Типы сварных соединений и их расчет

2 основных вида сварки:

-давлением

-плавлением

В мостостроении широко используют сварку электрическим плавлением – электросварка. Процесс соединения металлических элементов, при котором в качестве сварочного источника теплоты используют дугу – электродуговая сварка.

Сущность этого метода заключается в возникновении дуги между электрозарядами и соединяющими изделиями тепловой энергией дуги расплавленной кромки свариваемых элементов и присадочного прутка. В образующейся сварочной ванне расплавленный металл перемещается. При остывании образуется сварной шов.

Наибольшую конкуренцию сварным соединениям стали оказывать сварка под флюсом. Переменный ток-для второстепенных конструкций, т.к. при питании дуги этим током промышленной частоты стабильность горения постоянно нарушается. При питании постоянным током «+» к элементу, а «-» - к электроду – «прямая полярность», следовательно большие тепловыделения и качество шва увеличивается.

Швы могут быть: стыковые, угловые, внахлестку, тавровые.

Шов, соединяющий элементы в стыковых соединениях, называется стыковым, в таврах-угловым.

В зависимости от числа проходов(слоев) необходимых для получения расчетного сечения шва: однопроходные и многопроходные.

Шов, соединяющий элементы по всей длине наз. сплошным, где чередуется-прерывистым.

Подготовка элементов:

Подготовка кромок зависит от вида металла, его толщины, способа сварки, технологичных особенностей свариваемых конструкций. Элементы устанавливают с определенным зазором между кромками.

По положению в пространстве швы разделяют на: нижние палубные и потолочные.

В мостостроении наибол. распростр. дуговая ручная сварка Ме эл-тов со спец. покрытием, а также автоматич., под расплавленными или керамическими флюсами, а также в среде защитных газов, что предотвращ взаимодействие расплавлМе с воздухом.

При автоматич сварке под флюсом все плавильное произ-во изолировано силиконовой оболочкой и слоем флюса, что обеспечивает благопр. условия кристалл и надежные сварные швы.

При изготовлении и монтаже листов прим-ся сварка с мет. присадкой (МХП), сост. из мелкопорублен. сварочной проволоки – крупки и хим добавок.

МХП позволяет сократить число проходов у Ме сварных соед. усталост. прочность меньше, чем у осн-гоМе. Это связано с неоднород. Ме в зоне сварки, а также растрескиванием Ме шва из-за усадочных трещин при охлаждении шва.

Условные швы обычно делают вогнутыми с плавным переходом к оси Ме.

Лобовые швы рек-ся делать с большим катетом вдоль усилия .

Длина з.б. 6 катет шва.

Размеры условных швов назначают по расчету на прочность и выносливость.но 4 мм для осн. эл-тов (3 мм для второстепенных).

Расчет прочности сварных стык.эл-тов, раб. на центр. сж/растяжвыпол-т по ф-ле:

– расч. сопротивление, кот приним. , если стыкуются разные стали.

– коэф-т усл. работы

Свароноесоед-ниевып-ся сваркой плавлением, вкл.:

1) Сварной шов, образ.в рез-те кристалл.

2) Зону провара (зону сплавления) хар. степ-ю проникновения. Ме шва в осн. Ме

3) Зона термич влияния, т.е. участок осн. Ме, не подверг сплавлению

4) ОснМе

– коэф-т приним. от вида сварки ( – для ручной; =1,1 – для автоматической)

– полная длина сварного шва.

Прочность свар.соед-ний при действ. прод силе проверяют по условному срезу в 2-х сечениях:

· По металлу шва (сеч 1-1)

· По границе сплавления (2-2)

При проверке сврногосоед-ния с угл. св. швом на действ.перерезыв. cилы Q расчет ведут на погонное сдвиговое усилие.

Длину св шва приним. .

Прочность проверяют по 2-м сечениям:

· По Ме шва

· На границе сплавления

– статич момент; – момент инерции отн-но ц.т. сеч

 

Болтовыве соединения

Появились одновр с чугун.к-циями (1735, Англия).

Обычный болт бывает сложно поставить в просверленное отверстие, поэтому болт. соед-нию свойственно прискальзывание:

2 вида обычных болтов:

1. Чистые (точеные) – имеющ. точно фиксированный и часто исп-мые вместо заклепок. Исп-ся чаще в нахлесточных соединениях.

2. Черные изгот из прокатн прутов, служащих в кач-ве крепежных эл-тов.

Сущ. также анкерные болты для крепления Мек ж/б.

Обяз-но уст-ют шайбу.

Резьбы болтов стандартизированы.

Важной хар-кой явл-ся шаг резьбы Р. Метрическая резьба явл-сяосн-ной треуг резьбой. Метрическиерезьбм.б. с крупным и мелким шагами.

В мостострприним с крупным шагом, обозн. «М» и числом, выраж резьбы в мм (М20).

Трапециидальная резьба явл-сяосн.. Она стандар-на в диапазоне мм.

Уст-ны поля допуска . Степень точности и осн. отклонения. Обохнач. поля допуска сост. из цифр, показ.ст-нь точности и буквы, показ осн. отклонения.

Важной хар-кой явл-ся класс прочности.

4 0,6 – предел текучести ;

Для соед-нияосн. эл-товисп-ся высокопрочные болты, вып-мые из термически упрочненной стали. Это жесткое соед-ние (без проскальзывания).

Болты затягивают до такого знач. усилия, при кот. Возникающ-ся силы фрикционного сцепления делают соед-ния практически жесткими, искл. сдвиг соед-е наз. фрикционным.

Соед-ние высокопрочных болтов по простотвып-ние не уступают обычным. Прим-ся с 1948г. В Бларуси.

Для них не играет роли отверстия (до 3 мм зазор) - очень грубая точность.

В практике широко исп-ся высокопрочные болты типа 1110, 110С и 135.

Цифры соот-ют мин значению временного сопр-ния мат-ла болта в кгс/мм².

«С» - для -40 и ниже («север»)

Болты типов 110, 110С изг-ют из хромистой стали 40Х, 135-38ХС.

В наст.время прим-сявысокопрочн болты с цинковым напвлнием.

Натяжение болта произ-ся завинчиванием спец. ключом, что позволяет получать строго контролируемый момент, обесп. треб. натяжение болта ;

К – коэф-т закручивания болта (0,17,,,0,19).

Фрикцион соед-ние обладает преимуществом по отн-нию к заклепочному. Оба явл-сянахлес-ми и треб доп затрат Ме. Усилие натяжения высокопросн. болта:

,

- коэф. усл работы при .

Расчет усилия, кот. М. передать болт по одной пов-сти трения опр-ся по ф-ле: ,

– коэф трения между соприкос. пов-стями;

- коэф. надежности.

При передаче через фрикц. соед. прод силы N число , – число болтовых контактов;

( – коэфусл работы по мостам (0,9)

Заклепочное соединение

Осн. эл-том явл-ся заклепка, кот.м.б. иметь головку сферическую, потайную или полупотайную.

Исп-ся для сплачивания отдельных листов Ме в пакет, соед. эд-тов м/усобой и для устр-ва монтаж стыков.

Заклеп. соед-ниеотн-ся к категории нахлесточныхсоед-ний.

Для получения закл. соед-я вып-ют отверстия, кот опр-ет расч .

Чаще всего заклепка 23 мм, для более мощных эл-тов ; – второстепнных.

стержня заготовки заклепки прин-ся на 1 мм меньше отверстия.

Для того, чтобы стержень мог плотно заполнить отв., Ме необходимо привести в пластич. состояние, что достиг.нагревом до 1100 .

Перед постановкой заклепки в отв. сбивают околику; стержень должен выступать на 1,35–1,5 выше соед-ния эл-тов.

Излишек длины стержня образуют, головки формируют молотком m=4кг или пневмомолотком.

В заклепсоед-нии возникает срьезная зона концентрации напряжений.ДляL с шириной 200 и > - 2 ряда заклепок, < 200 – 1 ряд.