Сварные соединения, выполненные контактной сваркой

Соединения при стыковой сварке. Контактная стыковая сварка имеет огромное распространение в различных конструкциях. Осо­бенно эффективно ее применение при сварке изделий в массовом производстве, например арматуры железобетона, типизированных конструкций рам, продольных швов труб. Хорошо свариваются кон­струкции из низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных и некоторых высоколегированных сталей с площадью попе­речного сечения до нескольких сотен квадратных сантиметров.

Контактным способом получают стыковые соединения элементов с круглыми, квадратными, прямоугольными, трубчатыми, профиль­ными (уголки, тавры, рельсы) сечениями. С увеличением периметра детали и уменьшением ее толщины процесс сварки усложняется. Наиболее хорошо соединяются элементы одинакового поперечного сечения (рис. 2.11, а — в). Диаметры d₁ и d₂ соединяемых элементов круглого сечения (рис. 2.11, г), а также толщины труб s₁ и s₂ (рис. 2.11, д) по возможности не должны отличаться друг от друга более чем на 15 %.

Возможность контактной сварки больших поперечных сечений зависит от оборудования. Институтом электросварки им. Е. О. Патона созданы установки для сварки газопроводных труб диаметром

1420 мм, и это не явля­ется пределом. Площадь поперечных сечений де­талей, свариваемых кон­тактным способом, при­ближается к 1000 cm^j. Специальный расчет прочности стыков, сва­ренных контактным спо­собом и работающих под статической нагрузкой, не производится. Проч­ность стыка обеспечивается прочностью самого элемента. Сты­ковой контактной сваркой сваривают не только различные сорта сталей, но и цветные сплавы.

Соединения при точечной сварке. В большинстве случаев точеч­ной сваркой сваривают изделия при условии расположения электро­дов с двух сторон относительно свариваемых частей. Это предъяв­ляет определенные требования к габариту конструкций. Разрабо­таны установки, позволяющие производить точечную сварку при одностороннем расположении обоих электродов.

Точечной контактной сваркой наиболее часто соединяют эле­менты, имеющие малые толщины — от долей до нескольких мили -метров (рис. 2.12, а). Хорошо свариваются прочные и высокопрочные углеродистые стали, различные сплавы, в частности алюминиевые и титановые.

Не рекомендуется допускать точечных соединений элементов, отношение толщин которых ≥3. Точечной сваркой можно свари­вать также три детали и более. При этом элемент большей толщины следует укладывать между двумя другими (рис. 2.12, б).

Сварными точками соединяют между собой не только плоские, но и цилиндрические детали (рис. 2.12, е), стержни круглого сече­ния с пластинами (рис. 2.12, г) и т. п. Весьма целесообразны для сварки точками заготовки, имеющие открытые профили или с отбортовкой (рис. 2.12, д). На рис. 2.12, е показан узел менее рациональный, так как в процессе сварки большая масса металла вво­дится в контур вторичной цепи, вследствие чего увеличивается индуктивное сопротивление машины.

На рис. 2.12, ж показана конструкция, свариваемая изогнутым электродом, трудно выполнимая для сварки на точечной машине; па рис. 2.12, з изобра­жен рациональный узел.

В сварном точечном соединении приняты сле­дующие обозначения (рис. 2.13): d — диа­метр точки; t —шаг точек; t _х—расстояние от центра сварной точ­ки до края детали в направлении действия силы Р; t₂ —расстоя­ние от центра сварной точки до свободной кромки в направлении, перпендикулярном дей­ствию силы Р; t ₁и t ₂нормируются с учетом технологических и силовых факторов.

Расстояние между центрами точек в соединении должно быть не меньше некоторого предельного размера ввиду шунтирования тока через ранее сваренную точку. Чем больше расстояние между свар­ными точками, тем меньше шунтирование тока, следовательно,

стабильнее и лучше результаты сварки. Диаметр точки d назна­чается в зависимости от толщины соединяемых элементов с учетом обеспечения высококачественного технологического процесса. Диа­метр электрода d_э контактной машины подбирается исходя из необ­ходимого d. Как правило, d = (0,8 ÷ 1) d_э.

Для стальных деталей ре­комендуется d = 1,2s + 4 мм при s≤ 1,5 ÷ 3 мм; d = = 1,5s + 5 мм при s ≥ 3 мм, где s— наименьшая толщина свариваемых частей.

В некоторых случаях строительные конструкции имеют точки диаметром около 3,5s и более. Можно принимать: t= 3d; t₁ = 2d; t₂ = 1,5 d.

В практике иногда применяют следующее соотношение между t, s и d:

(2.23)

Для улучшения качества соединений точечную сварку иногда заменяют рельефной, при этом более точно фиксируется зона пропускания тока, уменьшается эффект шунтирования (рис. 2.14 ).

Точки в сварном соединении следует располагать таким образом, чтобы они воспринимали преимущественно усилия среза, а не от­рыва. На рис. 2.15, а конструкция нерациональна — точки в ней работают на отрыв; на рис. 2.15, б —рациональна.

В соединениях, изображенных на рис. 2.16, а, б, расчет проч­ности точки производится на срез. Сварные точки могут быть односрезными (рис. 2.16, а) и двусрезными (рис. 2.16, б).

Расчетное напряжение в односрезной точке

τ = 4Р/(π d ²) ≤ [ τ_o`]; (2.24)

в двусрезной точке

τ = 2Р/(πd²) ≤ [ τ_o`],(2.25)

где [τ_o`] — допускаемое напряжение в точке при срезе; d — диаметр точки; Р — усилие, передаваемое на одну точку.

В действительности в точечном соединении могут иметь место две формы разрушения: срез точек и разрыв основного металла в зоне соединения. Увеличение диаметра точки повышает ее сопротивление срезу; увеличение толщины детали повышает сопротивле­ние основного металла разрыву. При назначении диаметра согласно формуле (2.23) расчет прочности точек можно производить только и,| срез. При работе сварной точки на отрыв, например в конструкции, изображенной на рис. 2.16, в, расчетное напряжение будет

σ = 4Р/(πd²) ≤ [σ_o`], (2.26)

где [σ_o`] — допускаемое напряже­ние в точке при отрыве.

Допускаемое напряжение в точке при отрыве [σ_o`]следует при­нимать еще более низким, неже­ли [τ<sub>o</sub>`]. При этом целесообразно пользоваться данными эксперимен­тов.

Для легированных сталей и цветных сплавов допускаемое на­пряжение в точечных соединениях принимают на основе результатов экспериментов с учетом условий нагружения и других фак­торов.

Например, для алюминиевых сплавов расчетное усилие на срез Р при точечном соединении; выполненном контактной сваркой на машинах с импульсом постоянного тока, можно определять в зави­симости от толщины основного металла и вида сплава, пользуясь табл. 2.6.

Таблица 2.6

Дата добавления: 2015-07-08