Толщина элементов 5, мм, при соединении встык дуговой сваркой

Тема: Неразъемные соединения деталей

К неразъемным относятся соединения, не допускающие отно­сительного перемещения деталей машин. Это сварные, заклепоч­ные и клеевые соединения; неподвижные соединения, полученные армированием пластмассовых деталей. Сюда можно отнести и неподвижные соединения деталей по посадкам с натягом.

Сварные соединения - это неразъемные соединения, основан­ные на использовании сил молекулярного сцепления и получае­мые путем местного нагрева изделий. Сварка (электродуговая, электрошлаковая) осуществляется нагревом до расплавленного или тестообразного состояния, но с применением механического усилия (контактная сварка).

Сварные соединения являются наиболее совершенными неразъ­емными соединениями. Сваркой можно изготавливать детали неог­раниченных размеров. Прочность сварных соединений доведена при статических и ударных нагрузках до прочности целого метал­ла. В настоящее время освоена сварка всех конструкционных ме­таллов, включая высоколегированные, а также цветных сплавов и пластмасс.

Качество сварки зависит от чистоты подготовки и формы сва­риваемых поверхностей, квалификации сварщика и условий про­изводства работ. Прочность сварных швов зависит от взаимного проникновения расплавленного металла и металла свариваемых деталей. Если глубина шва менее 1,5 мм, то возможен непровар, а если она больше 3 мм, то может быть пережог металла сваривае­мых деталей. Оба дефекта приведут к снижению прочности шва.

Что называется неразъемными соединениями?

По взаимному расположению соединяемых элементов сварные соединения можно разделить на следующие группы:

соединения встык (соединяемые элементы сваривают по тор­цам, рис. 9);

соединения внахлестку (поверхности соединяемых элементов частично перекрывают друг друга);

соединения тавровые (соединяемые элементы перпендикуляр­ны один к другому, при этом один элемент приваривается торцом к боковой поверхности другого);

Рис. 9

соединения угловые (соединяемые элементы расположены под углом друг к другу, привариваются по кромкам).

Сварные стальные конструкции легче чугунных литых иногда до 50%, а стальных литых - до 30%. Кроме того, стоимость свар­ных конструкций из проката почти в два раза меньше, чем стои­мость стального литья или поковок.

Недостатком сварки является нестабильность качества шва, за­висящая от квалификации сварщика. Этот недостаток устраняется путем применения автоматической сварки.

При проектировании сварных соединений необходимо выпол­нять условие равнопрочности шва и соединяемых элементов.

Шов встык имеет несколько разновидностей, зависящих от тол­щины соединяемых элементов (табл.1). Для элементов малой толщины применяют сварку с отбортовкой (см. рис. 3.9, а); для элементов средней толщины - сварку без скоса кромок (см. рис. 3.9, б) и со скосами кромок (см. рис. 3.9, в); для элементов боль­шой толщины - сварку с криволинейными скосами (см. рис. 3.9, г) и с четырьмя скосами (см. рис. 3.9, д).

Таблица 1

Толщина элементов 5, мм, при соединении встык дуговой сваркой

Все виды швов встык при высоте наплавляемого металла h могут выполняться нормальными (h = δ), усиленными (h = 1,2δ) или облегчен-ными (δ > h ). Стыковые швы рассчитывают на прочность по номинальному сечению соединяемых элементов (без учета утолщения швов). На­пряжение растяжения (сжатия) а

Рис. 10 определяется по формуле

(7)

где l - расчетная длина шва в мм, равная длине шва за вычетом 10 мм на непровар.

Допускаемые напряжения в сварных швах выбираются по табл. 3.3. Допус­каемая растягивающая (или сжимающая) сила

(8)

Если в плоскости соединяемых элементов действуют изгибаю­щий момент М и растягивающая (сжимающая) сила, то напряже­ние определяют по формуле

(9)

где W_c - момент сопротивления расчетного сечения шва.

Соединения внахлестку, как правило, выполняются угловыми, или валиковыми, швами (рис. 11). По расположению к нагрузке угловые швы разделяют на: лобовые, расположенные перпендикулярно направлению силы;фланговые, расположенные параллельно к направлению силы косые, расположенные под углом к направлению силы, и комбинированные. Длину угловых швов выбирают не менее 30 мм из-за неизбежных дефектов по концам швов. Лобовые швы накла­дывают с двух сторон, величина перекрытия должна быть не ме­нее 45. Максимальную длину лобовых и косых швов не ограничи­вают. Длину фланговых швов рекомендуют выбирать не более (50...60) k, где k - катет треугольника поперечного сечения шва. Размер k, как правило, равен толщине листов δ. Расчет всех угло­вых швов производится по единым формулам

(10)

Таблица 2.

Допускаемые напряжения в сварных швах при статической нагрузке

Примечание. [σ]_р - допускаемое напряжение для основного металла конструкции при растяжении; [σ ‘]_p, [τ’ ]_ср - допускаемые напряжения соответственно при растяжении для стыкового шва и срезе для углового шва.

Объясните методику расчета неразъемных соединений.