Недостатки:

– прочность сварного соединения зависит от квалификации сварщика;

– коробление деталей из-за неравномерности нагрева в процессе сварки;

– недостаточная надежность при значительных вибрационных и ударных нагрузках.

Конструкции сварных соединений и рекомендации по их конструированию.

Основные пути и конструктивные элементы сварных швов регламентируются ГОСТом.

Стыковые соединения просты и надежны из всех сварных соединений. Соединяемые детали располагаются в одной плоскости или являются продолжением одна другой. Основные виды стыковых швов и характер подготовки кромок для сварки (рис. 2) зависят от толщины соединяемых элементов. При толщине их до 6 мм кромки свариваемых листов можно не разделывать, расстояние «b» между свариваемыми элементами перед сваркой (рис. 2, , ) пропорционально толщине листов и колеблется в пределах мм. При большой толщине свариваемых элементов применяются - образные (рис. 2, б, г, е, ж) и – образные (рис. 2, ) швы: симметричные (рис. 2, б, ), несимметричные (рис. 2, г, е), односторонние (рис. 2, б, , г) и двусторонние (рис. 2, е, ж).

Рисунок 2 − Типы стыковых швов

Угловые сварные соединения предназначены для соединения элементов, расположенных в разных (параллельных или пересекающихся) плоскостях (рис. 3). В зависимости от формы сечения различают швы с сечением в виде равнобедренного треугольника (рис. 3, ), треугольника, основание которого больше высоты (рис. 3, б), треугольника с криволинейными сторонами (рис. 3, )

Катет шва выбирают из условия , но не менее 3 мм. Высота мм, размер мм.

По форме сечения угловые швы бывают:

– выпуклые (рис. 3, ) – нерациональны, т.к., вызывают повышенную концентрацию напряжений;

– нормальные (рис. 3, б);

– вогнутые (рис. 3, ), обеспечивают плавный переход шва в основной металл детали, благодаря чему снижается концентрация напряжений. Вогнутый шов повышает стоимость изделия, т.к. требует последующей механической обработки.

Рисунок 3 − Угловые швы

В зависимости от расположения угловые швы бывают (рис. 4):

– лобовые, расположение перпендикулярно линии действия силы (рис. 4, 1);

– фланговые, расположение параллельно линии действия силы (рис. 4, 2);

– косые, расположение под углом к линии действия силы (рис. 4, 3);

–комбинированные, состоящие из сочетания лобовых и фланговых швов.

• 

Рисунок 4 − Сварные соединения угловыми швами:

1 – лобовым; 2 – фланговым; 3 – косым.; а, г, д – соединение нахлесточное или с накладками; б – тавровое соединение; в – угловое соединение

Порядок выполнение работы

1. Для материала свариваемых деталей определить допускаемое напряжение на растяжение по таблице 2:

, Н/мм².

2. Площадь сечения равнобокого уголка:

, мм²;

Результат площади сечения равнобокого уголка перевести в см².

где , Н; , Н/мм².

3. По ГОСТ 8509 -79 выбираем ближайший равнобокий уголок в зависимости от величины его сечения А – см² (табл. 1):

№ , см2; , мм; , мм; , см.

4. Приступаем к предварительному конструированию сварного соединения:

Расчет нахлесточных соединений угловыми швами производят на срез по опасному сечению 1-1 (рис. 3), совпадающему с биссектрисой прямого угла.

Определяем допускаемые напряжения среза для сварных швов (табл. 3):

, Н/мм².

5. Полная длина сварных швов:

, мм;

где - постоянная растягивающая сила, Н;

, катет шва, мм;

, Н/мм².

6. Длина любого шва (см. рис. 1):

, мм;

где , мм (см. пункт 3).

7. Суммарная длина фланговых швов и каждого шва в отдельности:

, мм;

, мм;

, мм;

где , мм.

Полученные значения округлить до целого числа.

8. Приступаем к окончательному конструированию сварного соединения:

Учитывая дефекты при сварке, длину каждого шва следует увеличить примерно на величину катета шва , мм.

Кроме того при сварке уголка лобовые швы обычно выполняют полностью по всей ширине полки « ».

Окончательно принимаем:

, мм;

, мм ;

, мм ;

, мм.

Полученные значения округлить до целого числа.

9. Проверяем возможности работы сварного соединения при переменной нагрузке:

а) определяем коэффициент понижения допускаемых напряжений для любого и фланговых швов:

;

;

где – коэффициенты (табл. 4);

– коэффициент асимметрии цикла.

б) допускаемые напряжения:

, Н/мм²;

, Н/мм²;

где , Н/мм², (пункт 4).

в) Действующие напряжения в сварных швах:

, Н/мм², ;

где , Н, (задание по вариантам);

, мм (пункт 8);

, Н/мм², (принять меньше значения согласно пункта 9. б).

Сделать вывод: при переменной нагрузке сварное соединение работать может (не может).

10. Выполнить рабочий чертеж сварной конструкции в масштабе расчетных величин (рис. 1).

Таблица 1 – Сталь прокатная угловая равнополочная ГОСТ 8509 – 72 (выборка).

Номер профиля №	Размеры					Площадь профиля А, см2
	мм				см
4,5	45	3	5,0	1,7	1,21	2,65
		4			1,26	3,48
		5			1,30	4,29
5	50	3	5,5	1,8	1,33	2,96
		4			1,38	3,89
		5			1,42	4,80
5,6	56	4	6,0	2,0	1,52	4,38
		5			1,57	5,41
6,3	63	4	7,0	2,3	1,69	4,96
		5			1,74	6,13
		6			1,78	7,28
7	70	4,5	8,0	2,7	1,88	6,20
		5			1,90	6,86
		6			1,94	8,15
		7			1,99	9,42
		8			2,02	10,70
7,5	75	5	9,0	3,0	2,02	7,39
		6			2,06	8,78
		7			2,10	10,10
		8			2,15	11,50
		9			2,18	12,80
8	80	5,5	9,0	3,0	2,17	8,63
		6			2,19	9,38
		7			2,23	10,80
		8			2,27	12,30
9	90	6	10	3,3	2,43	10,60
		7			2,47	12,30
		8			2,51	13,90
		9			2,55	15,60

10	100	6,5	12	4,0	2,68	12,8
		7			2,71	13,8
		8			2,75	15,6
		10			2,83	19,2
		12			2,91	22,8
		14			2,99	26,3
		16			3,06	29,7
11	110	7	12	4,0	2,96	15,2
		8			3,00	17,2

Продолжение таблицы 1

Номер профиля №	Размеры					Площадь профиля А, см2
	мм

12,5	125	8	14	4,6	3,36	19,7
		9			3,40	22,0
		10			3,45	24,3
		12			3,53	28,9
		14			3,61	33,4
		16			3,68	37,8
14	140	9	14	4,6	3,78	24,7
		10			3,82	27,3
		12			3,90	32,5
16	160	10	16	5,3	4,30	31,4
		11			4,35	34,4
		12			4,39	37,4
		14			4,47	43,3
		16			4,55	49,1
		18			4,63	54,8
		20			4,70	60,4

Таблица 2 – Коэффициент безопасности

Стали	Ст. 2	Ст. 3; Ст. 4	Ст. 5	Низколегированные
, Н/мм2	140	160	190	25

Таблица 3 – Допускаемые напряжения для сварных швов при статической нагрузке

Вид сварки	Допускаемое напряжение для сварных швов – Н/мм2
	При растяжении	При сжатии	При сдвиге (срезе)
Автоматическая электродами Э42А в среде защитных газов			0,65
Ручная электродами обычного качества	0,9		0,6
Автоматическая электродами Э50А в среде защитных газов			0,65
Ручная электродами Э50А в среде защитных газов			0,65

Таблица 4 – Поправочные коэффициенты для определения допускаемых напряжений угловых сварных швов, работающих при переменной нагрузке

Сварной шов	Коэффициенты для стали
	углеродистой	низколегированной
Угловой лобовой: при ручной сварке при автоматической сварке	2,3 1,7	3,2 2,4
Угловой фланговый шов работающий на срез от соевой силы	3,4	4,4
Коэффициенты: c	0,58 0,26	0,65 0,30

Таблица 5 – Задания по вариантам

Вариант №	Сила F H	Материал уголка и косынки	Вид сварки
1		Сталь Ст. 2	Автоматическая электродами Э42А в среде защитного газа
2
3
4
5
6		Сталь Ст. 3	Ручная электродами обычного качества
7
8
9
10
11		Сталь Ст. 4	Ручная электродами Э50А в среде защитного газа
12
13
14
15
16		Сталь низкоуглеродистая	Ручная электродами обычного качества
17
18
19
20
21		Сталь Ст. 5	Автоматическая электродами Э50А в среде защитного газа
22
23
24
25
26		Сталь низкоуглеродистая	Ручная электродами обычного качества
27
28
29
30