Лекции по детали машин / Лекция 15
.docЛекция № 15 (2 часа)
Сварные соединения
План лекции:
-
Основные типы сварных соединений и их конструктивные особенности.
-
Расчеты на прочность различных типов сварных соединений при различных нагрузках.
-
Сварные соединения – это неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного соединения и получаемые путем местного нагрева соединяемых деталей.
Сварка осуществляется:
-
Нагревом до расплавленного состояния материалов деталей (электродуговая сварка, электрошлаковая и т.д.);
-
Нагревом до тестообразного состояния, но с применением механического усилия (контактная сварка и т.д.).
Сварные соединения наиболее совершенны из всех видов неразъемных соединений, так как лучше других приближают составные детали к целым. Прочность сварных соединений при статических и ударных нагрузках доведена до прочности целого металла. Освоена сварка всех конструкционных сталей, включая высоколегированные, цветных сплавов пластмасс.
Сварные соединения по взаимному расположению деталей классифицируются как:
-
Соединения встык. Соединяемые элементы являются продолжением один другого. Сварку производят по торцам стыковыми швами. (рис.1)
-
Соединения внахлестку. Боковые поверхности соединяемых деталей частично перекрывают друг друга. Сварку выполняют с помощью угловых швов. (рис.4)
-
Соединения в тавр или тавровые. Соединяемые элементы перпендикулярны (реже наклонны) один к другому. Один элемент торцом приваривается к боковой поверхности другого. Сварку выполняют как стыковыми, так и условными швами. (рис. 2)
Применение соединений к целым деталям, постоянно расширяется за счет соединений с угловыми швами. Их следует применять везде, где допускает конструкция изделия.
-
Практикой установлено, что при качественном выполнении электродугового стыкового шва разрушение соединения происходит обычно в зоне термического влияния шва, т.е. в примыкающем к нему участке стали, где из – за нагрева ухудшились ее механические свойства. В связи с этим расчет на прочность соединений со стыковыми швами ведется по размерам сечений деталей.
или
Рис. 1
Для соединений в тавр со стыковыми швами:
Рис. 2
,
здесь: - допускаемое напряжение для сварных деталей; J=0.91 – коэффициент прочности сварного соединения; - допускаемое напряжение растяжения деталей; - предел его текучести; S=1,41,6 – коэффициент прочности материала детали.
При необходимости увеличивать прочность соединения встык можно изменить косой шов.
Рис. 3
В этом случае расчеты ведут по формуле, при .
Соединения с электродуговыми угловыми сварными швами обычно разрушиваются непосредственно по этим швам. В связи с этим угловые швы рассчитывают на срез по наименьшей площади сечения, расположенного в плоскости биссектрисы прямого угла поперечного сечения шва.
Угловые сварки шва различают:
-
По форме поперечного сечения на нормальные, выпуклые и вогнутые;
-
По расположению относительно деталей на фланговые (вдоль деталей) и поперечные (поперек детали).
Они рассчитываются на прочность по срезу в соединениях внахлестку с фланговыми швами:
Рис. 4
В соединениях внахлестку с поперечными швами:
Рис. 5
В соединениях внахлестку с комбинированным швом:
Рис. 6
Во всех случаях при действии F и T: .
В тавровом соединении с угловыми швами:
Везде: .