4.3. Сварные соединения угловыми швами

Здесь [σ′]р — допускаемое нормальное напряжение для сварного шва (см. табл.4. 4).

Рис. 4.11. Схема нагружения сварного соединения со стыковым швом:

F — центральная растягивающая сила; M — изгибающий момент; T — вращающий момент

Эффективный коэффициент концентрации напряжений для необработанных механическим путем стыковых швов при ручной сварке углеродистых сталей в среднем составляет Kσ = 1,2 (см. фор-

мулу( 4.1)).

4.3. Сварные соединения угловыми швами

единениях деталей. Это упрощает их изготовление. По возможности присоединяемую деталь обваривают по всему периметру с двух сторон; если доступ ко второй стороне затруднен или невозможен, сварку выполняют только с одной стороны.

При статическом нагружении обычно применяют нормальные угловые швы, имеющие в поперечном сечении прямоугольный треугольник с соотношением катетов 1:1 (см. рис.4.12 ,а, сечение А–А), как более простые в изготовлении. Для таких швов расчет-

77

Глава 4. Сварные соединения

б

в

Рис. 4.12. Сварные соединения с угловыми швами

ная высота равнобедренного прямоугольного треугольника с катетами k при ручной сварке p 0,7k. Катет нормального углового шва принимают из соотношения

где δmin — минимальная толщина свариваемых деталей. Эффективный коэффициент концентрации напряжений для уг-

ловых швов при сварке углеродистых сталей Kσ = 2,5...4,5 в зави-

симости от конструкции сварного соединения и значений остаточных напряжений. Это существенно ограничивает область их применения при переменных нагрузках. Для уменьшения Kσ при

переменном нагружении можно применять швы с соотношением катетов 1:2 или вогнутые швы (рис.4.12 ,г ), получаемые после механической обработки.

Деформирование сварных деталей под нагрузкой приводит к неравномерности нагружения швов. Особенно ощутима концентрация напряжения в продольных (фланговых) швах (рис.4.13 ,а ),

78

4.3. Сварные соединения угловыми швами

расположенных вдоль действующей силы F, причем чем длиннее швы, тем значительнее неравномерность. В связи с этим ограничивают длину фланговых швов; кроме того, из-за неизбежных дефектов по концам швов вследствие нестабильного горения дуги не следует делать фланговые швы короче 30мм. Рекомендуется применять

Рис.4.13. Сварные нахлесточные соединения

Рис.4.14. Конструкции сварных соединений

79

Глава 4. Сварные соединения

Сварные швы следует располагать симметрично относительно действующей силы, что исключает появление внешних моментов. Деталь несимметричного профиля (уголок) приваривают фланговыми швами разной длины (рис.4. 14,а ), обратно пропорциональной расстоянию от центратяже стисечени я уголка (lф1 lф2 = l2 l1); это обеспечивает одинаковое нагружение швов. При сварке встык деталей разной толщины следует предусматривать плавный переход (рис. 4.14,б ); шире использовать штампованные и гнутые детали (рис.4.14 ,в); обеспечивать свободный доступ к месту сварки (рис.4.14 ,г); предусматривать фиксацию деталей (рис.4.14 ,д) идт. .

Разрушение угловых швов при статическом нагружении происходит по наименьшей площади (по опасному сечению), проходящей по биссектрисе прямого угла поперечного сечения шва (см. рис. 4.12,а , сечение А–А). В опасном сечении угловые швы испытывают, как правило, сложное напряженное состояние. Приближенный расчет угловых швов при любом способе нагружения проводят по касательным напряжениям, равномерно распределенным по опасному сечению. При центральном нагружении, когда линия действия силы проходит через центр тяжести (ЦТ) сечения швов (см. рис.4.13 ), условие статической прочности имеет вид

где [τ′] — допускаемое касательное напряжение для угловых швов, принимаемое по табл.4. 4; A = pL — площадь опасного сечения (p — высота поперечного сечения углового шва; L — суммарная длина).швов

Для сварных соединений фланговыми (см. рис.4.13 ,а ) и косыми швами (рис.4.13 ,б ) L = 2l; в случае комбинированных швов, состоящих из двух фланговых и лобового (рис. 4.13,в ), принимают L = 2l + b, полагая их равномерное нагружение при совместной работе.

80

4.3. Сварные соединения угловыми швами

образований b 0,84l или l 1, 2b (приэтом необходимо соблюдать условие l 50k).

При статическом нагружении нахлесточных сварных соедине-

ний моментом T( рис. 4.15 ), действующим в плоскости стыка деталей, напряженное состояние комбинированных угловых швов приближенно оценивают по значению максимального касательного напряжения в опасном сечении А–А шва (см. рис. 4.12, а).

В этом случае задача о нахождении максимального касательного напряжения в сварном шве сводится к задаче об отыскании максимального касательного напряжения при кручении тонкостенного профиля с одинаковой толщиной, равной толщине сварногошва в опасномсечении.

81