3 Лабараторная работа № 3
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКИ РАСЧЁТА СОЕДИНЕНИЙ,
ВЫПОЛНЕННЫХ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКОЙ
Цель работы: Изучение конструкции и основ расчёта сварных соединений.
Оборудование и инструмент: Сварные соединения с различным типом сварных швов, штангенциркуль, мерительная линейка ГОСТ 17435-72.
Общие сведения: Сварка – процесс образования межатомных связей в деталях при нагреве либо пластическом деформировании. Наибольшее распространение получила сварка термическим способом при расплаве деталей электродом - электродуговая сварка, благодаря большим возможностям при изготовлении разнообразных конструкций.
Достоинства и недостатки сварных соединений:
Достоинства:
1.Высокая производительность процесса соединения деталей.
2.Сравнительно небольшие масса конструкции и компактность соединения.
3.Экономичность процесса из-за снижения металлоёмкости и трудоёмкости.
4.Герметичность и прочность соединения.
5.Возможность автоматизации процесса сварки.
Недостатки:
1.Коробление деталей из-за неравномерности нагрева в процессе сварки.
2.Ненадёжность при значительных вибрационных и ударных нагрузках (Этот недостаток снижается по мере совершенствования процесса сварки).
3.Ограниченность применения материалов деталей из-за плохих свойств свариваемости.
Благодаря своим преимуществам сварные соединения являются самыми распространёнными из всех неразъёмных соединений и используются в единичном и массовом производствах для изготовления рам, корпусов, станин, шкивов, зубчатых колёс.
По типу швов сварные соединения могут быть: стыковыми (рисунок 3.2) или угловыми (рисунок 3.3).
В зависимости от взаимного расположения соединяемых деталей применяют следующие разновидности сварных соединений:
1) стыковые (рисунок 3.1а) – наиболее надёжные из всех сварных соединений. Изготавливаются сварными стыковыми швами с подготовкой либо без подготовки кромок.
2) нахлёсточные (рисунок 3.1.б,в) –выполняются угловыми швами, которые по расположению относительной нагрузки могут быть: а) лобовыми; б) фланговыми; в) комбинированными.
3) тавровые (рисунок 3.1.г) – свариваемые детали располагаются во взаимоперпендекулярных плоскостях. Могут выполняться угловыми либо стыковыми швами.
4) угловые (рисунок 3.1.д) – выполняются угловыми швами. Передают малые нагрузки и применяются в малоответственных деталях (рамы, ограждения и т. д.).
Рисунок 3.1 - Типы сварных швов
Методика расчёта сварных соединений:
1.Расчёт сварных стыковых швов
Расчёт таких швов (рисунок 3.2) производится на растяжение (сжатие).
Рисунок 3.2 - Расчётная схема сварного стыкового соединения
Условие прочности имеет следующий вид:
,
(3.1)
где
-
осевая растягивающая сила, Н;
S – толщина шва (соизмерима с толщиной детали), м;
lш – длина шва, м;
р, []p – расчётное и допускаемое напряжения, Па
2. Расчёт сварных нахлёсточных швов
Рисунок 3.3 - Расчётная схема сварного нахлёсточного шва
Расчёт сварных
угловых швов (рисунок 3.3) производится,
исходя из условия прочности на срез по
опасному сечению, совпадающему с
биссектрисой прямого угла треугольного
профиля шва. Расчётная высота опасного
сечения шва определяется как:
,
где К – катет сварного шва.
Условие прочности имеет вид:
,
(3.2)
где 
,
- расчётное и допускаемое напряжения
на срез, Па.
Допускаемые напряжения зависят от свойств материалов свариваемых деталей, как правило, это углеродистые стали, вида сварки, типа электрода.
Таблица 3.1 - Допускаемые напряжения свариваемых деталей углеродистых сталей при статических нагрузках
|
Сварка |
При растяжении
|
При срезе
|
|
Ручной электрод Э42 |
0,9
|
0,6 |
|
Ручной электрод Э42А |
|
0,65 |
Порядок выполнения работы
1.На опытных образцах сварных соединений определить основные размеры сварных швов.
2.Определить
предельную нагрузку
,
которые могут выдержать данные соединения,
используя зависимости (3.1), (3.2), размеры
сварных швов и данные по таблицам (2.1) и
(3.1), учитывая, что для образования
соединений использовалась электродуговая
сварка ручными электродами Э42. Материал
деталей – сталь Ст2.
3.Заполнить таблицу 3.2.
Таблица 3.2 - Полученные результаты
|
Измеренные параметры |
Вычисленные параметры | ||||
|
для стыковых швов |
для угловых швов |
для стыковых швов |
для угловых швов | ||
|
S,мм |
lш, мм |
K, мм |
lш, мм |
Q, Н |
Q, Н |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.С чем связана большая распространённость сварных соединений?
2.Как подразделяются сварные соединения по взаимному расположению соединяемых деталей? Изобразить схемы.
3.Записать условие прочности для сварных стыковых швов.
4.Записать условие прочности для сварных угловых швов.
5.От чего зависят допускаемые напряжения сварных соединений?