4. Виды сварных соединений. Металлы

Различают следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (впритык)

Стыковыми называют соединения, в которых эл-ты соединяются торцами или кромками и один эл-т явл-ся продолжением другого. Стыковые соед. наиболее рациональны, т.к имеют наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий, отличаются экономичностью и удобны для контроля. Толщина свариваемых эл-ов в соединениях такого вида почти не ограничена.Стыковое соед. листового металла может быть сделано прямым или косым швом. Стык.соединения профильного металла применяются реже, так как затруднена обработка их кромок под сварку.

Соединениями внахлестку- соединения, в кот. поверхности свариваемых эл-ов частично находят друг на друга. Эти соединения широко применяют при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (2—5 мм), в решетчатых и некоторых др.видах конст-ций. Разновидностью соединений внахлестку являются соединения с накладками, которые применяют для соединения эл-тов из профильного металла и для усиления стыков.

Иногда стыковое соединение профильного металла усиливают накладками, и тогда оно называется комбинированным Соединения внахлестку и с накладками отличаются простотой обработки эл-ов под сварку, но по расходу металла они менее экономичны, чем стыковые. Кроме того, эти соединения вызывают резкую концентрацию напряжений, из-за чего они нежелательны в конст-ях, подвергающихся действию переменных или динамических нагрузок и работающих при низкой температуре.

Угловыми называют соед-ния, в которых свариваемые элементы расположены под углом. Тавровые соединения (соединения впритык) отличаются от угловых тем, что в них торец одного эл-та приваривается к поверхности другого эл-та. Угловые и тавровые соединения выполняются угловыми швами, широко применяются в конст-ях и отличаются простотой исполнения, высокой прочностью и экономичностью. В ответственных конструкциях, в тавровых соединениях (например, в швах присоединения верхнего пояса подкрановой балки к стенке) желательно полное проплавление соединяемых элементов.

5.Расчет соединений, выполненных с помощью угловых швов. Металлы

Угловыми швами выполняются соединения внахлестку, и они могут быть как фланговыми, так и лобовыми.

Фланговые швы, расположенные по кромкам прикрепляемого эл. параллельно действующему усилию, вызывают большую нерав-номерность распределения напряжений по ширине соединения. Неравномерно работают они и по длине, т.к. помимо непосредст-венной передачи усилия с эл-та на эл-т концы шва испытывают доп. усилия вследствие разной напряженности и неодинаковых деформаций соединяемых эл-ов в области шва. Фланговый шов, сильно меняющий силовой поток, вызывает значительную неравномерность распределения напряжений в соединении. В соответствии с хар-ром передачи усилий фланговые швы работают одновременно на срез и изгиб.

Разрушение шва обычно начинается с конца и может происходить как по металлу шва, так и по основному металлу на границе его сплавления с металлом шва, особенно если наплавленный металл прочнее основного.

Лобовые швы передают усилия равномерно по ширине эл-та, но крайне неравномерно по толщине шва вследствие резкого искривления силового потока при переходе усилия с одного элемента на другой. Особенно велики напряжения в корне шва. Уменьшение концентрации напряжений в соединении может быть достигнуто плавным примыканием привариваемой детали, механической обработкой (сглаживанием) поверхности шва и конца накладки, увеличением пологости шва, применением вогнутого шва и увеличением глубины проплавления. Эти приемы уменьшения концентрации напряжений в соединении особенно желательно применять в конст-ях, работающих на переменные нагрузки и при низкой температуре.

Разрушение лобовых швов от совместного действия осевых, изгибных и срезывающих напряжений, возникающих при работе соедине-ния происходит аналогично фланговым швам по двум сечениям.

Ввиду сложности действительной работы угловых швов расчет их носит условный характер и хорошо подтвержден экспериментальными данными. Они рассчитываются независимо от ориентации шва по отношению к действующему усилию (фланговые и лобовые); усилие принимается равномерно распределенным вдоль шва и рассматривается возможность разрушения шва от условного среза по одному из двух сечений.

По металлу шва (сечение 1, рис. 5.14, а)

По основному металлу по границе его сплавления с металлом шва(сечение 2, рис. 5.14,а)

где—катет шва; ß_ш и ß_с—коэффициенты глубины проплавленйя шва; 1_ш — расчетная длина шва,.принимаемая меньше его факти­ческой длины на 10 мм за счет непровара и кратера на концах шва; ^и — коэффициенты условий работы сварного соединения;—расчетное сопротивление срезу (условному) металла шва; —расчетное сопротивление срезу (условному) металла границ сплавления шва, принимаемое равным

При расчете следует предварительно определить, какая из двух про­верок— по металлу шва или по металлу границы сплавления —будет иметь решающее значение, для чего надо сравнить произведенияи; меньшее из них будет иметь решающее значение. Часто удобнее определять необходимую длину швов, задаваясь их толщинойkш:

, где — меньшее из значений или

В соединениях (рис. 5.14,6 и в) обычно толщину швов k_ш задают равной меньшей из толщин соединяемых элементов, а расчетная длина швов соединения равна сумме расчетных длин двух швов. Если /_ш превышает допустимую рас­четную длину шва в 85ßk_ш, то приходится определять уже не длину, а толщину шва k_ш исходя из его возможной расчетной длины:

При действии силы на «фасонку», прикрепленную двумя угловыми швами к элементу (рис. 5.14,г), на швы будут действовать сдвигающая сила и изгибающий момент. Напряжения от силы сдвига и момента, действующие на одну площадку, но в перпендикулярных направлениях должны геометрически суммироваться.

По металлу шва

По металлу границы сплавления

При прикреплении угловыми швами несимметричных профилей, на­пример уголков, желательно, чтобы линия действия усилия проходила через центр тяжести соединения, т. е. площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента.

При общей требуемой площади швов

Площадь большего шва на «обушке» уголка

Площадь меньшего шва на «пере» уголка

При равных толщинах швов по «перу» и «обушку» уголка соотноше­ние площадей отвечает соотношению длин швов. Для равнополочных уголков ,для неравнополочных— соответственнои