Рис. 4.3 – Соединения контактной сваркой
Рис. 4.2 – Форма подготовки кромок свариваемых элементов
Рис. 4.1 – Типы сварных соединений
Нахлесточные соединения (рис. 4.1, б) просты в сборке, обеспечивают возможность подгонки размеров за счет регулирования величины нахлестки, не требуют подготовки кромок. Недостатками наклесточных соединений являются изменение направления силового потока и возможность образования щели между элементами. Неравномерное распределение силового потока вызывает концентрацию напряжений, и поэтому такие соединения не рекомендуется применять в конструкциях, воспринимающих переменные или динамические нагрузки, а также эксплуатируемые при низких температурах; проникновение влаги в щель между соединяемыми элементами может привести к щелевой коррозии и разрушению сварных швов за счет распирающего воздействия продуктов коррозии.
Угловые и тавровые соединения ( рис. 4.1, в, г) применяют при изготовлении сварных стержней (двутавров, швеллеров) и других конструктивных элементов. Для качественного выполнения сварного шва также предусматривают различные формы подготовки кромок (рис. 4.2, б, в).
|
|
Сварные соединения, выполненные контактной сваркой, определяются видом сварки. При точечной сварке соединение нахлесточное (рис.4.3, а). Точечной контактной сваркой соединяют элементы, имеющие малые толщины - от долей до нескольких миллиметров. Однако не рекомендуется выполнять точечные соединения элементов, отношение толщин которых > 3. В сварном точечном соединении приняты следующие обозначения (рис. 4.3, а): d - диаметр точки; t - шаг точек; t1 - расстояние от центра сварной точки до края детали в направлении действия внешнего усилия N; t2 - расстояние от центра сварной точки до свободной кромки в направлении, перпендикулярном действию силы N. Значения t1 и t21 нормируются с учетом технологических факторов.
Точки в сварном соединении следует располагать таким образом, чтобы они работали преимущественно на срез, а не на отрыв.
Шовная контактная сварка допускает возможность соединять элементы от весьма малых толщин до суммарной толщины 4... 6 мм из сталей и алюминиевых сплавов. При шовной сварке между соединяемыми элементами образуется шов путем постановки ряда точек, перекрывающих друг друга.
Стыковая контактная сварка эффективно используется при сварке изделий в массовом производстве - арматуры железобетонных конструкций, стержней решетчатых и сплошных конструктивных элементов при безотходной технологии производства. Контактным способом получают стыковые соединения элементов с круглыми, квадратными, прямоугольными трубчатыми, профильными сечениями. Наиболее хорошо соединяются элементы одинакового поперечного сечения.
|
|
Для получения качественных контактных стыковых соединений диаметры d1 и d2 соединяемых элементов круглого поперечного сечения, а также толщины труб s1 и s2 не должны отличаться друг от друга более чем на 15 % (рис.4.3, б).
Расчет на прочность стыков, выполненных контактной стыковой сваркой и воспринимающих статическую нагрузку, обычно не производят. При этом считают, что стык равнопрочен стали свариваемых элементов.
Классификация сварных швов производится по различным признакам в зависимости от условий изготовления и эксплуатации сварных конструкций.
По форме поперечного сечения швы подразделяют на стыковые и угловые. Стыковые швы выполняют в сварных стыковых соединениях, угловые швы используют в угловых, тавровых и нахлесточных соединениях.
По форме разделки кромок свариваемых элементов швы подразделяются на: без разделки; V - образные; U - образные; К - образные; Х-образные.
По положению в пространстве швы в момент их выполнения подразделяют на нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные. Такое деление вызвано технологическими особенностями выполнения швов, оказывающими влияние на качество швов и их прочность. Наиболее просто выполняются швы в нижнем положении и наиболее трудно - в потолочном. Поэтому при конструировании сварных соединений необходимо стремиться обеспечивать возможность выполнения сварных швов в нижнем положении, особенно в условиях монтажа.
По назначению сварные швы делят на рабочие, предназначенные для восприятия или передачи расчетных усилий, и связующие, предназначенные для соединения частей элементов конструкций в одно целое.
По протяженности швы бывают сплошные и прерывистые. Прерывистые швы применяют в тех случаях, когда сплошные швы являются слабонагруженными или в соединениях не требуется создание герметичности.
Распределение напряжений и расчет стыковых швов. Распределение напряжений по поперечному сечению стыковых швов с обработанной поверхностью, не имеющих внутренних дефектов (непроваров, трещин, пор, шлаковых включений), при действии продольной силы равномерно, поэтому напряжение можно определить по формуле
,
где l - расчетная длина шва; s - толщина соединяемой полосы.
Когда поверхность сварного шва имеет форму, показанную на рис.4.4, то распределение напряжений по сечению становится неравномерным. Исследования показали, что зоны шва, примыкающие к основному металлу, испытывают концентрацию напряжений, которая зависит от формы шва и характера перехода от шва к основному металлу.