7. Розрахунок зварних швів на міцність.

При проектуванні зварної конструкції, міцність їх визначається на підставі розрахунків, які зводяться до визначення напруг, що виникають в елементах виробу при навантаженні. Існують два методи розрахунків:

1. По допускаючим напругам.

2. По передільному стану.

По напругах, що допускаються, умови міцності мають вигляд:

де - напруга в небезпечному перетині

- напруга, що допускається

де n – коефіцієнт запасу міцності;

- межа текучості сталі.

Для сталі 09Г2С напруга, що допускається, складає:

(довідник)

тоді:

n=

Спосіб розрахунку по напругах, що допускаються, простий, визначення і --n- проводиться спрощено, без точного урахування умов роботи. Більш точний розрахунок, що враховує умови роботи, однорідність металу дає розрахунок по граничному стану. При розрахунку умова міцності має вигляд:

Де: N – розрахункове зусилля, Н

F – площа поперечного перетину, м2

R – розрахунковий опір матеріалу, Н/м2

m – коефіцієнт умов роботи.

Для зварювання кільцевих швів із сталі 09Г2С при всіх способах контролю

(довідник)

Максимальне зусилля N для кутових швів визначається по формулі:

Де: к – товщина металу, мм к = 30мм = 0,03м

l – довжина шва, м

- розрахунковий опір, Н/м2 Rс=24×10⁷ н/м²

Довжина шва при зварюванні деталей І етапу :

L =( ×260) + (π × 300) + (75+75+45) + (65 +75 +10)×5 +(45 + 45 +10)×5 = 3203,4мм = 3м 203мм

N=24×10⁷×0,03×3,203 = 2306×10⁴ Н

Висновок. Зварне з'єднання, що складаються з стаканів, кришки та ребер повинно витримувати зусилля в з'єднаннях N= 2306 ·10⁴ Н, при подальшому збільшенні навантаження конструкція руйнуватиметься.

2.8. Дефекти зварних швів.

Дефект – це невідповідність продукції вимогам, установленим нормативною документацією.

При виготовленні зварної кришки можливі наступні види дефектів: тріщини, пори, не провари, не сплавлення, шлакові і окисні включення в металі шва, усадкові раковини, свищі, підрізи, зсуви кромок.

Тріщини гарячі, що утворюються в процесі зварювання, і холодні, після охолодження. Тріщини виникають при порушенні технології на виготовлення зварного виробу. Тріщини недопустимі тому що при експлуатації виробу вони можуть розвиватися і приводити до руйнування виробу.

Усадкова раковина (утяжина) зварного шва спостерігається рідко, через великий об'єм рідкого металу. Раковини бувають поверхневі і усередині зварного шва. Виникають вони у випадках місцевого засмічення металу зварювальної ванни легкоплавкими речовинами на основі сірки, фосфору з виділенням при цьому газів. Раковини недопустимі.

Свищ шва – конусоподібна крупна пора, що виходить на поверхню шва. Утворюється в результаті рясного виділення газів у момент затвердіння металу шва.

Пори утворюються через вологі електроди. Вони виникають через гази, які не встигають вирватися назовні до моменту затвердіння металу шва, що виділяються.

Непровар спостерігається між проходами і шарами шва, якщо подальші вали або шари виконуються по шару попереднього металу не видаливши шлак.

Шлакові або неметалічні включення зварного шва залежать від металургії зварки і є оксидами що не встигли до моменту затвердіння металу шва піднятися в зварювальний шлак. Виникають через великі швидкості зварювання.

Металеві включення – це частинки вольфраму, що потрапляють в шов при зварці вольфрамовим електродом на великих струмах.

Бризки електродного металу – це налипання на поверхні навколошовного металу, електродного металу через великий струм і велику довжину дуги.

Підрізи при зварюванні покритими електродами утворюються при неправильних рухах електроду. Підріз посилюється при збільшенні струму. Небезпечний дефект, що приводить до руйнування конструкції.

Зсув зварювальних кромок відбувається при неправильному збиранні конструкції.

Дефекти виправляють під варом, механічним розкриттям дефекту з подальшою заваркою місця дефекту. Для визначення довжини тріщини метал зачищають, шліфують і труять 20%-ним розчином азотної кислоти. Якщо дефект не справимий, то його піддають вирубці уподовж і по глибині, з подальшою заваркою цього місця. Мікро - тріщини знаходять за допомогою лупи (збільшенням в 50 разів). Підрізи допустимі без виправлення глибиною не більше 1 мм при товщині металу понад 10 мм Підрізи виправляють наплавленням валу по всій довжині шва. Пори діаметром більше 2 мм вирубують і заварюють. Не провар допускається до 5% на 1 см² перетину шва.