4.4.Классификация сварных соединений и швов

В зависимости от расположения соединяемых деталей различают следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлёстку, угловые, тавровые.

Сварные швы стыковых соединений называют стыковыми. Классификация стыковых швов по форме подготовки кромок деталей представлена на рис. 4.1.

Сварные швы соединений внахлёстку, а также угловых соединений и тавровых называют угловыми. По форме подготовки кромок угловые швы бывают: бесскосные, со скосом одной кромки, со скосом двух кромок. По характеру выполнения бывают: односторонние и двусторонние.

По форме сечения угловые швы подразделяются: нормальные, специальные, вогнутые и выпуклые.

По расположению шва относительно линии действия силы различают лобовые (рис. 4.2, а), фланговые (рис. 4.2, b) косые (рис. 4.2, с) и комбинированные (рис. 4.2, d).

При значительной разнице толщины соединяемых деталей (для соединений малонагруженных) применяют пробочные, прорезные и проплавные швы (рис. 4.3)

Основным требованием при проектировании сварных конструкций является обеспечение равнопрочности шва и соединяемых ими деталей.

Рис. 4.7 Разделка кромок в стыковых сварных соединениях: бесскостная (а, б); V-образная (c, d, е); X-образная (f ); U-образная (g, h)

Рис. 4.8 Сварные соединения внахлестку

Рис. 4.9 Сварные швы: пробочные (а); прорезные (б); проплавные (в)

4.5.Расчет стыковых сварных швов

Если сварное соединение осуществляется несколькими швами, то эти швы нужно располагать так, чтобы они были нагружены возможно равномернее.

В ряде случаев целесообразнее назначать все размеры шва, а затем выполнять проверочный расчёт на прочность.

При расчете на прочность стыковых швов утолщение их (наплыв металла) не учитывается. Стыковые швы рассчитываются на растяжение или сжатие (рис. 4.4).

На растяжение (сжатие):

где: _p’, _с’, [’]_p, [’]_c – соответственно расчетные и допускаемые напряжения в сварном шве при растяжении и сжатии;

S – толщина более тонкой свариваемой детали;

ℓ – длина сварного шва.

Рис. 4.10 Схема к расчету стыкового шва

При действии на стыковой шов момента М_и в плоскости  к плоскости стыка, расчет шва производят по формуле:

Если же на шов действуют одновременно момент М_и и сила P, то

4.6.Расчет угловых сварных швов

Угловые швы рассчитываются по наименьшему сечению, расположенному в бессикторной плоскости прямого угла поперечного сечения шва.

Расчет угловых швов унифицирован и производится по единым формулам (рис. 4.5).

Если угловой шов нагружен моментом М_и, то:

,

где W_c – момент сопротивления опасного сечения шва.

Рис. 4.11 Схема к расчету угловых (валиковых) швов

Тогда

.

При нагружении простого углового шва моментом М и силой Р условие прочности имеет вид:

.

Окончательно:

При более сложных конструкциях сварных швов при их расчете необходимо правильно учесть все параметры шва и величины действующих нагрузок. Пробочные, прорезные и проплавные швы также рассчитываются на срез.

4.7.Уточненный расчет комбинированного сварного шва

Принимают, что привариваемый элемент стремится повернуться вокруг центра тяжести (ц.т.) площади сечения шва (рис. 4.6). Тогда напряжения сдвига τ в отдельных точках шва будут пропорциональны радиусам-векторам, проведенным из центра тяжести и направлены перпендикулярно этим радиусам:

,

где τ_mах – максимальное напряжение в наиболее удаленной точке с радиусом ρ_mах.

Рис. 4.12 Схема к уточненному расчету комбинированного сварного шва

Момент, воспринимаемый сечением сварных швов (по аналогии с кручением), равен

J_ρ – полярный момент инерции шва

Отсюда:

Напомним, что J_ρ =J_х + J_y

Допускаемые напряжения для сварных швов

Вид сварки	Допускаемые напряжения
	растяжение [σ/]p	сдвиг [τ/]ср
Автоматическая, ручная Э42А Э 50А, в среде защитного газа	[σ]p	0,65 [σ]p
Ручная электродами обычного качества	0,9 [σ]p	0,6 [σ]p
Ориентировочно [σ]p ≈ (0,4…0,5) σТ