Виды сварки и их общая характеристика. Классификация сварных швов и соединений.

Сварное соединение образуется за счет межатомного сцепления Me в сварном шве.

Достоинства (по сравнению с болтовыми, заклепочными):

1) высокая прочность и надежность в определенных условиях

2) возможность соединения элементов без дополнительных деталей и отверстий

3) простота конструктивной формы

4) экономия Me

5) возможность механизации и автоматизации процессов сварки

6) непроницаемость

Недостатки:

1) деформация изделий от усадки сварных швов

2) наличие остаточных напряжений в конструкциях

В строительстве применяется в основном электродуговая сварка плавящимся электродом. Она делится:

1) ручная электродуговая – наиболее медленный и трудоемкий вид сварки. Соединение получается более низкого качества, чем при механизированных способах. Преимущество – универсальность (может производиться в любом положении и в труднодоступных местах, поэтому ее рекомендуется применять при монтаже констр.)

2) автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. На место сварки предварительно подается флюс в виде порошка, по мере продвижения образуется сварной шов, закрытый шлаковой коркой, которая после затвердения легко отделяется. Преимущество – более высокая прочность и высокое качество швов. Недостаток – производство швов только в нижнем положении, что ограничивает ее применение, особенно при монтаже констр. В настоящее время широкое распространение получила сварка порошковой проволокой, представляющей собой свернутую в трубочку стальную ленту, внутри которой запрессован флюс.

3) сварка в среде защитного газа. Сварку производят в среде CO₂, подаваемого гибким шлангом под давлением, который защищает расплавленный металл от кислорода и азота. Преимущества над сваркой под флюсом: 1) не нужны приспособления для удержания флюса=>можно варить в любом пространственном положении, 2) обеспечивается более глубокий провар и более высока прочность (на 15-20%). Недостатки: 1) возможность оттеснения газа ветром или сквозняком, что снижает защитное действие газа и ухудшает качество швов, 2) при сварке в замкнутых пространствах CO₂ заполняет объем и отравляет сварщика.

4) электрошлаковая (ванная). Применяется для сварки толстых элементов, свыше 20мм. свариваемые листы свариваются вертикально с зазором 20-40мм. Низ зазора ограничивается стальной подкладкой, бока – медными ползунами, охлаждаемыми проточной водой. По мере сварки автоматически подается электродная проволока.

5) Другие виды сварки (газовая, контактная и т.д.). Применяются реже.

Ручная электродуговая сварка производится высококачественными электродами с толстым покрытием – обмазкой. Электроды делятся на типы:

Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э60, Э70 (цифра – предел прочности на разрыв наплавляемого Me, А – повышенная пластичность лили высокое качество). В данный тип может входить несколько марок, отличающихся составом покрытия или проволоки.

Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом подбирают марку проволоки и флюса, в среде защитного газа – марку проволоки. Прочность наплавляемого Me зависит от применяемой электродной проволоки и должна соответствовать марке стали, группе констр. и климатическому району применения. В СНиПе даются марки флюсов, электродной проволоки и типов электродов для сварки определенных классов стали.

Типы сварных соединений:

1) стык – свариваемые детали приставляются одна к другой встык, и место их соединения проплавляется сварным швом.

2) внахлестку – одна деталь накладывается на другую и проваривается по отдельным граням или по всему контуру.

3) комбинированное – детали свариваются встык и для усиления привариваются детали внахлестку.

Типы сварных швов:

1. по конструкции шва

1) стыковые

2) угловые

а) нахлесточные (односторонние, двухсторонние)

б) тавровые (односторонние, двухсторонние)

в) соединение в угол

г) лобовые (торцевые)

д) фланговые

2. по назначению

1) по назначению

а) рабочие (расчетные, передающие усилия)

б) конструктивные (связующие)

3. по положению в пространстве при сварке

1) нижние (0°-60°)

2) вертикальные (60°-120°)

3) потолочные (120°-180°)

4. по протяженности

1) сплошные

2) прерывистые

5. по числу слоев, накладываемых при сварке

1) однослойные (однопроходные)

2) многослойные (многопроходные)

6. по месту производства

1) заводские

2) монтажные

7. по форме шва при сварке с обработкой кромок (более 5 мм по толщ)

1) V – образные

2) U – образные

3) X – образные

4) K – образные

8.Констуирование и расчет сварных соединений с угловыми швами.В обычных угловых швах (фланговых, лобовых), выполненных ручной сваркой, расчетная высота рабочего сечения d _ш принимается по биссектрисе угла сечения валика равной (без учета наплыва) d_ш, = 0,7 h_ш, где h_ш— толщина шва (по катету); в пологих швах — d_ш принимается по меньшему катету. В вогнутых швах за d_ш принимается фактическая толщина шва по биссектрисе. При глубоком проплавлении автоматической или полуавтоматической сваркой (или специальными электродами с тугоплавкими обмазками— ультракороткой дугой) принимаются большие величины рабочей толщины шва — вплоть до d_ш = h_ш. Распределение напряжений по длине швов (лобовых, фланговых) или при обварке по контуру принимается равномерным. Таким образом, напряжение в угловом шве определяется по формуле Здесь d_ш = bh_ш, где коэффициент b принимается равным: при ручной сварке b = 0.7; при полуавтоматической сварке b =0,8; при автоматической сварке и ультракороткой дуге (при однопро­ходной сварке) b =1. При прикреплении несимметричных профилей, например уголка (рис. 76), длины или площади швов должны быть так распределены, чтобы прикрепляемый элемент не получал дополнительного изгиба от эксцентриситета (площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента). Таким образом, при требуемой площади швов площадь большего шва равна площадь меньшего шва равна Во избежание пережогов при прикреплении фасонных профилей (уголков, швеллеров) наибольшая толщина углового шва принимается не больше здесь d —толщина прилегающей к соединению части профиля (например, полки уголка или стенки швеллера). а — прикрепление фасонных профилей; б — фланговые швы; в — прерывистые швы; г — нахлёстка с лобовыми швамиТолщины угловых швов должны быть по возможности унифицированы. Наиболее рационально иметь в конструкции не более двух размеров толщины (чаще всего 6 — 8 мм). Для того чтобы избежать чрезмерно длинных прикреплений, длине каждого флангового шва, передающего продольную осевую силу, огра­ичивается величиной 60 h_ш; наименьшая расчетная длина флангового или лобового шва принимается равной 40 мм или 4 h_ш в связи с резкой концентрацией напряжений в коротких швах (рис. 77, б). При малых усилиях могут применяться прерывистые угловые швы. Они нерациональны как по характеру их работы, так и по производственным условиям, но дают экономию наплавленного металла. Усилие передается на участки прерывистого шва поровну, Расстояние между участками прерывистого шва в сжатых элементах по условиям устойчивости сплачиваемых элементов должно составлять не более 15 d (где d — толщина самого тонкого элемента), в растянутых — не более 30 d (рис. 77, в). При простой нахлестке элементов, соединяемых двумя лобовыми швами, расстояние между швами с точки зрения уменьшения сварочных напряжений должно быть не менее 5 d

7.Констуирование и расчет сварных стыковых швов. Хорошо свареные в стык соединения имеют весьма небольшую концентрацию напряжений у начала наплава шва, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва.Различия разделки кромок соединяемых элементов не влияют на статическую прочность соединения и могут не учитываться.В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределения напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента(рис1), определяется по формуле:где N— расчетное усилие (с коэффициентом перегрузки); d_ш —рабочая толщина шва; l_ш — расчетная длина шва, равная фактической длине, если места зажигания и тушения дуги выведены за пределы сечения элемента,в противном случае l_ш = l — 10 мм, где l — ширина элемента; R^св —соответствующие расчетные сопротивления стыкового шва сжатию или растяжению.Для стыковых соединений, в которых невозможно обеспечить полный провар по толщине свариваемых элементов путем подварки корня шва или применения остающейся стальной прокладки в формуле следует вместо d_ш принимать 0,7 d_ш.Расчетное сопротивление стыкового соединения, выполненного автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой принимается: при сжатии соединения независимо от методов контроля R^св =R, при растяжении соединения, проверенного физическими методами контроля R^св =R, при растяжении соединения, не проверенными физ.методами контроля R^св =0,85R, при сдвиге соединения R^св _ср=Rср, где R и Rср-расчетные сопротивления основного металла.Если расчетное сопротивление сварки R^св меньше расчетного сопротивления основного металла R и в стыкуемом элементе нет запасов в напряжениях, рабочее сечение шва может оказаться недостаточным; тогда для увеличения длины шва его приходится делать косым(рис2). Косые швы с наклоном реза 2:1, как правило, равнопрочные с основным металлом и потому не требуют проверки; однако в отдельных случаях, когда необходимо снижение напряжений, например при вибрационной нагрузке, приходится рассчитывать и косые швы. В этом случае, разложив действующие усилия на направления перпендикулярно оси шва и вдоль шва, находим напряжения: перпендикулярно шву

вдоль шва

Дата добавления: 2015-09-01