Глава 20. Сварные соединения

Иметь представление о видах сварки, видах сварных соединений, их достоинствах и недостатках.

Знать основные типы сварных соединений и сварных швов; расчет на прочность при осевом нагружении соединяемых деталей.

Уметь проводить проверочные расчеты сварных соединений.

Сваркой называют процесс образования неразъемных соединений за счет создания атомно-молекулярных связей между элементарными час­тицами сопрягаемых деталей.

В последнее время разработаны технологии сварки металлов и их сплавов в однородных и разнородных сочетаниях, а также неметалличе­ских материалов между собой и с металлами.

В зависимости от метода получения соединений сварку делят на

• сварку плавлением и

• сварку давлением.

При сварке плавлением детали соединяют с помощью местного расплавления элементов соединяемых частей. Расплавляется только основной металл изделия по кромкам или основной и дополнительный металл (электрод и присадочный ма­териал).

Различают электрическую и химическую (газовую) сварки плавлением. Чаще применяется электросварка плавлением.

При сварке давлением поверхности соединяемых деталей претерпе­вают совместную упруго-пластическую деформацию, поверхности вырав­ниваются, разрушается поверхностный слой. Атомы поверхностей сбли­жаются на расстояние активного взаимодействия, и образуется металли­ческая связь. Применяется предварительный нагрев поверхностей до пластического состояния.

Наибольшее распространение получила электроконтактная сварка. Сварка давлением применяется при массовом и серийном производстве в заводских условиях.

Оценка сварных соединений

Достоинства сварных соединений:

• возможность механизации и автоматизации процесса сварки;

• высокое качество сварных соединений и рациональное исполь­зование металла сделали сварку экономически выгодным про­цессом; экономия металла достигается отсутствием отверстий, ослабляю­щих сечение соединяемых листов, меньшему весу соединитель­ных элементов. Экономия металла по сравнению с заклепочными соединениями составляет 10...20 %;

• по сравнению с заклепочными соединениями трудоемкость со­единения ниже, а производительность выше.

Применение сварки вместо литья и обработки резанием также при­водит к экономии металла. Особенно выгодна сварка при единичном и мелкосерийном производстве.

Недостатки сварных соединений:

• термические деформации в зоне шва и околошовной зоне могут приводить к трещинам и снижению прочности;

• характерная форма швов приводит к концентрации напряжений;

• механическая, химическая, физическая и структурная неоднород­ность шва.

В целом сварные конструкции вытеснили клепаные из машино­строения, за исключением некоторых специальных случаев.

Виды сварных соединений и сварных швов

В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов различают следующие сварные соединения (табл. П29 Приложения):

• стыковое;

• угловое;

• тавровое;

• нахлесточное.

Соединения, изображенные на рис. 20.1, выполняют электродуго­вой и газовой сваркой по стандартам. Различают следующие виды свар­ных швов: стыковой, угловой, точечный, с проплавленными швами.

Стыковые швы используют в основном в стыковых соединениях, бывают случаи применения в угловых, тавровых и нахлесточных соеди­нениях. Стыковые швы могут быть односторонними, двусторонними, без скоса и со скосом кромок различных конструкций, могут выпол­няться на съемной или остающейся подкладке. Конструкция стыкового шва зависит от толщины свариваемых деталей.

У гловые швы используют в тавровых, угловых и нахлесточных соеди­нениях. Основной геометрический параметр углового шва — катет. Уг­ловые швы выполняют с полным и частичным проплавлением, они бы­вают сплошные и прерывистые, односторонние и двусторонние.

Точечные швы применяют обычно только в нахлесточных соедине­ниях.