Питання для самоконтролю

1. Які критерії визначають роботоздатність конструкцій.

2. Критерії оцінювання жорсткості конструкції.

3. Назвіть раціональні способи зменшення жорсткості конструкції.

4. Яким чином можна збільшити жорсткість конструкції без суттєвого збільшення її маси.

5. Як впливає на жорсткість деталі заміна деформації згин на деформацію розтяг (стиск).

6. Сформулюйте задачу зменшення деформацій і напружень згину.

7. Як визначити коефіцієнт жорсткості та показник піддатливості.

8. Як можна підвищити жорсткість валів.

9. Запишіть вирази для визначення питомої маси та питомої металомісткості.

10. Назвіть основні напрямки зменшення маси конструкцій.

Тема 3. Проектування зварних конструкцій

3.1. Види зварювання

У машинобудуванні зварювання широко застосовують для виготовлення конструкцій з листового прокату (облицювання, обшивки, резервуари), профільного прокату ( рамні конструкції, ферми, колони, стояки, тощо). Добре зварюються мало вуглецеві сталі з малим вмістом вуглецю та нікіліві сталі. Зварювання кольорових металів (сплава міді та алюмінію) є важким через високу теплопровідність, легке окислення та потребує застосування флюсу.

Міцність зварних швів нижча за міцність основного матеріалу.Міцність і в’язкість матеріалу зварного шва знижуються внаслідок попадання шлаків, утворення пор і газових включень, а також внаслідок хімічних і структурних змін в матеріалі шва. В матеріалі шва та зоні, що прилягає до нього, виникають внутрішні напруження, які обумовлено усадкою матеріалу під час охолодження та коробленням металу.

З метою запобігання хімічним змінам у матеріалі шва зварювання проводять під шаром флюсу або в атмосфері нейтральних газів.

Основні види зварювання наведено в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Види зварювання

Схема зварювання	Характеристика
1	2
Дугове ручне зварювання	Найбільш розповсюджений спосіб зварювання. Базується на використанні теплоти електричної дуги для розплавлення металу.
Автоматичне зварювання під шаром флюсу	Застосовують за умови значних масштабів виробництва для зєднання деталей прямими та кутовими швами. Продуктивність процесу вища ніж ручного зварювання у 5-10 разів. за рахунок застосування сили струму силою 1000…3000 А замість 200…500 А при ручному зварювані. Шов формується в значній мірі за рахунок розплавленого основного металу.
Електрошлакове зварювання	Джерело нагріву – теплота, що виділяється під час проходження струму від електроду до виробу через шлакову вану. Електрошлакове зварювання призначене для з’єднання деталей значної товщини.

Продовження таблиці 3.1

1	2
Зварювання терттям	Здійснюється за рахунок теплоти, яка виділяється під час обертання однієї зі зварюваних деталей. Застосовують для зварювання дрібних деталей, найчастіше циліндричної форми.
Контактне зварювання	Базується на використанні підвищеного омічного опору у стику деталей і здійснюється декількома способами. Зварювання стикове. Теплота виділяється у місці стику, метал розігрівається до пластичного стану. Струм вимикають, а розігріті деталі стискають – відбувається зварювання дета-лей по всій поверхні стику. Точкове зварювання здійснюється в окремих точках, до яких підводять електроди. Шовне зварювання передбачає неперервний або перервний шов, який розташовано вздовж стику деталей.
Ультрозвукове зварювання	Застосовують для зварювання деталей з кольорових металів і пластику. Деталі стискають вібруючим затискачем 1, який з’єднано з генератором коливань 3 за допомогою хвиледодія 2.
Лазерне зварювання	Здійснюється концентрованим світловим променем 1. Температура осі променя до 10000 С0.

Зварні з’єднання забезпечують значну економію металу і значно знижують трудомісткість їх виготовлення. Тому останні суттєво дешевші за клепані чи литі. А ще економія металу досягається внаслідок усунення додаткових з’єднувальних деталей (накладок, косинок і т.ін.) і кращого використання металу через відсутність отворів, які ослабляють робочі перерізи. Маса зварних конструкцій у порівнянні з чавунними знижується майже наполовину, а в порівнянні зі сталевими литими – до третини. Але ще вагомішими є висока продуктивність і простота процесу зварювання через використання засобів автоматизації.

Зварювання особливо доцільне при виготовленні конструкцій складної форми, окремі деталі яких одержують за допомогою штампування вальцюванням, куванням, штампуванням та відливкою.

Недоліки зварних з’єднань: поява залишкових напруг у зварних елементах після закінчення процесу зварювання, а звідси короблення деталей після зварювання; погане сприйняття змінних і особливо вібраційних навантажень; складність і трудомісткість контролю якості зварних швів; знижена опірність корозії; можливість існування скритих (невидимих) дефектів (тріщин, непроварів, шлакових включень), які знижують міцність з’єднання та ін.