4. Соединение контактной сваркоЙ.

4.1 Точечная сварка (рис.)

Соединение образуется не по всей поверхности стыка, а лишь в отдельных точках, к которым подводят электроды сварочной машины. Применяется преимущественно для соединения деталей из тонкого листового материала при отношении толщин ≤ 3. Диаметр сварной точки выбирают в зависимости от толщины меньшей из свариваемых деталей:

d = 1,2δ + 4 мм при δ ≤ 3 мм;

d = 1,5δ + 5 мм при δ > 3 мм.

Минимальный шаг t ограничивается явлением шунтирования тока ранее сваренной точкой. Расстояние от кромок t₁ и t₂ нормируют с учетом технологических и силовых факторов.

Обычно принимают t = 3d; t₁ = 2d; t₂ = 1,5d .

Соединения точечной сваркой работают преимущественно на срез. При расчете полагают, что нагрузка распределяется равномерно по всем точкам. Неточность расчета компенсируют уменьшением допускаемых напряжений (см. табл.1): τ = 4F/(ziπd²) ≤ [τ′],

где z - число сварных точек; i - число плоскостей среза.

Для конструкции по рис., a z=4, i =1; по рис., б z=4, i =2.

П ри нагружении точечных сварных соединений моментом в плоскости стыка деталей расчетную точку и ее нагрузку определяют так же, как и для заклепочных соединений или соединений с болтами, поставленными без зазора. Точечному соединению свойственна высокая концентрация напряжений (см. табл.1). Поэтому оно сравнительно плохо работает при переменных нагрузках. Концентрация напряжений образуется не только в сварных точках, но и в самих деталях в зоне шва. Точечные сварные соединения чаще применяют не как рабочие, воспринимающие основную нагрузку, а как связующие (например, крепление обшивки к каркасу).

4.2 Шовная сварка (рис.). При этой сварке узкий непрерывный или прерывистый шов расположен вдоль стыка деталей. Эту сварку выполняют с помощью электродов, имеющих форму дисков, которые катятся в направлении сварки.

Напряжения среза τ =F/(bl) ≤ [τ′].

Концентрация напряжений в швах меньше, чем при точечной сварке (см. табл.), соединение герметичное.

5. допускаемые напряжения

П рочность сварного соединения зависит от следующих основных факторов:

1. качества основного материала, определяемого его способностью к свариванию,

2. конструкции соединения;

3. способа сварки;

4. характера действующих нагрузок (постоянные или переменные).

Значительно снижают прочность такие пороки сварки, как непровары и подрезы (рис.), шлаковые и газовые включения, скопление металла в месте пересечения швов и т. п.

Эти дефекты являются основными причинами образования трещин как в процессе сварки, так и при эксплуатации изделий.

Влияние технологических дефектов сварки значительно усиливается при действии переменных и ударных нагрузок. Эффективными мерами повышения прочности сварных соединений являются: автоматическая сварка под флюсом и сварка в защитном газе; термообработка сваренной конструкции (отжиг); наклеп дробью и чеканка швов. Эти меры позволяют повысить прочность составных сваренных деталей при переменных нагрузках в 1,5...2 раза и даже доводить ее до прочности целых деталей.

Многообразие факторов, влияющих на прочность сварных соединений, а также приближенность и условность расчетных формул вызывают необходимость экспериментального определения допускаемых напряжений. Принятые нормы допускаемых напряжений для сварных соединений деталей при статических нагрузках см. в табл.1.

Таблица 1

Вид технологического процесса сварки	Допускаемые напряжения в швах при
	растяжении [σ′]р	сжатии [σ′]сж	срезе [τ′]
Автоматическая под флюсом, ручная электродами Э42А и Э50А, контактная стыковая	[σ] p	[σ] p	0,65[σ] p
Ручная дуговая электродами Э42 и Э50, газовая сварка	0,9[σ] p	[σ] p	0,6[σ] p
Контактная точечная и шовная	-	-	0,5[σ] p

При переменных нагрузках рекомендуют рассчитывать прочность не только сварного шва, но и самих деталей в зоне этого шва. Допускаемое напряжение для деталей в зоне шва также умножают на коэффициент γ. Для углеродистых сталей γ вычисляют по формуле γ = 1/ [(0,6K_эф ±0,2) - (0,6K_эф ±0,2)R] ≤ 1 ,

R - коэффициент асимметрии цикла напряжений;

К_эф - эффективный коэффициент концентрации напряжений (см. табл.2 );

верхние знаки - при растягивающем наибольшем по абсолютному значению напряжении и при касательных напряжениях, а нижние - при сжимающем.

Таблица 2

Расчетный элемент	K эф при электродуговой cварке		Расчетный элемент	K эф при электродуговой сварке
	низкоуглеродистая сталь Ст3	низколегированная сталь 15XCHД		низкоуглеродистая сталь Ст3	низколегированная сталь 15XCHД
Деталь в месте перехода к стыковому шву	1,5	1,9	Стыковые швы с полным проваром корня	1,2	1,4
То же, к лобовому шву	2,7	3,3	Угловые лобовые швы	2,0	2,0
- »- к фланговому шву	3,5	4,5	Угловые фланговые швы	3,5	4,5

СОЕДИНЕНИЕ С НАТЯГОМ (СН)

1. Общие сведения

СН – непосредственное (без применения болтов, шпонок и т. д.) соединение двух деталей за счёт натяга посадки (рис. ).

Н атягом N называют положительную разность диаметров вала и отверстия: N = B - A.

После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр d посадочных поверхностей становится общим. При этом на поверхности посадки возникают удельное давление р и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать как крутящие, так и осевые нагрузки. Защемление вала во втулке позволяет, кроме того, нагружать соединение изгибающим моментом.

СН относится к группе неразъемных и предварительно напряженных.

Разборка соединения затруднена, связана с применением специальных приспособлений и сопровождается повреждением посадочных поверхностей. Однако, в зависимости от натяга и технологии сборки, могут быть получены соединения, сохраняющие свою работоспособность при повторных сборках.

Сборку соединения выполняют одним из трех способов:

1. прессованием,

2. нагревом втулки,

3. охлаждением вала.

Преимущества СН:

1. Простота и технологичность. Это обеспечивает сравнительно низкую стоимость соединения и возможность его применения в массовом производстве.

2. Хорошее центрирование деталей и распределение нагрузки по всей посадочной поверхности позволяют использовать соединение в современных высокоскоростных машинах.

Недостатки СН:

1. Зависимость его нагрузочной способности от ряда факторов, трудно поддаётся учету, широкое рассеивание значений коэффициента трения и натяга, влияние рабочих температур на прочность соединения и т. д.

2. Наличие высоких сборочных напряжений в деталях и уменьшение их сопротивления усталости вследствие концентрации давлений у краев отверстия.

В лияние этих недостатков снижается по мере накопления результатов экспериментальных и теоретических исследований, позволяющих совершенствовать расчет, технологию и конструкцию соединения. Развитие технологической культуры и особенно точности производства деталей обеспечивает этому соединению все более широкое применение. С помощью натяга с валом соединяют зубчатые колеса, маховики, подшипники качения, роторы электродвигателей, диски турбин и т. п. Посадки с натягом используют при изготовлении составных коленчатых валов червячных колес и пр.

На практике часто применяют соединение натягом совместно со шпоночным (см.рис.). При этом соединение с натягом может быть основным или вспомогательным. В первом случае большая доля нагрузки воспринимается посадкой, а шпонка только гарантирует прочность соединения. Во втором случае посадку используют для частичной разгрузки шпонки и центрирования деталей.

2. Прочность сн

При расчете необходимо рассматривать:

1. условие прочности (неподвижности) соединения,

2. условие прочности соединяемых деталей.

Расчет прочности деталей является проверкой возможности применения намеченной посадки.