Низколегированных сталей при числе циклов N

Прочность нахлесточных соединений и соединений с накладками, работающих при переменных нагрузках, низка из-за концентрации напряжений в соединениях этого рода. Она образуется

в основном металле вблизи угловых швов, между швами, в поперечных сечениях самих швов, а также подлине швов вследствие неравномерного распределения усилий.

Для стали СтЗ при растягивающих усилиях и r = 0,15 соединения с лобовыми швами при отношении катетов 2:1, когда механическая обработка отсутствует, имеют предел выносливости 81—109 МПа, а при ее наличии— 113 МПа. У соединений с фланговыми швами обычного типа предел выносливости составляет 76 МПа, а в соединениях с выточками в накладках у начала фланговых швов — до 90 МПа. Эти

данные указывают на низкие усталостные свойства соединений с угловыми швами и на возможность их повышения путем применения улучшенных конструктивных форм и технологической обработки. Работоспособность соединений с фланговыми швами при переменных нагрузках зависит от длины фланговых швов, от ширины накладок и расстояния между швами.

На рис. 4.8 приведены кривые пределов выносливости для разных типов сварных со-

единений из низкоуглеродистой стали. Кривая 1 получена для сварных соединений с наиболее резкими концентраторами напряжений, кривая 4 — с наиболее слабыми концентраторами, кривые 2 и 3— с промежуточными. Для соединений из более прочных сталей σ 'r/ σ 'в имеют еще меньшие значения.

На рис. 4.9 приведены значения эффективных коэффициентов концентрации Кэ, полученные опытным путем при испытаниях сварных соединений и элементов конструкций из сталей СтЗ и 15ХСНД. Стыковые соединения имеют наименьшие Кэ, соединения с фланговыми швами — наибольшие. В конструкциях из низколегированной стали 15ХСНД коэффициенты Кэ выше, чем в конструкциях из стали СтЗ.

Влияние концентраторов на прочность при переменных нагрузках наглядно видно на рис. 4.10, где изображены различные виды сварных соединений и их пределы выносливости при испытаниях в условиях отнулевых циклов r = 0.

Экспериментальным путем установлено, что усталостная прочность сварных соединений элементов больших толщин, сваренных электрошлаковым способом, из низкоуглеродистых и углеродистых сталей, например марки 35Л, удовлетворительна. С увеличением размера сварного элемента предел выносливости несколько снижается. Однако достаточная прочность сварных соединений при переменных нагрузках позволяет применять электрошлаковую сварку в самых ответственных машиностроительных конструкциях.

Заметное влияние на повышение усталостной прочности оказывает термообработка сварных конструкций. Это видно из данных табл. 4.4, где приведены результаты испытаний сварных соединений из низкоуглеродистой стали 22К. При сварке элементов боль-

ших толщин термическая обработка, особенно в сочетании со снятием усиления, приводит к заметному повышению усталостной прочности.

Таблица 4.4

Дата добавления: 2015-07-08