Сварные соединения

Сварные соединения образуются за счет сил молекулярного сцепления в результате местного нагрева соединяемых деталей. Эти соединения являются наиболее распространенным типом неразъемных соединений.

Сварными выполняют станины, рамы, корпуса редукторов, шкивы, зубчатые колеса, коленчатые валы, балки, резервуары, трубы и др.

Сварные соединения – неразъемные, т.е. их разборка связана с поломкой детали.

(Разъемными являются шлицевые, шпоночные, резьбовые соединения.)

Способы сварки, применяемые в машиностроении

Электродуговая

1. Ручная электродуговая сварка.

Осуществляется за счет пропускания электрической дуги между изделием и электродом. Сварной шов образуется за счет расплавления металла электрода. Используют силу тока 200…500 А.

Способ малопроизводителен с невысоким качеством шва, применяют в основном в индивидуальном производстве.

Газовая сварка

2. Электродуговая сварка под флюсом.

Производится на сварочных установках, в 10…20 раз более производительна, чем ручная сварка. Флюс предназначен для защиты расплавленного металла от воздействия окружающей среды. Используют силу тока 1000…3000 А.

Выделяемое тепло от сварочной дуги расплавляет не только электрод, но и материал свариваемых деталей, из которого в основном и формируется сварочный шов. Такой способ формирования шва сокращает расход электродов и время сварки, обеспечивает высокое качество шва. Применяют в крупносерийном и массовом производстве.

3. Электрошлаковая сварка, также как две предыдущие – сварка плавлением при прохождении тока через шлаковую ванну от электрода к изделию.

Электрошлаковая сварка предназначена для соединения деталей толщиной до 1...2 м. Применяется для стальных и чугунных отливок.

Электрошлаковую сварка и сварку под флюсом далее назовем автоматической сваркой.

Контактная сварка.

1. Стыковая контактная сварка

2. Точечная контактная сварка

3. Шовная контактная сварка

d =1,2δ + 4 мм. а =4 d.

Применяется для нахлесточных соединений тонкого листового металла.

Для сварки используют тепло, выделяющееся в зоне контакта свариваемых деталей при пропускании импульсов электрического тока.

ДОСТОИНСТВА сварных соединений:

• экономия металла по сравнению с литыми деталями (из чугуна – до 50%, из стали – до 30%);

• более низкая трудоемкость сварки по сравнению с другими процессами соединения деталей и литьем;

• возможность автоматизации процесса сварки;

• герметичность и плотность соединения.

НЕДОСТАТКИ сварных соединений:

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

• трудность контроля качества сварного шва;

• низкая прочность шва при переменных нагрузках.

В зависимости от взаимного расположения соединяемых деталей применяют следующие основные типы сварных соединений:

Стыковые швы,

Угловые швы

Нахлесточные соединения

Лобовой Фланговый

Напряжения во фланговом шве.

Длина l_ф флангового шва 30 мм ≤ l_ф ≤ 50 k или l_ф < 0,5 l_л

Тавровый

РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ПОСТОЯННЫХ НАГРУЗКАХ

СТЫКОВЫХ ШВОВ

Для автоматической сварки и ручной сварки электродами Э42А и Э50А ;

При ручной дуговой сварке электродом Э34:

;.

При ручной дуговой сварке электродами Э42 и Э50:

;.

Расчет цистерны

РАСЧЕТ УГЛОВЫХ ШВОВ

РАСЧЕТ ШВОВ ПРИ ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗКАХ

При переменных нагрузках допускаемые напряжения получают умножением допускаемых напряжений при статическом нагружении на коэффициент γ:

где K_σ - эффективный коэффициент концентрации напряжений;

R = σ_min/σ_max - коэффициент асимметрии цикла напряжений.

Верхние знаки в формуле выбирают, если наибольшие по абсолютной величине напряжения - растягивающие и при касательных напряжениях.

K_σ - эффективный коэффициент концентрации напряжений

	Низкоуглеродистая сталь	Низколегированная сталь
Основной металл Переход к стыковому шву Переход к лобовому шву Переход к фланговому шву Переход к косынке, приваренной внахлестку	1,5 2,7 3,5 2,7	1,9 3,3 4,5 3,3
Сварной шов Стыковой Угловой лобовой Угловой фланговый	1,2 2,0 3,5	1,4 2,5 4,5