Пример 1. Определить длину швов, прикрепляющих уголок 100x100x10 мм к косынке (рис. 11. а). Соединение конструируется равнопрочным целому элементу. Материал сталь Ст2. Электроды Э42.
В табл. 2 для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [σp] = 140 МПа. Площадь профиля уголка 1920 мм² ("Уголки стальные горячекатаные равнополочные" ГОСТ 8509-93).
Расчетная сила в уголке
Р = 140x1920 = 268 800 Н
В данном случае допускаемое напряжение при срезе, согласно табл. 1, в сварном шве
[τcp] = 140x0,6 = 84 МПа
.
Требуемая длина швов (при К =10 мм) в нахлесточном соединении согласно расчету к рис. 11а.
Длина лобового шва l = 100 мм: требуемая длина обоих фланговых швов lфл = 458-100 = 358 мм. Так как для данного уголка е1 = 0,7 l то длина шва 2 будет l2 - 0,7x358 = 250 мм, длина шва 1 будет l1 = 0,3x358 = 108 мм. Принимаем l2 = 270 мм, l1 = 130 мм.
Пример 2. Определить длину l швов, прикрепляющих швеллер №20а. нагруженный на конце моментом М = 2,4x107 Н·мм (рис. 11. б). Материал сталь Ст2. Электроды Э42.
В табл. 2 для стали Ст2 находим допускаемое напряжение [σp] = 140 МПа. Допускаемое напряжение при срезе, согласно табл. 1, в сварном шве
[τ'cp] = 140x0,6 = 84 МПа
.
Момент сопротивления сечения швеллера W = 1,67 x 105 мм³ (из ГОСТа)
Напряжение
σ = 2,4x107 / 1,67x105 = 144 МПа
Катет горизонтальных швов К1 = 10 мм, вертикального К2 = 7,5 мм. Из формулы 1 (см. выше) находим
Принимаем l = 200 мм. При этой длине шва напряжение при изгибе
Полученная величина меньше допускаемой [τ'cp] = 84 МПа.
ЭЛЕКТРОДЫ
Размеры и общие технические требования на покрытые металлические электроды для ручной дуговой сварки сталей и наплавки поверхностных слоев из сталей и сплавов приведены в ГОСТ 9466-75 или кратко здесь.
Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей (по ГОСТ 9467-75):
Электроды изготовляют следующих типов:
Э38, Э42, Э46 и Э50 - для сварки низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа:
Э42А, Э46А и Э50А - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 500 МПа, когда к металлу сварных швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости;
Э55 и Э60 - для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву св. 500 до 600 МПа;
Э70, Э85, Э100, Э125, Э150 - для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности с временным сопротивлением разрыву свыше 600 МПа;
Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2МГ, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ - для сварки легированных теплоустойчивых сталей.
Механические свойства металла шва,
наплавленного металла и сварного соединения при нормальной температуре (по ГОСТ 9467-75)
| Типы электродов | Металл шва или наплавленный металл | Сварное соединение, выполненное электродами диаметром менее 3 мм | |||
| Временное сопротивление разрыву σв, МПа (кгс/мм²) | Относительное удлинение δ5, % | Ударная вязкость KCU, Дж/см² (кгс·м/см²) | Временное сопротивление разрыву σв, МПа (кгс/мм²) | Угол загиба, градусы | |
| не менее | |||||
| Э38 | 380 (38) | 28 (3) | 380 (38) | ||
| Э42 | 420 (42) | 78 (8) | 420 (42) | ||
| Э46 | 460 (46) | 78 (8) | 460(46) | ||
| Э50 | 500 (50) | 69 (7) | 500 (50) | ||
| Э42А | 420 (42) | 148 (15) | 420 (42) | ||
| Э46А | 460 (46) | 138 (14) | 460 (46) | ||
| Э50А | 500 (50) | 129 (13) | 500 (50) | ||
| Э55 | 550 (55) | 118 (12) | 550 (55) | ||
| Э60 | 600 (60) | 98 (10) | 600 (60) | ||
| Э70 | 700 (70) | 59 (6) | - | - | |
| Э85 | 850 (85) | 49 (5) | - | - | |
| Э100 | 1000 (100) | 49 (5) | - | - | |
| Э125 | 1250 (125) | 38 (4) | - | - | |
| Э150 | 1500 (150) | 38 (4) | - | - |
ГОСТ 9467-75 предусматривает также типы электродов и механические свойства наплавленного металла или металла шва для легированных теплоустойчивых сталей.
Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки
поверхностных слоев с особыми свойствами (по ГОСТ 10051-75)
| Тип | Марка | Твердость без термообработки после наплавки HRC | Область применения |
| Э-10Г2 Э-11Г3 Э-12Г4 Э-15Г5 Э-30Г2ХМ | ОЗН-250У O3H-300У ОЗН-350У ОЗН-400У НР-70 | 22,0-30,0 29,5-37,0 36,5-42,0 41,5-45,5 32,5-42,5 | Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок (осей, валов автосцепок, железнодорожных крестовин, рельсов и др.) |
| Э-65Х11Н3 Э-65Х25Г13Н3 | ОМГ-Н ЦНИИН-4 | 27,0-35,0 25,0-37,0 | Наплавка изношенных деталей из высокомарганцовистых сталей типов Г13 Г13Л |
| Э-95Х7Г5С Э-30Х5В2Г2СМ | 12АН/ЛИВТ ТКЗ-Н | 27,0-34,0 51,0-61,0 | Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивных ударных нагрузок с абразивным изнашиванием |
| Э-80Х4С Э-320Х23С2ГТР Э-320Х25С2ГР Э-350Х26Г2Р2СТ | 13КН/ЛИВТ Т-620 Т-590 Х-5 | 57,0-63,0 56,0-63,0 58,0-64,0 59,0-64,0 | Наплавка деталей, работающих в условиях преимущественно абразивного изнашивания |
| Э-300Х28Н4С4 Э-225Х10Г10С Э-110Х14В13Ф2 Э-175Б8Х6СТ | ЦС-1 ЦН-11 ВСН-6 ЦН-16 | 49,0-55,5 41,5-51,5 51,0-56,5 53,0-58,5 | Наплавка деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания ударными нагрузками |
ГОСТ предусматривает также и другие химический состав, типы и марки электродов.
Сварочные материалы, применяемые для сварки стальных конструкций, должны обеспечивать механические свойства металла шва и сварного соединения (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, угол загиба, ударную вязкость) не менее нижнего предела свойств основного металла конструкции.
Свариваемые материалы и применяемые электроды:
- СтЗкп, СтЗкп, СтЗпс, Сталь 08кп, Сталь 10 - Э42, Э42А, Э46;
- Сталь 20 - Э42;
- Сталь 25Л - Э46;
- Сталь 35Л, Сталь 35, Сталь 45, Ст5кп, Ст5пс - Э50А;
- Сталь 20Х, Сталь 40X - Э85;
- Сталь 18ХГТ, Сталь 30ХГСА - Э100;
- АД1, АД1М, АМг6 - Присадочные прутки.