3.3 Термо–механический класс сварки

В строительстве применяются контактные виды электросварки

- точечная для изготовления арматурных сеток

- шовная (валиковая) – для конструкций из тонколистовой стали.

-стыковая – для присоединения труб, стержневых элементов, уголков, швеллеров и т.п.

Это сварка давлением, основана на нагреве и пластическом деформировании соединяемых элементов. Нагрев металла осуществляется электротоком, проходящим через контактирующие детали. Сварку выполняют без использования присадочного материала.

Типы сварных соединений и швов

Сварным соединением называют участок конструкции, в котором отдельные её элементы соединены с помощью сварки. Сварное соединение включает:

• Сварной шов

• Зону термического влияния

• Зону основного металла.

Сварные соединения могут быть:

1) встык – свариваемые детали приставляются одна к другой встык, и место их соединения проплавляются сварным швом;

2) внахлестку – одна деталь накладывается на другую и приваривается по отдельным граням или по всему контуру соединения;

3) тавровые

4) угловые

5) торцовые

6) комбинированные

Сварные швы с соединениях подразделяются по ряду признаков:

1. по конструкции шва – на стыковые и угловые.

2. по отношению к направлению усилий – если усилие действует вдоль углового шва, он называется фланговым, если поперек, то лобовым;

3. по назначению – на рабочие (передающие усилия) и конструктивные (связующие);

4. по положению в пространстве при их выполнении – на нижние, вертикальные, потолочные, горизонтальные на вертикальной поверхности, «в лодочку»

5. по протяженности – на сплошные и прерывистые

6. по числу слоев, накладываемых при сварке – на однослойные (однопроходные) и многослойные (многопроходные);

7. по месту производства – на заводские и монтажные;

8. по форме шва при сварке с обработанными кромками – на V-образные, Х-образные, К-образные и U-образные.

Кромки свариваемых изделий обрабатывают при больших толщинах металла для возможности выполнения монолитного соединения.

Расчет стыковых сварных швов.

При сварке встык сварной шов заменяют основной металл элемента в месте соединения. Поэтому сварные швы встык рассчитывают по тем же формулам, что и основное сечение, только напряжения сравнивают не с расчетным сопротивлением основного металла R_y, а c расчетными сопротивлениями сварных швов . Причём, при физических методах контроля качества шва, , если при растяжении физический контроль шва отсутствует. Значения расчетных сопротивлений сварных швов для стальных конструкций приведены в нормативных материалов. Чтобы сечение в месте соединения не было ослаблено, шов должен быть полным и качественным без подрезов и непроваров с полной заваркой концов. Наплавы сварного шва расчетом не учитывается.

При действии осевой силы напряжение в прямом стыковом шве проверяют по формуле

где - расчетное сопротивление стыкового соединения по пределу текучести.

при физических методах контроля швов.

при отсутствии физических методов контроля швов

- расчетная длина шва При выводе шва на подкладки можно указанные 2t не вычитать.

t – наименьшая толщина свариваемых элементов;

Чтобы сделать стыковой шов равнопрочным основному металлу, длина шва должна быть большего размера, поэтому его можно выполнить косым.

В этом случае напряжения в шве

где - расчетное сопротивление стыкового сварного соединения сдвигу.

Угол между направлением продольной силы и косым швом должен быть не более 65 (практически он делается с заложением 1:2) При таком угле стык можно не проверять на прочность.

Стыковой шов, работающий в условиях сжатия, выполняется прямым, так как сжимающие напряжения тормозят развитие разрушения, наличие дефектов становится менее опасным и проверка шва физическими методами контроля не обязательна.

Сварные стыковые соединения, выполненные без применеия физических методов контроля качества, при одновременном действии в шве нормальных напряжений σ_wx и σ_wy, действующих по взаимно перпендикулярным направлениям x и y, и касательных напряжений τ_wxy, должны быть проверены по формуле:

3.6 Расчет угловых сварных швов

Угловые швы выполняются в нахлесточных, угловых и тавровых соединениях, и испытывают сложное напряженное состояние.

Разрушение лобовых швов аналогично разрушению фланговых швов и возможно как по металлу шва, так и по металлу границы сплавления. Доминирующие напряжения – срезывающие, поэтому угловые швы рассчитывают на срез, называемый условным срезом

Сварные соединения с угловыми швами на действие продольной и поперечной силы рассчитывают по двум сечениям:

по металлу шва

или ;

по металлу границы сплавления:

или

где – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва;

– расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления;

–расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10мм;

- коэффициенты глубины провара, зависят от способа сварки, глубины провара, формы шва.

– коэффициенты условий работы шва;

– коэффициент условий работы соединения конструкции.

Сварные соединения с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, рассчитываются по двум сечениям:

по металлу шва

,

В частности, для прямоугольного элемента

по металлу границы сплавления:

,

В частности, для прямоугольного элемента

где – момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва;

– момент сопротивления расчетного сечения по металлу границы сплавления;

При расчете сварных соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной силы и момента, должны быть выполнены условия

Где – напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.