книги / Сварные конструкции.-1

Швы встык, воспринимающие продольные растягивающие силы, назначаются прямые или косые в зависимости от способа сварки и принятых методов контроля их качества. При автоматической сварке под флюсом, а также при полуавтоматической или ручной сварке электродами с высококачественной обмазкой с примене­ нием повышенных методов контроля качества (рентгеноили гаммаграфирование, ультразвуковая дефектоскопия, магнитографиче­ ские способы и др.) сварные швы прямых стыков считаются равно­ прочными с основным металлом, т. е. принимается, что

R? = R или [ор®] = [о],

где RCp и [о?] — расчетное сопротивление и допускаемое напря­ жение стыкового шва растяжению.

Фиг. V. 1. К расчету швов встык при действии продольной осевой силы N : а — прямой шов; б — косой шов.

Если же при полуавтоматической или ручной сварке исполь­ зуются обычные способы контроля качества (наружный осмотр, измерения швов и т. п.), то прямые стыки считаются неравнопроч­ ными с основным металлом и расчетная характеристика шва на растяжение уменьшается в этом случае на 15%. При необходимости выполнения условия равнопрочности стыки делаются косыми (фиг. V. 1, б).

Расчетные характеристики сварных швов приведены в табл. V. 1. Расчет швов встык в элементах, воспринимающих осевую силу.

Напряжение в шве прямого стыка (фиг. V. 1, а) проверяется по формуле:

где N — расчетная осевая продольная сила;

ômin — наименьшая толщина соединяемых элементов;

1Ш— расчетная длина стыкового шва, принимаемая в соот­ ветствии с приведенными выше указаниями.

Расчет швов встык в элементах, воспринимающих изгибающий момент. При действии изгибающего момента расчет шва встык (фиг. V. 2) производится так же, как и расчет самого изгибаемого элемента, но при расчетном сопротивлении сварного шва, прини­ маемом по табл. V. 1. При этом нормальные напряжения в шве проверяются по формуле

фланговые (фиг. V. 3, а) и лобовые (фиг. V. 3, б).

Фланговые швы работают на срез, и разрушение их происходит от среза. Лобовые швы испытывают одновременно срез, растяже­ ние (или сжатие) и изгиб, вызванный эксцентриситетом приложен­ ных к нему сил. Но так как лобовые швы разрушаются так же, как и фланговые, от среза, то это дает основание рассчитывать и те и другие только на срез.

Лобовые швы с равными катетами могут быть: нормальные — с ровной поверхностью, с вогнутой поверхностью и с выпуклой

поверхностью (фиг. V. 4). Чем более плавным сделан переход от шва к основному металлу, тем вибрационная прочность соединения выше; поэтому вогнутые швы обладают наилучшей вибрационной прочностью.

В конструкциях, воспринимающих статические нагрузки, соот­ ношения размеров катетов для фланговых и лобовых швов следует принимать 1 1, а в конструкциях, воспринимающих динами­ ческие и вибрационные нагрузки, — для фланговых швов 1 1 и для лобовых швов 1 1,5; при этом большой катет должен быть направлен вдоль усилия, воспринимаемого лобовым швом.

Фиг. V. 3. Соединения внахлестку посредством угловых швов: о — фланговых; б — лобовых.

Соединения фланговыми швами дают наиболее высокие эффек­ тивные коэффициенты концентрации напряжений (Р = 3,4 для Ст. 3; р = 4,4 для низколегированных сталей), что объясняется сосредоточенностью передачи усилий в этих соединениях и не­ равномерностью работы фланговых швов по их длине: чем длин­ нее шов, тем неравномернее передача усилия по его длине. По­ этому наибольшая расчетная длина флангового шва ограничи­ вается величиной, равной 60кш(Аш — катет углового шва), за исключением сопряжений, в которых усилие, воспринимаемое фланговым швом, возникает на всем его протяжении (например, поясные швы балок); в последнем случае длина шва не ограни­ чивается.

Во избежание непровара в начале шва и кратера в конце шва, а также из-за трудности обеспечения хорошего провара на малой длине, расчетная длина флангового и лобового шва должна быть не менее 4/гш и не менее 40 мм.

С увеличением толщины шва прочность фланговых швов несколько уменьшается, поэтому катет угловых швов кшне должен превышать l,2ômin. Минимальная толщина углового шва составляет 4 мм, за исключением швов в деталях толщиной менее 4 мм.

Фиг. V. 5. Соединения внахлестку, воспринимающие продольную осевую силу N : а — стыковые при помощи накладок; б — внахлестку посред­ ством фланговых швов.

По одну сторону стыка две полунакладки привариваются четырьмя фланговыми швами; следовательно, конструктивная длина каждого из них должна быть равна

^ Осевое усилие, приложенное в центре тяжести сечения уголка, распреде­ ляется между швами по обушку и по перу уголка обратно пропорционально рас­ стояниям от центра тяжести сечения уголка до центров тяжести сечения швов (фиг. V. 5, б). Из сортамента находим, что для выбранного уголка z0 = 2,51 см и ширина полки b = 9,0 см. Поэтому приближенно распределение усилия N между швами может быть принято следующее:

у обушка

Расчет угловых швов в элементах, воспринимающих изгибаю­ щий момент. В данном случае могут быть два типа соединений

Фиг. V. 6. Соединения внахлестку, воспринимающие момент М : а — одним угловым швом; б — двумя угловыми швами.

внахлестку: при помощи одного шва (фиг. V. 6, а) и при помощи двух швов (фиг. V. 6, б). Первое из этих соединений рассчиты­ вается по формуле

При расчете соединений второго типа сперва определяют силы реактивной пары, воспринимаемые швами,

N = м

(13 КН'М) (фиг. V. 6, а). Сварка полуавтоматическая, Rc* = 1500кгс/см2 (дан!см2). Момент сопротивления сечения шва

(Ч Д й _ 0.8»ц,(30-2-0.5>- _

Оо

лярно к шву и должны складываться с учетом их знаков. При этом

наибольшее напряжение в шве равно сумме напряжений от изгиба и осевой силы и расчетная формула будет иметь следующий вид:

t w — т~ Тш — -г ^ ^ Ну или \Ту J . (V. 9)

Расчет угловых швов в элементах, воспринимающих изгибаю­ щий момент и поперечную силу. Напряжения среза, возникающие от действия силы Р, направлены вдоль шва, а напряжения среза от действия момента М — перпендикулярно шву (фиг. V. 7, б).

Фиг. V. 7. Соединения внахлестку, воспринимающие: а — продольную осевую силу N и момент М ; б — поперечную силу Р и момент М = Р а .

Наибольшие суммарные срезывающие напряжения определяются

§ 2. Соединения при контактной сварке

Для соединения между собой деталей из тонкого листового металла применяют контактную точечную сварку. Обычные суммарные толщины элементов в этом случае составляют 6—12 мм, хотя на специальных машинах можно сваривать пакеты до 24 мм. Точечная сварка имеет особое значение при соединении тонкостен­ ных элементов из штампованных или холоднокатаных профилей.

Для стальных деталей диаметр точки

где ômin — наименьшая толщина свариваемых элементов. Размещение точек показано на фиг. V. 8.

При сварке малоуглеродистых сталей временное сопротивле­ ние (предел прочности) одной сварной точки при срезе в среднем равен 35 кгс/мм2 (дан/мм2)] в многоточечном соединении предел прочности понижается на 20% вследствие явления шунтирова­ ния — утечки тока через уже поставленные точки. Сопротивление отрыву составляет 0,6—0,7 от сопротивления срезу. Ударная вязкость точечного соединения составляет приблизительно 10 кгс-м/см2 (дан-м/см2).

Фиг. V. 8. Наименьшие (о) и наибольшие (б) расстояния между центрами сварных точек в элементах конструкций.

Точечное соединение рассчитывается по формулам: на срез точки

жение основного металла.

Конструкции из алюминиевых сплавов можно также соеди­ нять при помощи контактной точечной сварки, однако сопро­ тивления точечных соединений здесь еще недостаточно изучены..