Донбасская национальная академия строительства и архитектуры ЛЕКЦИЯ 5 Работа и расчет сварных соединений. Конструктивные требования к сварным соединениям
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 5. 1. Достоинства и недостатки сварных соединений Достоинства: Øвысокая прочность и надежность; Øпростота выполнения; Øвысокий уровень механизации и автоматизации процессов сварки; Øэкономия металла в сравнении с болтовыми соединениями (из-за отсутствия ослаблений и промежуточных деталей). Недостатки: Øдля выполнения сварного соединения нужно специальное оборудование; Øостаточные деформации и напряжения в результате неравномерного нагрева и охлаждения металла; Øзначительная концентрация напряжений вблизи швов и в швах, что уменьшает прочность при повторных и вибрационных нагрузках.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 5. 2. Классификация сварных швов и соединений По конструктивным признакам различают сварные швы: Ø стыковые; Ø угловые; Ø прорезные. Стыковыми швами соединяют элементы, которые расположены в одной плоскости (рис. 5. 1. ) Эти швы создают наименьшую концентрацию напряжений, но при соединении элементов значительной толщины, для обеспечения полного провара, необходима дополнительная обработка граней (кромок).
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Рис. 5. 1. Стыковые швы
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Угловые швы образуются при наплавлении металла в угол между гранями элементов (рис. 6. 2. ). Швы, параллельные линии действия усилия, называют фланговыми, а перпендикулярные – лобовыми. Фланговые швы Лобовые швы Рис. 5. 2. Типы угловых швов Угловые швы создают значительную концентрацию напряжений. Прорезные швы образуются при заполнении металлом прорезей и отверстий в элементах, которые соединяются. К этому виду принадлежат электрозаклепки, которые образуются благодаря проплавлению насквозь одного из элементов.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры По назначению швы разделяют на: Ø рабочие (расчетные), которые передают усилия близкие к несущей способности соединяемых элементов; Ø конструктивные, которые используют для фиксации элементов. По протяжности различают швы: Ø сплошные; Øпрерывистые По положению в пространстве во время сварки швы разделяют: Ø на нижние (рис. 6. 3. (І)); Ø вертикальные (рис. 6. 3. (II)); Ø потолочные (рис. 6. 3. (III)).
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Рис. 5. 3. Положение швов в пространстве: І– нижнее; ІІ – вертикальное; ІІІ – потолочное.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Виды сварных соединений: Øстыковые, которые выполняют посредством стыковых швов Øтавровые и угловые соединения, которые выполняются угловыми швами; Øвнахлестку (внапуск), которые образуют с помощью угловых швов
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 5. 2. 1. Расчет стыковых соединений Задача расчета – обеспечить необходимую прочность шва. При действии осевых усилий (N) напряжения в шве проверяют по требованиями СНи. П II-23 -81* п. 11. 1. где : tmin – наименьшая толщина элементов, которые соединяются; lw – расчетная длина шва, которая равняется его геометрической длине lw = l при наличии временных выводных планок, или lw = l-2: tmin в других случаях; Rwy – расчетное сопротивление металла шва. Его значения принимают по рекомендациям норм (таблица 3 СНи. П II-23 -81*): Rwy = Ry – для сжатия ; Rwy = Ry – для растяжения при наличии физических методов контроля качества шва; Rwy = 0, 85 Ry – для растяжения и изгиба без физических методов контроля качества шва.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Если конструкция рассчитывается с допущением пластических деформаций, то вместо Rwy нужно применять расчетное сопротивление металла шва по пределу прочности Rwu с коэффициентом надежности, который используется при расчетах по временному сопротивлению u =1, 3. Rwu = Rw (расчетное сопротивление по пределу прочности) – при наличии физических методов контроля. Если напряжения в шве превышают характеристики прочности металла шва, то принимают косой стыковой шов. Угол закладки шва принимают 1: 2. Такое соединение при правильном подборе материалов для сварки и полном проваре толщины элементов не нуждается в расчете.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры При действии на шов изгибающих моментов: Расчет шва на срез выполняют по средним значениям касательных напряжений: Расчетное сопротивление металла шва на срез равняется расчетному сопротивлению металла на сдвиг. При одновременном действии нормальной силы и изгибающего момента напряжение:
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Когда в соединении одновременно действуют нормальные (от осевых усилий и момента) и касательные напряжения (от поперечных усилий), то проверка выполняется по приведенным напряжениям: где: 1, 15 – коэффициент, который учитывает изменение прочности материала при сложном напряженном состоянии.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Основные конструктивные требования к стыковым соединениям Ø Правильный подбор материалов для сварки ( табл. 55 СНи. П II-23 -81*); Ø Полный провар толщины соединяемых элементов, для чего используют подваривание корня шва или сварку на остающейся металлической подкладке. Эти способы чаще всего применяют при сварке в условиях монтажа. Ø Использование механизированных способов сварки, которые дают наилучшее качество шва. Ø При динамических нагрузках наплывы металла шва, которые выступают за пределы поверхности соединяемых элементов, рекомендуется снимать механической обработкой. Ø Использование временных технологических выводных планок при сварке листовых элементов.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 5. 2. 2. Соединения с помощью угловых швов Соединения угловыми швами выполняется: Ø внахлестку (внапуск); Ø в тавр; Ø в угол, посредством накладок. Соединения могут быть выполнены швами: Ø фланговыми; Ø лобовыми; Ø сочетанием фланговых и лобовых.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 5. 2. 2. 1. Соединения внахлестку Рис. 5. 4. Распределение напряжений в угловых швах
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры В соединении на фланговых швах характер распределения напряжений как по ширине соединения, так и по длине – неравномерный (рис. 5. 4. ). Основная часть усилия передается вблизи концов шва и при длинных фланговых швах их средняя часть не участвует в передаче усилий. Разрушение швов происходит от концов к середине. Лобовые швы передают усилие по ширине соединяемых элементов более равномерно. Наибольшая концентрация напряжений наблюдается в корне шва возле щели. Уменьшить напряжение можно увеличением глубины провара или путем выполнения пологих (рис. 5. 5. (а)) и вогнутых швов (рис. 5. 5. (б)). Рис. 5. 5. Методы уменьшения концентрации напряжений в угловых швах
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Еще одним путем уменьшения концентрации напряжений в лобовых швах является механическая обработка элементов с целью обеспечения плавного перехода от одного элемента к другому (рис. 5. 6). Рис. 5. 6. Уменьшение концентрации напряжений механической обработкой Разрушение фланговых и лобовых швов может происходить: Ø по металлу шва (рис. 5. 7 сечение 1 -1); Øпо металлу границы сплавления (рис. 5. 7 сечение 2 -2). Рис. 5. 7. Разрушение угловых швов
Скачать презентацию Донбасская национальная академия строительства и архитектуры ЛЕКЦИЯ 5
Лекция_5_2010.ppt