Виды сварки типы сварных швов и соединений их расчет


5. Виды сварки, типы сварных швов и соединений, их расчет

В настоящее время все шире внедряются такие процессы, как электронно-лучевая, плазменная, ла­зерная и другие виды сварки. В основном используют сварку электродуговую, реже газовую и контактную.

Длинномерные швы в конструкциях (поясные швы балок, колонн и др.) выполняются в заводских условиях, как правило, автоматической сваркой под слоем флюса. Флюс защищает изделие от вредного воздействия окру­жающей среды на металл соединения. К недостаткам автоматической сварки можно отнести затрудни­тельность выполнения швов в вертикальном и потолочном положениях и в стесненных условиях, что ограничивает ее применение на монтаже.

Относительно короткие швы (приварка ребер, сварка узлов в решетчатых конструкциях и т.п.) выполняют полуавтоматической сваркой. При этом автоматически подается сварочная электродная проволока, а передвижение дуги по изделию производится вручную. Полуавтоматическую сварку сталь­ных конструкций чаще всего выполняют в среде защитного газа. В качестве защитного используют обычно достаточно дешевый углекислый газ СО2. Реже применяют сварку порошковой проволокой.

В ряде случаев используют ручную сварку качественными электродами, т.е. электродами с качественным покрытием (толстым покрытием). При руч­ной дуговой сварке оба главных рабочих движения — подача электродной проволоки и передвижение дуги по изделию — выполняются вручную. В этом случае сварочная ванна расплавленного металла защищена от вредного воздействия окружающей среды плавящимся и частично испаряющимся элек­тродным покрытием.

Электрошлаковая сварка представляет собой разновидность сварки плав­лением; этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Процесс сварки ведется голой электродной проволокой под слоем расплавленного шлака. Качество шва, выполняемого этим способом, получается очень высо­ким.

Ванная сварка, являющаяся разновидностью электрошлаковой, применя­ется в некоторых случаях при сварке арматуры большой толщины в желе­зобетонных конструкциях.

Виды сварных швов и соединений

Сварным швом (в дуговой сварке) называется конструктивный элемент сварного соединения на линии перемещения источника сварочного нагрева (дуги), образованный затвердевшим после расплавления металлом.

Сварным соединением является комплекс сварного шва и части основного металла, соединяемых элементов, прилежащего к шву.

Сварные швы. Сварные швы классифицируют по конструктивному признаку, назначению, положению, протяженности и внешней форме.

По конструктивному признаку швы разделяют на стыковые и угловые (валиковые).

Рис. Виды швов

Швы могут быть рабочими или связующими (конструктивными), сплошными или прерывистыми (шпо­ночными). По положению в простран­стве во время их выполнения они бы­вают нижними, вертикальными, гори­зонтальными и потолочными. Вертикальные, горизон­тальные и потолочные швы в боль­шинстве своем выполняются при мон­таже.

Сварные соединения. Различают следующие виды сварных соеди­нений: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые, или впритык (рис. 4.3).

Стыковыми называют соединения, в которых элементы соединяются тор­цами или кромками, при этом один элемент является продолжением другого (рис. 4.3,а). Стыковые соединения наиболее рациональны, так как имеют наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий, отличаются экономичностью и удобны для контроля. Толщина свариваемых элементов в соединениях такого вида почти не ограничена.

Соединениями внахлестку называются такие, в которых поверхности сва­риваемых элементов частично находят друг на друга (рис. 4.3,6). Эти сое­динения широко применяют при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (2—5 мм), в решетчатых и некоторых других видах конструкций. Разновидностью соединений внахлестку являются соединения с накладками, которые применяют для соединения элементов из профильного элемента и для усиления стыков.

Угловыми называют соединения, в которых свариваемые элементы рас­положены под углом (рис. 4.3,г).

Тавровые соединения (соединения впритык) отличаются от угловых тем, что в них торец одного элемента приваривается к поверхности другого (рис. 4.3,3).

Расчет сварных соединений

При расчете сварных соединений прежде всего необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы, соответствующие основному материалу конструкции.

Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или сжатие следует производить по формуле

,

где t - наименьшая толщина соединяемых элементов;

lw - расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2t, или полной его длине в случае вывода концов шва за пределы стыка.

При расчете сварных стыковых соединений элементов из стали с отно­шением Ru/γu > Ry, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, а также в конструкциях из стали с пределом текучести Run> 440 кН/мм вместо Rwy следует принимать Rwy/ γu , т.е. считать достижение предельного состояния по временному сопротивлению металла шва.

При отсутствии физических методов контроля расчетное сопротивление металла сварного соединения по нормам составляет Rwy = Q,85Ry. Для того чтобы соединение было равнопрочным основному элементу, длина шва дол­жна быть больше размера b, поэтому в соединении применяют косой шов. Косой шов с наклоном реза α при tgα = 2:1, как правило, равнопрочен с основным металлом и поэтому не требует проверки

Расчетное сопротивление при сдвиге соединения Rws = RS, где Rs — расчетные сопротивления основного металла на сдвиг.

Сварные стыковые соединения, выполненные без применения физических методов контроля качества, при одновременном действии в одном и том же сечении шва нормальных напряжений, σwx и σwy, действующих по вза­имно перпендикулярным направлениям х и у, и касательных напряже­ний τwxy, следует проверять по формуле:

Расчет соединений с угловыми швами. Разрушение сварных со­единений с угловыми лобовыми и фланговыми швами возможно как по металлу шва, так и по металлу границы сплавления. Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил следует рассчитывать на срез (условный) по двум сечениям (рис. 20):

Рис. 20. Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом: 1 - сечение по металлу шва; 2 - сечение по металлу границы сплавления по металлу шва (сечение 1).

N/f kf lw  Rwf wf c;

по металлу границы сплавления (сечение 2)

N/z kf lw  Rwz wz c,

где lw - расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

f и z - коэффициенты;

wf и wz - коэффициенты условий работы шва.

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва

;

по металлу границы сплавления

,

где Wf - момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва;

Wz - то же, по металлу границы сплавления.

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости расположения этих швов следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва

;

по металлу границы сплавления

,

где Jfx и Jfy - моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей;

Jzx и Jzy - то же, по металлу границы сплавления;

х и у - координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

При расчете сварных соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия

f  Rwfwfc и z  Rwzwzc,

где f и z - напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.

studfiles.net

Виды сварки, типы сварных швов и соединений, их расчет.

67 просмотров

Основной вид сварного соединения — электродуговая сварка, основанная на явлении возникновения электрической дуги между стальным стержнем (электродом) и свариваемыми стальными деталями. Электрическая дуга создает температуру более 1500 °С. При этой температуре происходит расплавление основного металла и металла электрода, в результате в зоне контакта образуется сварной шов, соединяющий свариваемые элементы.

Наряду с электродуговой сваркой широко применяют газоэлектрическую сварку. Ее преимущество по сравнению с электродуговой — высокая производительность, низкая стоимость, высокая температура (3200°С) и большая глубина провара.

Полуавтоматическая сварка заключается в том, что сварочный агрегат движется вручную, а процесс сварки остается автоматическим (подача припоя и флюса).Для сварки листов тоньше 3 мм применяют точечную (контактную) и валиковую электросварку, выполняемую на специальном сварочном оборудовании. Реже используют газовую сварку, основанную на расплавлении металла в зоне сгорания ацетилена в струе кислорода.

Сварной шов – это закристаллизовавшийся металл, который в процессе сварки находился в расплавленном состоянии.

Сварное соединение – ограниченный участок конструкции, содержащий один или несколько сварных швов.

Виды сварных швов

В зависимости от формы сечения сварные швы могут быть

  • стыковыми;
  • угловыми;
  • прорезными (электрозаклепочными).

В зависимости от характера сопряжения свариваемых деталей различают следующие виды сварных соединений:

  • стыковые соединения;
  • угловые соединения;
  • тавровые соединения;
  • нахлесточные соединения;
  • торцовые соединения.

Стыковым соединением называется сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями и размещенных на одной поверхности или в одной плоскости.

Угловым соединением называется сварное соединение двух элементов, размещенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев.

Тавровым соединением называется такое сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и присоединен к боковой поверхности другого элемента.

Нахлесточным соединением называется сварное соединение параллельно размещенных и частично перекрывающихся элементов.

Торцовым соединением называется такое сварное соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу.

При расчете сварных соединений необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы,  соответствующие  основному  материалу конструкции Расчет стыковых сварных соединений при действии осевой силы , проходящей через центр тяжести соединения, выполняют по формуле: , где t - наименьшая из толщин соединяемых элементов; lw - расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на , или  полной  его длине, если концы  шва выведены за пределы стыка (например, на технологические планки, см. рис.4.4,б); R - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений по пределу текучести  (см.СНиП II-23-81*, прил.5);   При отсутствии физических методов контроля расчетное сопротивление металла  сварного  соединения  по  нормам  составляет  .

students-library.com

Виды сварных швов и соединений

Сварным швом(в дуговой сварке) называется конструктивный элемент сварного соединения на линии перемещения источника сварочного нагрева (дуги), образованный затвердевшим после расплавления металлом.

Сварные швы классифицируются по конструктивному признаку, назначению, положению, протяженности и внешней форме.

По конструктивному признаку швы разделяют на стыковые и угловые(валиковые). Стыковые швы наиболее рациональны, так как имеют наименьшую концентрацию напряжений, но требуют дополнительной разделки кромок швы бываютV-,U-,X- иK-образные. ДляV- иU-образных швов, свариваемых с одной стороны, обязательна подварка корня шва с другой стороны для устранения возможных не проваров (рис.4.1), являющихся источником концентрации напряжений.

При автоматической сварке принимаются меньшие размеры разделки кромок швов вследствие большего проплавления соединяемых элементов (см. табл.4.1). Чтобы обеспечить полный провар шва, односторонняя автоматическая сварка часто выполняется на флюсовой подушке, медной подкладке или стальной остающейся подкладке.

При электрошлаковой сварке разделка кромок листов не требуется, но зазор в стыке принимают не менее 14 мм.

Угловыми швами, весьма часто применяемыми в конструкциях, являются поясные швы в балках и колоннах. Такими швами привариваются элементы конструктивного оформления (ребра, накладки), а также элементы в углах решетчатых конструкций и т.п. Угловые (валиковые) швы наваривают в угол,

образованный элементами, расположенными в разных плоскостях. Применяющаяся при этом разделка кромок изделий показана в табл. 4.1.

Угловые швы, расположенные параллельно действующему осевому усилию, называются фланговыми, а расположенные перпендикулярно –лобовыми.

Швы могут быть рабочими или связующими (конструктивными), сплошными или прерывистыми (шпоночными). По положению в пространстве во время их выполнения они бывают нижними, вертикальными, горизонтальными и потолочными (рис. 4.2.). Сварка нижних швов наиболее

Рис. 4.1. Виды швов.

а – стыковой шов в однопроходном стыковом соединении; б –стыковой шов с подваркой корня в однопролетном стыковом соединении; в – фланговый и лобовой швы в нахлесточном соединении; г – угловые швы в тавровом соединении; д – прерывистые (шпоночные) швы в нахлесточном соединении; 1 – подварка корня шва; 2 – лобовой шов; 3 – фланговый шов; 4- угловые швы; 5 - прерывистые или шпоночные швы

удобна, легко поддается механизации, дает лучшее качество шва, поэтому при проектировании следует рассматривать возможность выполнения большинства швов в нижнем положении. Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы в большинстве своем выполняются при монтаже. Они плохо

поддаются механизации, выполнить их вручную трудно, качество шва хуже, поэтому применение их в конструкциях ограничено.

Различают следующие сварные соединения: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (рис.4.3).

Стыковыминазываются соединения, в которых элементы соединяются торцами и один элемент является продолжением другого. Такие соединения наиболее рациональны, так как имеет наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий, экономичны и удобны для контроля.

Стыковые соединения листового металла выполняют прямым или косым швом.

Рис. 4.2.Положение швов в пространстве

1 – нижнее; 11 – вертикальное; 111 – потолочное; 1У – горизонтальное на вертикальной поверхности

Соединения внахлесткуназывают такие, в которых свариваемые элементы, частично находят друг на друга (рис.4.3,б). Эти соединения широко применяют для сварки листовых конструкций небольшой толщины (2-5 мм), в решетчатых и других видах конструкций. Разновидностью соединений внахлестку являются соединения с накладками с целью усиления стыков.

Соединения внахлестку с накладками просты, но менее экономичны по расходу металла и вызывают резкую концентрацию напряжений, поэтому их редко используют при переменных и динамических нагрузках, а так же при низкой температуре.

Угловыминазываются соединения, в которых свариваемые элементы расположены под углом (рис.4.3,г).

Тавровыесоединения отличаются от угловых тем, что в них торец одного элемента приваривается к поверхности другого (рис.4.3,д).

Во всех видах сварных соединений применяются угловые швы (валиковые). Только стыковые соединения выполняются с помощью стыковых швов.

Работоспособность сварного соединения зависит от его качества, т.е. минимального числа дефектов. Наиболее часто встречающимися дефектами

сварного соединения являются:

а) подрезы,представляющие собой углубления (канавки) в металле, идущими вдоль границы шва;

б) непровары- отсутствие оплавления между металлом шва и основным металлом. При этом в местах непроваров обнаруживаются тонкие пленки оксидов и шланговые включения;

в) шлаковые(неметаллические)включения– частицы шлака, не успевшие всплыть на поверхность шва до затвердения металла шва;

г) поры– области, заполненные газом, выделяющимся в процессе сварки;

studfiles.net

8. Сварные соед-я, их харак-ка. Виды сварки. Классиф-я сварных швов и соед-й.

В строительстве применяется главным образом электродуговая свар­ка: ручная, автоматическая, полуавтоматическая, а также электрошла­ковая. Реже применяется контактная и газовая сварка.

1. Ручная электродуговая сварка универсальна и широко распрост­ранена, так как может выполняться в любом пространственном положе­нии. Она часто применяется при монтаже в труднодоступных местах, где механизированные способы сварки не могут быть применены.

2. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом осу­ществляется автоматом с подачей сварочной проволоки d = 2—5 мм без покрытия. К недостаткам относится затруднительность выполнения этой свар­ки в вертикальном и потолочном положении и в стесненных условиях, что ограничивает ее применение на монтаже.

Для коротких швов с успехом применяется полуавтоматическая свар­ка шланговым полуавтоматом.

3. Электрошлаковая сварка представляет собой разновидность свар­ки плавлением; этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Качество шва, выполняемого этим спосо­бом, получается очень высоким.

4. Сварка в среде углекислого газа ведется голой электродной про­волокой d—1,4—2 мм на постоянном токе обратной полярности.

Различают следующие виды сварных соединений: стыковые, вна­хлестку, угловые и тавровые (впритык)

Стыковыми называют соединения, в которых элементы соединяются торцами или кромками и один элемент является продолжением другого.

Соединениями внахлестку называются такие, в которых поверхности свариваемых элементов частично находят друг на друга. Разновидностью соединений внахлестку являются соединения с накладками, которые применяют для соединения элемен­тов из профильного металла и для усиления стыков. Иногда стыковое соединение профильного металла усиливают на­кладками, и тогда оно называется комбинированным.

Угловыми называют соединения, в которых свариваемые элементы расположены под углом.

Тавровые соединения (соединения впритык) отличаются от угловых тем, что в них торец одного элемента приваривается к поверхности дру­гого элемента .

Сварные швы классифицируют по конструктивному признаку, назна­чению, положению, протяженности и внешней форме.

По конструктивному признаку швы разделяют на стыковые и угло­вые (валиковые).

В соответствии с формой разделки кромок швы бывают V, U, X и К-образные. Для V- и U-образных швов, свариваемых с одной стороны, обязательна подварка корня шва с другой стороны для устранения возможных непроваров , являющихся источни­ком концентрации напряжений.

Начало и конец шва имеют непровар и кратер, являются дефектны­ми и их желательно выводить на технологические планки за пределы рабочего сечения шва, а затем отрезать.

Угловые (валиковые) швы наваривают в угол, образованный эле­ментами, расположенными в разных плоскостях. Угловые швы, расположенные параллельно действующему осевому усилию, называют фланговыми, а перпендикулярно усилию — лобовыми.

Швы могут быть рабочими или связующими (конструктивными), сплошными или прерывистыми (шпоночными)'. По положению в про­странстве во время их выполнения они бывают нижними, вертикальны­ми, горизонтальными и потолочными (рис. 5.3). Сварка нижних швов наиболее удобна, легко поддается механизации, дает лучшее качество шва, а потому при проектировании следует предусматривать возмож­ность выполнения большинства швов в нижнем положении. Вертикаль­ные, горизонтальные и потолочные швы в большинстве своем выполня­ются при монтаже. Они плохо поддаются механизации, выполнить их вручную трудно, качество шва получается хуже, а потому применение их в конструкциях следует по возможности ограничивать.

studfiles.net


Смотрите также