Виды сварных соединений. Работа и расчет сварных соединений. Расчет стыковых швов.

Сварные соединения, наиболее распространенный тип соединений, около 90%. Преимущества:

1. Возможность получения конструкций любой формы.

2. Возможность выполнения соединения в любой точки конструкции.

3. Уменьшение расхода стали на 12-13%.

4. Плотность(непроницаемость) соединения для газов и жидкостей.

Недостатки:

1. Трудности, связанные с проверкой качества швов.
2. Остаточные напряжения и деформации, возникающие за счёт неравномерного нагрева и остывания, могут привести к хрупкому разрушению, особенно при отрицательных температурах и динамических нагрузках.

В строительстве главным образом применяется электродуговая сварка. Она может быть:

1. Ручная

2. Автоматическая

3. Полуавтоматическая

4. Электрошлаковая

5. В среде инертных газов

1. Ручная сварка применяется в любой точке конструкции и в любом положении. Однако из-за небольшой силы тока, качество швов низкое в связи с меньшим проплавлением основного металла, меньшая стабильность ручного процесса, производительность маленькая. Для ручной сварки применяются электроды различных марок и разной толщины: Э42; Э42А; Э46; Э46А; Э50; Э50А; Э60; цифры обозначают временное сопротивление металла шва; Э42-используются для получения шва с МПа, для сварки сталей с МПа. Марка электрода выбирается в зависимости от марки сталей соединяемых элементов. Буква А – обозначает, что металл электрода имеет повышенные пластические свойства. Толщина электрода выбирается в зависимости от толщины соединяемых элементов. Обмазка электрода легирует рассплавленный металл и предохраняет его от соприкосновения с воздухом.

2.3. Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом применяются автоматы и полуавтоматы достаточно больших размеров, поэтому применяется только в заводских условиях. Качество швов хорошее,производительность высокая, из-за исплоьзования большой силы тока. Используется голая проволока Ø 2-5 мм. Образование электрической дуги происходит под слоем рассплавленного флюса(сыпучий материал, который подаётся впереди проволоки). Недостаток – заьруднительное выполнение этой сварки в вертикальном и потолочном положении и в стеснённых условиях.

4. Электрошлаковая сварка – разновидность сварки плавлением, этот тип сварки применяется для образования вертикальных швов, при толщине соединяемых элементов более 20 мм. Образование дуги происходит под слоем рассплавленного шлака между двумя передвигающимися медными ползунами, которые охолождаются холодной водой.

5. для сварки в среде инертного газа используется голая проволока Ø 1,2-2 мм, постоянный ток обратной полярности и в качестве флюса или шлака используется инертный газ(углекислый газ, гелий или аргон). Используется газовая саврка горения метана и кислорода. Качество швов невысокое из-за невысокой температуры, поэтому используется чаще всего для резки металла, а также для соединения тонких элементов.

Контактная сварка используется в машиностроении, а также для образования каркасов из арматурных сталей в заводских условиях.

Типы соединений:

1. Стыковые соединения – элементы соединяются торцами или кромками и один элемент являетяс продолжением другого.

Используются для соединения элементов средней и большой толщины. Эти соединения имеют наименьшую концентрацию напряжений.

2. Соединения внахлёстку – поверхности свариваемых элементов частично находят друг на друга.

Используют для соединения элементов малой толщины(2-5 мм). Обладают большой концентрацией напряжений, не рекомендуются при динамических нагрузках.

3. Комбинированные соединения – это стыковые соединения с накладками.

Используются, когда не обеспечена ппрочность стыкового соединения, особенно в полевых условиях. Обладают большой концентрацией напряжения поэтому нежелательны.

4. Угловые соединения – соединения, в которых свариваемые элементы рассположены под углом

5. Тавровые соединения – в них торец одного элемента приваривается к поверхности другого элемента. Очень просты в исполнении.

Сварные швы и их характеристики.

Швы классифицируются по конструктивному признаку, по назначению, по протяжённости, по положению.

По конструктивному признаку швы делятся на:

1. Стыковые; 2. Угловые;

Стыковые швы применяются для стыковых соединений. Хорошое качество стыковых швов получается при толщине до 8 мм. При большей толщине между торцами соединяемых элементовоставляется зазор и производится их обработка, чтобы глубина проплавления была достаточной. В зависимости от типа обработки швы бывают:V, U, X, K – образные.

Формы обработки принимают в зависимости от толщины соединяемых элементов и видов сварки.Угловые швы применяются для соединений U, X, K. Для тавровых соединений также производится обработка торцов. Угловые швы, рассположенные параллельно действующему осевому усилию , называюся фланговыми, а перпендекулярно усилию – лобовыми.

По назначению швы бывают:

1. Рабочие; 2. Конструктивные;

По протяжённости:

1. Непрерывные; 2. Шпоночные;

По положению:

1. Нижние; 2. Вертикальные 3. Горизонтальные

3. Потолочные.

Расчёт сварных соединений в стык.

Прочность соединений встык при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва. В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента определяется по формуле

где N - расчетное усилие;t - рабочая толщина шва - наименьшая толщина соединяемых элементов; - расчетная длинна шва;

-расчетное сопротивление сварного стыкового соединения сжатию или растяжению.

Для увеличения длинны шва, он выносится на пластины. Если не обеспеченна прочность прямого шва, применяется косой шов, для увеличения длинны.

Как правило прочность таких швов обеспечена и проверки не требуется. В отдельных случаях, когда необходимо снизить напряжение, например при вибрационной нагрузке, приходится рассчитывать и косые швы.

- рассчётная длинна косого шва.

При действии изгибающего момента на соединение напряжения в шве

- момент сопротивления шва.

Сварные соединения встык, работающие одновременно на нормальные напряжения и срез, проверяют по формуле

- нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; напряжение в сварном соединении от среза.

;

тогда ,

Эйлерова сила

Таким образом проверяется жёсткость настила если имеются все размеры. Для определения размеров настила определяют оптимальное отношение между пролётом настила и толщиной, при заданном относительном прогибе

;

a=l=(0.6-1.6) м =>t; t=(6-14) мм=>l

Проверка прочности производится по формуле

; ; ;