5.1Типы сварных соединений и швов

Сварные соединения могут быть:

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

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

3) комбинированные – детали свариваются встык и для усиления привариваются накладки внахлестку.

Сварные швы в соединениях подразделяются по ряду признаков:

1) по конструкции шва – на стыковые и угловые. Если усилие действует вдоль углового шва, он называется фланговым, если поперек то лобовым;

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

3) по положению в пространстве при их выполнении – на нижние, вертикальные и потолочные;

Стыковые	Угловые		Комбинированный
	Фланговые	Лобовые

Обработка кромок под сварку

4) по протяженности – на сплошные и прерывистые;

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

6) по месту производства – на заводские и монтажные;

7) 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.

В процессе сварки под действием неравномерного нагрева и охлаждения металла в свариваемом изделии возникают внутренние сварочные напряжения и деформации. Сварочные напряжения изменяют напряженное состояние конструкции, возникающее от внешней нагрузки, создают плоскостное или объемное напряженное состояние, способствующее появлению хрупкости в металле. Сварочные напряжения могут быть настолько большими, что вызывают разрушение металла шва или конструкции, особенно при неправильном конструктивном решении соединения. Сварочные деформации вызывают искривление и коробление от дельных элементов конструкции и изделия в целом. Особенно большие и опасные сварочные напряжения возникают при сварке встык деталей, закрепленных от свободных перемещений. Сварочные напряжения вызывают продольную и поперечную усадку швов. Усадка швов происходит всегда «на себя» (к центру шва).

Наиболее неблагоприятна поперечная усадка, величина которой примерно в 10 раз больше продольной. Остаточные напряжения сварной конструкции складываются с напряжениями от внешней нагрузки. Сварочные напряжения в настоящее время расчетом не учитывают. Основанием для этого служат пластические свойства металла: напряжения при достижении предела текучести не увеличиваются, и происходит их выравнивание.

5.2Расчет стыковых сварных швов.

При сварке встык сварной шов заменяет 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 , а с расчетными сопротивлениями сварных швов . 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 растяжению или сжатию.

Чтобы сделать стыковой шов при меньших расчетных сопротивлениях сварного шва растяжению равнопрочным основному металлу соединяемых элементов, 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. В приведенных формулах t – наименьшая толщина свариваемых элементов; – расчетная длина шва, равная фактической длине за вычетом 2t (учитывающих образования кратера и не провары у концов шва). При выводе шва на подкладки можно указанные 2t не вычитать.

При действии изгибающего момента и поперечной силы напряжения в шве.

где = – момент сопротивления шва, равный моменту сопротивления соединяемых элементов,

При действии одновременно осевой силы и изгибающего момента напряжения в шве будут суммироваться:

Если сварное соединение встык работает только на срез, то

В сварных швах встык, работающих одновременно на изгиб и срез, должны быть проверены приведенные напряжения по формуле: