Основные типы и элементы сварных соединений

В зависимости от взаимного расположения соединяемых элементов применяют следующие типы сварных соединений.

Стыковые соединения. Простые и наиболее надежные из всех сварных соединений, их рекомендуют в конструкциях, подверженных воздействию переменных напряжений. На рис. 4.3, а — г показаны различные варианты стыковых швов, выполненных ручной дуговой сваркой при разной толщине соединяемых элементов. При автоматической сварке происхо­дит более глубокое проплавление металла, шов образуется в основном за счет основного металла, а не металла электрода, как при ручной сварке.

Возвышение стыкового шва над основным металлом является кон­центратором напряжений. Поэтому в ответственных соединениях его удаляют механическим способом.

Встык сваривать можно листы, полосы, трубы, швеллеры, уголки и другие фасонные профили.

Нахлесточные соединения (рис. 4.4, а — в). Их выполняют угловыми швами с различной формой сечения:

нормальные (рис. 4.5, а), профиль которых представляет собой рав­нобедренный треугольник;

вогнутые (рис. 4.5, б) применяют в ответственных конструкциях при переменных нагрузках, так как вогнутость обеспечивает плавный пе­реход, вследствие чего снижается концентрация напряжений; вогну­тый профиль получают последующей механической обработкой шва, что повышает стоимость соединения;

выпуклые (рис. 4.5, в) — нерациональны, так как вызывают повы­шенную концентрацию напряжений;

улучшенные (рис. 4.5, г), профиль которых представляет собой не­равнобедренный прямоугольный треугольник, применяют при пере-

 

 

Рис. 4.3. Стыковые швы:

а — односторонний без скоса кромок;

б — односторонний со скосом кромок; двусторонний с двумя симметричными скосами одной кромки; г —двусторонний с двумя симметричными скосами двух кромок

Рис. 4.4. Нахлесточные соединения угловыми швами

Рис. 4.5. Угловые швы

менных нагрузках, так как они значительно снижают концентрацию напряжений.

За катет шва к принимают катет вписанного в сечение шва рав­нобедренного треугольника (см. рис. 4.5, б). В большинстве случаев зна­чение к принимают равным толщине 8 свариваемых деталей, но не менее 3 мм.

Угловые швы бывают:

лобовые, расположенные перпендикулярно линии действия силы F (см. рис. 4.4, а);

фланговые, расположенные параллельно линии действия силы F (см. рис. 4.4, б);

комбинированные, состоящие из сочетания лобовых и фланговых швов (см. рис. 4.4, в).

В нахлесточных соединениях возникает изгибающий момент M-F8 (см. рис. 4.4, а) от внецентренного действия растягивающих или сжи­мающих сил, что является недостатком соединений.

Рис. 4.6. Тавровые соединения

Тавровые соединения. В этих соедине­ниях свариваемые элементы располага­ются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Соединение может быть выполнено угловыми (рис. 4.6, а) или стыковыми (рис. 4.6, б) швами.

Расчет на прочность сварных соединений

Основным критерием работоспособности швов сварных соединений является прочность. Расчет на прочность основан на допущении, что напряжения в шве распределены равномерно как по длине, так и по сечению.

Стыковые соединения. Расчет швов (рис. 4.7) производят на растя­жение или сжатие по сечению соединяемых деталей без учета возвы­шения шва. Условие прочности шва на растяжение

(4.1)

Рис. 4.7. 40

Стыковое соединение

где F— растягивающая сила; А — площадь расчетного сечения; δ — толщина шва (при­нимают равной толщине детали); l _ш — дли­на шва; σ_р и [σ]'_р — расчетное и допуска­емое напряжения растяжения для матери­ала шва (см. табл. 4.1).

Нахлесточные соединения угловыми шва­ми (см. рис. 4.4). Угловые швы рассчитыва­ют на срез по опасному сечению I—I (см. рис. 4.5, а), совпадающему с биссектрисой прямого угла. Расчетная высота h опасного сечения шва: h = 0,7 к — для ручной сварки; h = к — для автоматической.

Условие прочности шва на срез при действии растягивающей или сжимающей силы

(4.2)

Где τ_ср и [τ]’_ср - расчетное и допускаемое напряжения среза для шва (см. табл. 4.1); l _ш — расчетная длина шва. В соединении лобовыми шва­ми l _ш = 2 l _л (см. рис. 4.4, а), фланговыми швами l _ш = 2 l _фл (см. рис. 4.4, б). 15 комбинированном сварном шве (см. рис. 4.4, в) l _ш равна сумме длин нобовых и фланговых швов.