3.15.2 Сварные соединения

Сварные соединения в настоящее время представляют собой основной тип неразъемных соединений. Образуются путем местного нагрева деталей в зоне их соединения. Наибольшее распространение получила электрическая сварка, основные виды ее: ручная дуговая сварка (РДС), аргонно-дуговая сварка (АДС), контактная сварка (КС), электрошлаковая сварка (ЭШС).

Достоинства:

1) невысокая стоимость соединения благодаря малой трудоемкости и простоты конструкции;

2) небольшая масса конструкции (на 20...25% меньше клепаной);

3) герметичность и плотность соединения;

4) возможность сварки толстостенных конструкций;

5) возможность автоматизации процесса сварки.

Недостатки:

1) при ручной сварке прочность сварного соединения зависит от квалификации сварщика;

2) коробление деталей из-за неравномерности нагрева;

3) недостаточная надежность при значительных вибрационных и ударных нагрузках.

Основными типами сварных соединений являются соединения: стыковые, нахлесточные, тавровые и угловые (рисунок 3.64).

Расчет сварных соединений при осевом нагружении.

Основным критерием работоспособности сварных швов является прочность. Допущение при расчете - напряжения в шве распределяются равномерно как по длине, так и по сечению.

Соединения встык. Расчет проводят на растяжение или сжатие по сечению соединяемых деталей без учета утолщения шва (рисунок 3.64, а).

Условие прочности шва на растяжение

'_р = F/(hl_ш)  []'_р,

Рисунок 3.64

F - осевая растягивающая нагрузка; h - толщина соединяемых деталей;

l_ш - длина шва;

'_р, []'_р - расчетное и допускаемое напряжение на растяжение для шва.

Расчет тавровых соединений внахлестку угловыми швами.

Производят на срез по опасному сечению 1-1 (рисунок 3.64, б).

Высота опасного сечения  hsin 45^o  0,7 h.

_ср = F/(20,7hl)  ['] - (рисунок 3.64, в);

'_ср = F/(0,7hl_ш)  []'_ср - (рисунок 3.64, б).

l_ш - длина шва - равна сумме всех длин лобовых и фланговых швов;

'_cр, []'_ср - расчетное и допускаемое напряжение среза для шва,

последнее зависит от:

1) свойств материалов;

2) степени точности расчета прочности;

3) рода сил (растяжение, сжатие, изгиб, срез);

4) качества технологического процесса;

5) характера нагрузок.

Расчет на прочность сварных соединений при переменных нагрузках

Мелкие дефекты в виде шлаковых включений, раковин, трещин, подрезов создают концентрацию напряжений и значительно снижают прочность сварного соединения. Расчет ведется по уравнениям статического нагружения при пониженных допускаемых напряжениях

 =  [']  =  [']  < 1;

стыковые швы: если нагрузка переменная без изменения знака, то  = 1, при знакопеременной нагрузке:

 = 1/(1 - 0,3 F_min/F_max),

где F_min и F_max принимаются со своим знаком;

фланговые швы: при знакопеременной и знакопостоянной нагрузке

 = 1/(1,3 - 0,3 F_min/F_max).

Допускаемые напряжения определяются в зависимости от допускаемого напряжения на растяжение для основного материала:

сжатие ['] = 0,9 []_р; растяжение [']_р = 0,8 []_р; ['] = 0,65 []_р.

Обозначение сварных швов на чертежах

Чертежи сварных деталей оформляют как чертежи сборочных единиц. Элементы сварной детали в разрезах и сечениях штрихуют в разных направлениях (рисунок 3.64). Если же сварную деталь изображают в сборе с другими деталями, то все элементы ее штрихуют в одном направлении. Сварные швы на чертежах деталей изображают и обозначают по ГОСТ 2.312. Видимые швы изображают сплошными, а невидимые - штриховыми линиями.

Условное обозначение шва выносят:

а) на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны (рисунок 3.65, а);

б) под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны (рисунок 3.65, б).

Рисунок 3.65

Условное обозначение сварных швов в общем случае должно содержать в порядке, показанном прямоугольниками 1 - 6 на рисунке 3.65 следующее:

1) вспомогательные знаки (рисунок 3.65, в) – шов по замкнутой линии;

2) обозначение стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений:

а) ГОСТ 5264 - 80 - основные типы и конструктивные элементы швов, выполненных ручной дуговой сваркой;

б) ГОСТ 8713 -79- то же, что и ГОСТ 5264-80, но швы выполнены автоматической или полуавтоматической сваркой под флюсом;

в) ГОСТ 2.312-72 - основные типы, конструктивные элементы и размеры швов при расположении свариваемых элементов под острым и тупым углами; швы выполнены автоматической и полуавтоматической дуговой сваркой под флюсом;

г) ГОСТ 2.312-72 - то же, но швы выполнены ручной дуговой сваркой;

д) ГОСТ 15878-79 - соединения сварные, выполненные контактной сваркой.

3) Обозначение шва по стандартам п. 2 состоит из буквы, обозначающей вид соединения, и цифры, обозначающей форму подготовки кромок (с отбортовкой, без отбортовки, со скосом кромок разной формы), например, С8 - шов стыкового, У4 - углового, ТЗ - таврового, Н2 - нахлесточного соединений.

В таблице 3.3 приведена выборка буквенно-цифровых обозначений швов по ГОСТ 5264 для чертежей учебных проектов.

4 ) Знак и размер катета шва в мм (только для угловых швов).

5) Вспомогательные знаки:

/ - шов прерывистый или точечный с цепным расположением;

Z - шов прерывистый или точечный с шахматным расположением;

- шов по незамкнутой линии;

О - шов по замкнутой линии-контуру.

Обозначение одинаковых швов наносят только у одного из изображений. От изображений остальных швов проводят линии-выноски с полками. Всем одинаковым швам присваивают один порядковый номер, который наносят:

- на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением шва;

- на полке линии-выноски, проведенной от изображения видимого шва, не имеющего обозначения;

- под полкой линии-выноски, проведенной от изображения невидимого шва, не имеющего обозначения.

Если все швы на сварной детали одинаковые и изображены на чертеже с одной стороны, допускается не присваивать им порядкового номера, а привести обозначение шва в технических требованиях. Швы отмечают в этом случае линиями-выносками без полок.

Пример условного обозначения шва таврового соединения без скоса кромок, двухстороннего прерывистого с шахматным расположением, выполняемого ручной дуговой сваркой. Катет шва 8 мм. Длина провариваемого участка 50 мм. Шаг 100 мм:

« ГОСТ 5264-80-Т3- 8-50 Z 100».

Таблица 3.3

Форма поперечного сечения сварного шва	Толщина листов, мм	Обозначение
	1…4	С2
	2…5	С7
	3…60	С8
	3…60	С12
	1…6	У4
	1…30	У4
	2…40	Т1
	2…40	Т3
	2…60	Н1
	2…60	Н2