные стыковыми швами без подкладки и обработки корня шва, пока зали очень низкую прочность (табл. 53). Поэтому такого рода со­единения не пригодны для высокодинамически нагруженных де­талей.

В качестве основы для обеспечения несущей способности свар­ных полуосей при длительных переменных нагрузках, а также при выборе технологии изготовления следует рассматривать как наи­более удовлетворительные соединения горячепрессовые с допол­нительным угловым швом. В этом случае выполняются, кроме условий центрирования деталей, также и экономические требова­ния при изготовлении.