Рекомендации по конструированию сварных соединений

Интенсивная научно-исследовательская работа по совершенствованию сварных соединений привела к разработке различных методов сварки, предназначенных для соединения различных материалов и повышения качества сварного шва.

Кроме того, качество сварных швов можно улучшить, используя ряд конструктивных приемов.

К технологическим приемам улучшения характеристик сварных соединений относятся:

1) Защита шва от вредного воздействия воздуха:

- сварка в атмосфере под слоем расплавленного флюса;

- сварка в атмосфере нейтральных (аргон, гелий, углекислый газ) или восстановительных (СО; Н₂) газов, которые или подаются в горелку специально, или выделяются при нагревании дугой из специальной обмазки электродов.

2) Использование специальных видов сварки с пониженным нагревом деталей:

- холодная прессовая сварка (для соединения пластичных материалов);

- диффузионная сварка в вакууме (для соединения тугоплавких, жаропрочных материалов, керамики);

- ультразвуковая сварка (для соединения цветных металлов и пластиков).

3) Значительно (на 30 - 40%) увеличивает циклическую прочность шва заглаживающее оплавление швов вольфрамовым электродом в среде аргона. Такой же эффект получается при холодной пластической деформации шва (накаткой, дробеструйной обработкой и т. п.).

К основным конструктивным приемам повышения качества сварных соединений относятся следующие:

1) Целесообразно не располагать швы в зоне действия максимальных нагрузок (рис.3.4-3.6).

шов нагружен шов разгружен

Рис. 3.4

шов передаёт всю нагрузку шов расположен в опасном сечении шов разгружен

Рис. 3.5

Рис. 3.6

2) Силовые швы следует нагружать сдвигом и осевыми силами, устраняя работу на изгиб. Работа шва на сжатие предпочтительнее работы на растяжение (рис. 3.7).

наихудший вариант наилучший вариант

Рис. 3.7

3) Для исключения коробления изделия применять симметричные швы. Изделие сваривать одновременно с двух сторон.

4) Предусматривать технологические зазоры (1 – 2 мм) между свариваемыми деталями на расширение материала при нагреве.

5) Принимать меры для предотвращения протекания материала при проплавах (подкладные листы, утолщения в зоне шва и т. п.).

6) Во избежание проплава следует сваривать детали близких толщин (максимальное соотношение толщин 1:3). При невыполнении этого требования создавать переходную зону в детали с большей толщиной (рис. 3.8).

Рис. 3.8

7) Из условия равнопрочности увеличивать сечения деталей в зоне шва (рис. 3.9).

, откуда .

Рис. 3.9

8) Во избежание возникновения трещин не допускать концентрацию нескольких сварных швов (рис. 3.10).

неправильно правильно
Рис. 3.10

9) По этой же причине избегать отверстий и других концентраторов напряжений вблизи шва (рис. 3.11).

Рис. 3.11

Ряд дополнительных рекомендаций по конструированию сварных соединений можно найти в [2, т. 2, с. 169-193].

Ниже приводится список источников, использованных в гл. 3 и полезных при конструировании сварных соединений.

1. Справочная книга по расчету самолета на прочность /М.Ф. Астахов, А.В. Караваев, С.Я. Макаров, Я.Я. Суздальцев. М.: Оборонгиз, 1954. 708 с.

2. Орлов П.И. Основы конструирования. Справ. метод. пособие. В 3-х кн. Кн. 2. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977.