Зєднання на кутових швах

Зєднання кутовими швами виконуються внапуск, в тавр, кутом, за допомогою накладок. Зєднання може бути виконане фланговими чи лобовими швами, а також їх поєднанням.

Зєднання внапуск

Рис. 4.5. До розрахунку кутових швів

У зєднаннях на флангових швах характер розподілу напружень як по ширині зєднання, так і по довжині – нерівномірний. Основна частина зусилля передається поблизу кінців шва і при довгих флангових швах їхня середня частина не бере участь у передачі зусиль. Руйнування швів відбувається від кінців до середини. Лобові шви передають зусилля по ширині з'єднуваних елементів більш рівномірно. Найбільша концентрація напружень спостерігається у корені шва біля щілини. Зменшити напруження можна збільшенням глибини провару або шляхом влаштування пологих (а) та вгнутих швів (б).

Рис. 4.6. Методи зменшення концентрації напружень в кутових швах

Ще одним шляхом зменшення напружень у лобових швах є механічна обробка елементів з метою плавного переходу від одного елемента до іншого.

Рис. 4.7

Внаслідок значних концентрацій напружень у шві його руйнування є крихким.

Руйнування флангових і лобових швів може відбуватися:

• за наплавленим металом (переріз 1-1)

• за межею сплавлення металу шва з основним металом (переріз 2-2)

Рис. 4.8. До розрахунку кутових швів

Розрахунок кутових швів відбувається залежно від умовного зрізу металу на одній з площин перерізу (тобто за наплавленим металом або за межею сплавлення).

Розрахунок на умовний зріз за наплавленим металом шва

.

Розрахунок на умовний зріз за межею сплавлення

,

де N – зусилля (розтягуючи або стискуючи), які діють в елементах; К_f – катет шва; l_w = (l-2K_f) – розрахункова довжина кутового шва з урахуванням непровару на кінцях шва, l – геометрична довжина шва; _f _z – коефіцієнти переходу від катета шва K_f до ширини відповідної площини руйнування.

Значення коефіцієнтів _f та _z залежить від виду зварювання, положення шва у просторі, катета шва, діаметра дроту для зварювання. Значення коефіцієнтів вміщені у СНиП II– 23-81* табл. 34 стор. 39. Діапазон зміни коефіцієнтів становить _f=0,7…1,10; _z=1,0…1,15.

_wf _wz – коефіцієнти умов роботи шва дорівнюють 1, якщо зєднання працює при температурах вищих -40С. При нижчих температурах _wf = _wz = 0,85.

R_wf, R_wz – розрахункові опори металу шва відповідно за наплавленим металом та межею сплавлення.

Формули для розрахунку цих опорів наведені у табл. 3 та 4 СНиП II-23-81*.

Згідно з нормами приймають такі розрахункові опори

;

R_wun – нормативний опір наплавленого металу шва, який залежить від типу електродів чи марки зварювального дроту (табл. 4, СНиП II-23-81*); R_un – нормативний опір основного металу за межею міцності (тимчасовий опір); _wm – коефіцієнти умов роботи металу шва; _wm = 1,25 при значеннях R_wun  490 МПа; _wm = 1,35 при значеннях R_wun  490 МПа

Значення розрахункових опорів металу шва (R_wf) зєднань з кутовими швами наведені у табл. 56 СНиП II-23-81* відповідно до типу електрода та марки зварювального дроту. Значення R_wf змінюється від 180 МПа до 340 МПа.

Перевіряючи міцність флангових швів, необхідно пам'ятати, що розрахункова довжина не повинна перевищувати граничних значень

Матеріали для зварювання вибирають згідно з табл. 55 СНиП II-23-81* залежно від групи конструкцій, сталей, які зварюються, виду зварки.

У формулах невідомі значення K_f та l_w. Однієї з цих величин треба надати значення, а значення іншої величини знайти.