Основы конструирования

электронный учебно-методический комплекс

Назад | На главную | Содержание | Поиск на странице | Печать | E-mail | Далее

11.1. Сварные соединения

В современном машиностроении, приборостроении и строительстве широко применяют сварные соединения.

Преимуществами сварных соединений по сравнению с заклёпочными являются:

• экономия металла;
• отсутствие отверстий, ослабляющих рабочее сечение;
• меньшая масса соединяемых элементов и возможность широкого применения стыковых швов, не требующих дополнительных элементов в виде накладок. Экономия металла составляет в среднем от 10 до 20%;
• сварка позволяет снизить трудоёмкость работ, исключить операции разметки и сверления (пробивки) отверстий.

Применение сварных соединений вместо отливок даёт снижение металлоёмкости до 40 % и особенно выгодно при единичном производстве.

Сварка позволяет соединять детали с криволинейным профилем и, кроме того, получать плотные и непроницаемые соединения.

К недостаткам сварных соединений относятся:

• термические деформации и невозможность сваривать изделия из тугоплавких материалов;
• недостаточная стабильность качества шва, зависящая от квалификации и внимания сварщика. Этот недостаток в значительной степени устраняется применением автоматической сварки.

При сварке металл плавится и интенсивно соединяется с кислородом и азотом воздуха, чем резко снижается качество сварного шва. Для уменьшения содержания азота и кислорода в металле шва применяют ряд мер, например, применении электродов с раскислителями, нанесение на поверхность электродов специальных покрытий, содержащих раскислители, использование специальных флюсов при автоматической сварке.

Электроды для дуговой сварки стандартизованы. Их изготовляют из электродной проволоки диаметром от 1 до 12 мм с тонким или толстым (более качественным) покрытием. Цифра в обозначении марки электрода обозначает величину предела прочности в кГ/мм².

11.1.1. Конструктивные разновидности швов и сварных соединений

По конструктивным признакам различают сварные соединения следующих видов (ГОСТ 2.312-68): стыковые - С (рисунок 11.1 а, г), внахлёстку - Н, угловые - У (рисунок 11.1 в) и тавровые - Т.

В зависимости от толщины свариваемых деталей производят различную подготовку кромок, форма и размеры которой определяются стандартами на применяемый вид сварки (например, сварка ручная электродуговая - ГОСТ 5264-80):

• при толщине металла до 8 мм сварку производят без разделки кромок;
• при толщине металла до 26 мм производят V-образную разделку;
• металл толщиной более 20 мм сваривают с криволинейным скосом;
• при толщине металла более 12 мм рекомендуется двухсторонняя Х-образная разделка кромок (рисунок 11.3).

Во всех вышеперечисленных случаях предусматривается зазор между нескошенными участками кромок.

Большое влияние на прочность сварных соединений встык оказывает угол скоса кромок, который берётся в пределах 55 - 65°. Поперечное сечение шва встык может быть выполнено:

• нормальным, когда высота шва примерно равняется толщине листа;
• выпуклым, когда высота шва больше толщины листа для компенсации непровара. Такой шов ведёт к перерасходу электродов и снижению прочности в связи с возникающей концентрацией напряжений в местах перехода от шва к основному материалу.

Широкое распространение получили также соединения внахлёстку, которые выполняют валиковым швом. В зависимости от расположения шва по отношению к действующему усилию различают валиковые швы: лобовые; перпендикулярные к действующему усилию; фланговые, параллельные действующему усилию; комбинированные, состоящие из лобовых, фланговых и наклонных швов.

По профилю поперечного сечения валиковые швы бывают:

• нормальными, очерченные равнобедренным прямоугольным треугольником. Катет шва обычно берётся равным толщине листа;
• выпуклыми - эти швы не рекомендуются из-за перерасхода электродов и возникающей концентрации напряжений;
• вогнутыми, при которых наблюдается пониженная концентрация напряжений. Эти швы рекомендуют для конструкций, работающих при переменных нагрузках; их получают дополнительной механической обработкой после сварки.

В отдельных случаях для соединений внахлёстку, не требующих большой прочности, применяют так называемые «проплавные электрозаклёпки».

Тавровые соединения выполняют электродуговой, ручной или автоматической сваркой. При малой толщине листа сварку производят без скоса кромок валиковым швом. При толщине листа 4 - 26 мм делают односторонний скос, при толщине листа 12 - 60 мм - двусторонний скос.

Угловые швы применяют для сварки корпусов, каркасов и т. п. как правило, такие швы больших усилий не воспринимают и на прочность их не рассчитывают.