4.3. Типи зварних з’єднань

1 ) Стикові

2) Напусткові (один елемент налягає на другий).

3 ) Кутові (елементи з’єднуються під кутом).

4. К омбіновані (елементи з’єднуються в стик і посилюються накладками).

5 ) Таврові (впритул). Торець одного елемента приєднується до поверхні іншого.

4.4. Розрахунок стикових швів при різних напружених станах з’єднань

Метал шва в місці стика заміняє основний метал з’єднуваних деталей, тому розрахунок стикових з’єднань виконується за тими ж формулами, що й основний метал. Різниця полягає лише в тому, що напруження порівнюється не з розрахунковим опором металу елементів, а з розрахунковим опором стикових швів.

О сновний недолік стикових з'єднань – необхідність дуже точно різати з'єднувані елементи, а також часто обробляти кромки. Без обробок кромок дозволяється виконувати ручне зварювання при товщині елементів t  8 мм, автоматичне – при t  20 мм. При більшій товщині елементів кромки для зручності зварювання та для забезпечення повного проварювання обробляють (скошують під кутом). Скоси виконують або з однієї сторони (рис.4.3, а), або з двох сторін (рис.4.3, б).

Рисунок 4. 3 - Скоси кромок: а – з однієї сторони; б – з двох сторін

Якщо різниця товщин з'єднуваних елементів перевищує 4 мм, то необхідно виконувати скоси у більш товстого листа з нахилом 1:5 (рис.4.4).

Рисунок 4.4 - З'єднання листів різної товщини

Розглянемо геометричні характеристики стикового шва.

Геометричні характеристики стикових швів.

Для розрахунку стикового шва необхідно знати його товщину, розрахункову довжину, площу перерізу, момент опору, момент інерції:

Р исунок 4.5 - До визначення геометричних характеристик

стикових швів

а) товщина шва дорівнює меншій із товщин з’єднуваних елементів (t_min);

б) розрахункова довжина шва:

l_w= b – якщо початок та кінець шва виведені на підкладки.

К інці швів є дефектними ділянками. Дефекти слідуючі: на початку – непроварювання; в кінці – кратер. Щоб уникнути цих дефектів кінці шва виводять на спеціальні підкладки, які потім обрізають.

Якщо підкладки не використовують, то

l_w = b–2 t_min .

Ділянка шва довжиною 2t_min вважається дефектною (на якій є непроварювання та кратер) і в розрахунок не приймається;

в) площа перерізу шва (поздовжнього)

A_w= t_min· l_w .

де індекс “w” означає належність характеристик до зварних швів;

г ) момент опору

д) момент інерції

t_min· l_w³

I_w =  .

12

Розрахунок стикових швів на дію осьової сили (N0, M=0, Q=0)

Умова міцності має вигляд:

N

_w=   R_wy· _c ,

A_w

де R_wy – розрахунковий опір стикових зварних з’єднань розтягу, стиску, згину за межею текучості. Залежить від способу контролю якості шва та напруженого стану з’єднання.

R_wy = R_y – при 1) роботі з’єднання на стиск (в усіх випадках);

2) роботі на розтяг або згин у випадку застосування фізичних засобів контролю якості шва (рентгенографія, -графія, ультразвукова дефектоскопія, магнітографічний спосіб).

R_wy=0,85R_y – при роботі на розтяг або згин без застосування фізичних засобів контролю якості шва (при візуальному контролі).

При косому шві сила N розкладається на дві складові:

• перпендикулярну до шва N · sinL;

• в здовж шва N · cosL.

Тоді умови міцності за нормальними та дотичними напруженнями виглядають:

N · sinL

_w =   R_wy_c ;

A_w

N · cosL

_w =   R_s _c ,

A_w

де R_ws – розрахунковий опір стикових з'єднань зрізу. R_ws=R_s.

Якщо косий шов виконується з нахилом 1:2 (тобто tgL= 2), то він рівноміцний з основним металом і його розрахунок не потрібний.

Розрахунок на згин (M0, N=0, Q=0)

Умова міцності має вигляд:

M

_w=   R_wy _c

W_w

Розрахунок на спільну дію N та M

Умова міцності:

N M

_w = _N + _M =  +   R_wy _c

A_w W_w

Розрахунок на спільну дію M та Q

М іцність шва перевіряється:

• за нормальними напруженнями

M

_w =   R_wy_c ;

W_w

• за дотичними напруженнями

Q · S_w

_w =   R_ws_c ,

I_w · t_min

де S_w – статичний момент половини перерізу шва відносно нейтральної осі

1 l_w t_min· l²_w

S_w =  l_w· t_min·  =  ;

2 4 8

• з а зведеними напруженнями

де _w=M/W_w;

_w=Q/A_w – середні дотичні напруження з умови рівномірного розподілу по стиковому шву;

1,15 – коефіцієнт, який враховує розвиток пластичних деформацій.