3.5. Проектування зварних з'єднань при контактному зварюванні

З'єднання при стиковому зварюванні. Контактне стикове зварювання застосовується в різних конструкціях. Особливо ефективно її застосування при зварюванні виробів у масовому виробництві, наприклад арматури залізобетону, конструкцій рам, поздовжніх швів труб. Добре зварюються конструкції з низьковуглецевих, і деяких високолегованих сталей із площею поперечного перерізу до декількох сотень квадратних сантиметрів.

Контактним способом одержують стикові з'єднання елементів із круглими, квадратними, прямокутними, трубчастими, профільними перетинами (кутики, таври, рейки). Зі збільшенням периметра деталі і зменшенням її товщини процес зварювання ускладнюється. Найкраще з'єднуються елементи однакового поперечного перерізу. Діаметри елементів круглого перетину, що з'єднуються, а також товщини стінок труб по можливості не повинні відрізнятися один від одного більше, ніж на Площа поперечних перерізів деталей, що зварюються контактним способом, наближається до

Спеціальний розрахунок міцності стиків, отриманих контактним спо­собом і працюючих під статичним навантаженням, не проводять. Міцність стику відповідає міцності самого елемента.

З'єднання при точковому зварюванні. У більшості випадків точковим зварюванням виготовляють вироби за умови розташування електродів із двох сторін щодо частин, що зварюються. Це висуває певні вимоги до габариту конструкцій. Розроблено установки, що дозволяють робити точкове зварювання при однобічному розташуванні обох електродів. Точковим контактним зварюванням найчастіше з'єднують елементи, що мають малі товщини - від часток до декількох міліметрів Добре зварюються міцні і високоміцні сталі, різні сплави, зокрема алюмінієві і титанові. Не рекомендується допускати точкові з'єднання елементів, відношення товщин яких більше 3. Точковим зварюванням можна зварювати також три і більше деталей. При цьому елемент більшої товщини варто укладати між двома іншими.

Точкові зварні з'єднання характеризуються наступними параметрами (рис. 3.40): діаметр точки; крок точки; відстань від центра зварної точки до краю деталі в напрямку дії сили відстань від

точки до вільного краю в напрямку, перпендикулярному дії сили нормуються з урахуванням технологічних і силових факторів).

Відстань між центрами точок у з'єднанні повинна бути не меншою деякого граничного розміру в наслідок шунтування струму через раніше зварну точку. Чим більша відстань між зварними точками, тим менше шунтування струму, отже, стабільніші і кращі результати зварювання. "Діаметр точки призначається в залежності від товщини елементів, що з'єднуються, з урахуванням забезпечення високоякісного технологічного процесу. Для сталевих деталей рекомендується при найменша товщина частин, що зварюються). Можна приймати На практиці іноді використовують співвідношення між

(Точки в зварному з'єднанні варто розташовувати таким чином, щоб вони сприймали переважно зусилля зрізу, а не відриву^На рис. 3.41, а показана нераціональна конструкція (точки в ній працюють на відрив); на рис. 3.41, б - раціональна.

Осьове навантаження. У з'єднаннях, зображених на рис. 3.42, а, б, розрахунок міцності проводиться на зріз. Зварні точки можуть бути одно-зрізними (рис. 3.42, а) і двозрізними (рис. 3.42, б).

Розрахункові напруження в однозрізній точці точкового шва при умові припущення, що всі точки працюють рівномірно визначаються як:

у двозрізній точці:

де площа зрізу точки діаметр точки; зусилля, передане на одну точку, кількість точок.

При роботі зварної точки на відрив, наприклад у конструкції, зображеній на рис. 3.42, в, розрахункове напруження буде:

Граничні напруження для точкових з'єднань при відриві варто приймати нижчими, ніж граничні напруження на зріз Для легованих сталей і кольорових сплавів граничні напруження для точкових з'єднань приймають на основі результатів експериментів з урахуванням умов навантаження й інших факторів.

Навантаження моментом (рис. 3.43). Точки працюють на зріз і кожна з них сприймає якусь частину моменту М.

Візьмемо якусь точку на відстані від центра ваги точок. Нехай у ній діють напруження Визначимо яку частку моменту вона сприймає:

Приймемо закон зміни напружень залежно від як:

Виразимо через отримаємо:

Щоб обчислити загальний момент, який сприймають усі точки, треба взяти суму від 1 до тобто:

Враховуючи, що маємо:

де кількість точок; квадрат відстані від центра ваги точок до відповідної точки; найбільша відстань від точки до центра ваги точок.

Таким чином, обчислюють міцність, якщо кількість точок більша одиниці.

Для однієї точки умова міцності має вигляд (рис. 3.44)

де полярний момент інерції точки (точка в цьому випадку працює на кручення).

З'єднання при шовному зварюванні. Шовне контактне зварювання допускає можливість з'єднання елементів від дуже малих товщин до сумарної товщини сталей і кольорових сплавів. При шовному зварюванні між елементами, що з'єднуються, утвориться шов шляхом постановки ряду точок, що частково перекриваються (рис. 3.45).

Оскільки елементи, що зварюються шовним зварюванням, мають малі товщини, вплив згинаючого моменту незначний і його при розрахунку міцності не враховують.

Напруження у швах при шовному зварюванні визначають за умовою зрізу де сила, що діє в з'єднанні; В - ширина шва; довжина шва.

Приклади проектування зварних з'єднань при контактному зварюванні

Завдання. Спроектувати (визначити кількість точок) точкове зварне з'єднання двох кутників з тавром (рис. 3.46). Матеріал - алюмінієвий сплав граничні напруження на зріз

Розв'язання:

1. Визначаємо основні параметри точкового з'єднання:

1.1. Діаметр точки

1.2. Крок точок

1.3. Відстань від центра точки до краю деталі в напрямку дії сили

1.4. Відстань від центра точки до краю деталі в напрямку перпендикулярному дії сили:

2. Призначаємо горизонтальний ряд точок. Тоді напружений стан металу точок буде складатися з двох компонентів:

- дотичних напружень від зсуву:

- дотичних напружень від моменту:

де: кількість точок, відстань від центру ваги точок до точки кількість вертикальних рядів).

Оскільки напрям компонентів напружень співпадає, умова міцності буде: