Соединения контактной сваркой

Нахлесточные соединения тонколистовых конструкций выполняют контактной сваркой.

В зависимости от вида электродов сварка может быть:

• точечной контактной (электроды - цилиндрические стержни). Такая сварка обычно применяется для соединения деталей из листового металла толщиной не более 3 мм (рис. 2.8),

Рис. 2.8. Соединение контактной сваркой

• ш овной или роликовой (электроды - ролики). Такая сварка обеспечивает герметическое соединение и концентрацию напряжений в швах меньше, чем при точечной сварке (рис. 2.9.)

Рис. 2.9. Соединение шовной сваркой

2.2. Расчёт на прочность стыковых сварных соединений

Это наиболее распространенная и экономичная конструкция. Стыковые сварные соединения (рис. 2.10) рассчитываются на те же напряжения, что и материал детали, расположенный вне зоны термического влияния сварного шва (структура материала, расположенного в зоне термического влияния, изменена в сторону ухудшения механических свойств).

Рис.2.10. Расчетная схема стыкового сварного соединения

Условие прочности шва:

,

где [^/_p] – допускаемое напряжение на растяжение для материала сварного шва;

А_ш - площадь опасного сечения шва.

, , ,

где h - толщина наплавленного металла.

Для снижения концентрации напряжений необходимо выполнить условие

, поэтому соединения часто подвергают механической обработке (зачищают) и в расчётах после этого принимают ,

,

,

,

где - допустимое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей при статических нагрузках; - коэффициент пропорциональности, зави-сящий от вида сварного соединения, метода сварки и качества электрода; - ко- коэффициент, учитывающий характер прикладываемой к сварному соединению нагрузки (см. табл. 1).

,

где - эффективный коэффициент концентрации напряжений, выбираемый по специальным таблицам в зависимости от вида сварного соединения;

- коэффициент, учитывающий характер нагрузки.

Таблица 2.1

Значения коэффициентов пропорциональности при допускаемых напряжениях для сварных швов при статической нагрузке

Способ сварки и качество электрода	Значения коэффициентов К пропорциональности при допускаемых напряжениях для сварных швов
Сварка ручная и автоматическая электродами повышенного качества Э42А, Э50А, в среде защитного газа, контактная стыковая	1	1	0,65
Сварка ручная электродами Обычного качества Э42, Э50. Газовая сварка	0,9	1	0,6
Контактная точечная	-	-	0,5

Нормы допускаемых напряжений для сварных соединений деталей при статической нагрузке

Способ сварки и качество электрода	Допускаемые напряжения в швах при
	растяжении	сжатии	срезе
автоматическая под флюсом, ручная электродами повышенного качества Э42А, Э50А, контактная стыковая			0,65
Сварка ручная электродами обычного качества Э42, Э50. Газовая сварка	0,9		0,6
Контактная точечная и шовная	-	-	0,5

- допускаемое напряжение на растяжение для материала соединяемых деталей при статических нагрузках.

При переменных нагрузках рекомендуют рассчитывать прочность не только сварного шва, но и самих деталей в зоне этого шва. допускаемое напряжение для деталей в зоне шва также умножают на коэффициент γ.

где - эффективный коэффициент концентрации напряжений, выбираемый по специальным таблицам в зависимости от вида сварного соединения;

- коэффициент, учитывающий характер нагрузки.

2.3. Расчет на прочность центрально нагруженных

нахлесточных (валиковых) сварных соединений

Нахлесточные соединения отличаются от стыковых более высокой концентрацией напряжений. Все нахлесточные (валиковые) сварные соединения, вне зависимости от нагружения, рассчитываются на срез (срезается шов по плоскости, проходящей через биссектрису прямого угла сварного шва) (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Плоскость среза шва

; ; .

Лобовые сварные соединения.

В лобовых сварных соединениях концентрация напряжений обусловлена поворотом силового потока (изгибом). Расчет соединения поясняет рис. 2.12.

Рис. 2.12. Расчетная схема лобового сварного соединения

1. Считаем это соединение центрально нагруженным.

Условие прочности шва на срез:

;

.

В этом случае, так как неизвестны два параметра, конструктор задаёт один, а другой находит.

; ; .

2. Следует учитывать, что в действительности силы приложены друг относительно друга на некотором плече , что обусловливает момент, который действует на элементы сварного шва. Расчетная схема соединения приведена

на рис. 2.13.

, ,

где - дополнительная сила, , ,

Рис. 2.13. Расчетная схема лобового сварного соединения с учетом действия момента

Условие прочности шва:

Шов сварной лобовой можно считать центрально нагруженным (т.е. проводить расчет по п.1) при .

Фланговые сварные соединения

Расчетная схема приведена на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Фланговое сварное соединение

Условие прочности шва:

Напряжения распределены по длине шва неравномерно – к концам шва они увеличиваются, в связи с этим на практике длину шва ограничивают: . Если при этом нельзя обеспечить выполнение условия равнопрочности, то соединение усиливают дополнительным прорезным или лобовым швом.

Комбинированные сварные соединения.