Виды сварных соединений
В зависимости от взаимного расположения отдельных элементов каркаса различают следующие виды сварных соединений: стыковые, нахлесточные, тавровые, угловые (комбинированные). В стыковых детали и стыковой шов располагаются в одной плоскости. Во всех других применяют валиковые (угловые) швы, которые заполняют угол, образованный свариваемыми деталями. Угловой шов называется фланговым, если его направление параллельно действующему усилию, и лобовым, если его направление перпендикулярно направлению усилия.
Большое распространение при сварке листов имеет стыковой вид сварных соединений, особенно рациональный из-за незначительной концентрации напряжений и достаточной надежности. Форма стыковых швов и разделка кромок при различной толщине стыкуемых элементов зависит от вида сварки и регламентируется соответствующими ГОСТами. Для всех видов сварки стыковой шов при сжатии принимается равнопрочным основному металлу. В стыковых соединениях, работающих на растяжение и изгиб, шов принимают равнопрочным основному металлу лишь при физических методах контроля: ультразвуковой дефектоскопии, магнитными методами, просвечивании гамма-лучами, рентгеновскими лучами.
Стыковые сварные соединения более экономичны, чем внахлестку. Однако при этом последние не требуют разделки кромок и особенно распространены при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (2...5 мм) и в решетчатых конструкциях.
Швы сварных соединений
По назначению швы могут быть рабочими, подлежащими расчету на прочность, и связующими, назначаемыми конструктивно. Обычно применяют непрерывные швы, в некоторых случаях связующие швы допускается делать прерывистыми. По месту изготовления их делят на заводские и монтажные, по количеству слоев, наложенных при сварке, на однозаходныe и многозаходные. По положению в пространстве при выполнении сварки различают швы нижние горизонтальные, вертикальные, потолочные. Наиболее удобными и легко поддающимися механизации являются нижние швы и «в лодочку». На заводах применяют кантователи, обеспечивающие оптимальное положение конструкций при сварке. На монтаже вертикальные, горизонтальные швы при малой их протяженности, а также потолочные швы выполняют ручной сваркой. Особенно трудно наложение потолочных швов и их желательно избегать.
Дефектами швов могут быть внутренние концентраторы напряжений - газовые поры, шлаковые включения и т. д. Стыковые швы, работающие на сжатие или сдвиг, менее чувствительны к внутренним дефектам и для них достаточны обычные (визуальные) способы контроля - осмотр, обмеры, проверка непроницаемости водой, керосином, сжатым воздухом.
Исследованиями последних лет установлено, что за нормативное сопротивление угловых швов может быть принят предел прочности наплавленного металла. Расчет ведется на условный срез по расчетным сопротивлениям Rwf (по металлу шва) и Rwz (по металлу границы сплавления). Чем ниже прочность свариваемой стали и чем выше качество шва, тем чаще более опасным является сечение по металлу границы сплавления. Необходимость расчета по двум сечениям вызвана стремлением к экономии наплавленного металла за счет применения высокопрочных сварочных материалов.
В качестве основного размера поперечного сечения углового шва принимается величина kf - катет вписанного в поперечное сечение шва равнобедренного прямоугольного треугольника. Для уменьшения влияния возможных непроваров минимальное значение kf принимается от 4 до 10 мм в зависимости от вида сварки, предела текучести металла, толщины более толстого из свариваемых соединений. Максимальная толщина угловых швов ограничивается во избежание пережога данных элементов и принимается kf = l,2t, где t - наименьшая толщина свариваемого такой составной части. Для уменьшения количества наплавленного металла соотношение катетов принимают, как правило, 1:1. В конструкциях, работающих под воздействием динамических и вибрационных нагрузок, а также эксплуатируемых в условиях холодного климата, для уменьшения концентраций напряжений целесообразно применять пологие швы с плавным переходом к основному металлу или швы вогнутой формы.
Направление силовых линий в лобовых швах изменяется резко, их разрушение происходит хрупко под совместным воздействием растяжения изгиба и среза. Большое значение имеет также концентрация напряжений в корне шва из-за наличия щели между сварными соединениями. Большие концентрации напряжений возникают также в начале и в конце шва, поэтому расчетная длина флангового или лобового шва должна быть не менее 40 мм и не менее 4 kf.
С целью уменьшения неравномерности распределения напряжений накладки делают ромбовидной формы со скосами. Если длина фланговых швов недостаточна или в соединении требуются широкие накладки, то применяют прорезные элементы.
Сварные соединения, в которых имеется несколько швов - фланговых, лобовых, стыковых, называют комбинированными.
|
