Сварные соединения, достоинства и недостатки. Типы сварных швов. Расчёт стыковых швов.

1. Герметичность соединений.

2. Сравнительно высокая прочность (особенно по отношению к пайке и литью).

3. Снижение массы конструкции из-за меньших припусков на обработку, уменьшения количества нахлёсточных швов, отсутствия болтов и гаек.

4. Конструктивная и технологическая простота.

5. Высокая степень механизации и автоматизации процессов сварки.

6. Высокая производительность и низкая себестоимость работы.

Широкое распространение сварки ограничивается серьезными недостатками:

1. Существенное ограничение на перечень применимых конструкционных материалов. Свариваемость – одно из основных технологических свойств металлов. Хорошей свариваемостью обладают далеко не все из них.

2. Отрицательное влияние сильного нагрева на свойства материала в зоне шва:

— изменяется структура материала;

— снижается пластичность материала и выносливость конструкции;

— возникают внутренние напряжения в зоне шва из-за усадки материала при остывании.

3. Как следствие, склонность сварных узлов к короблению, особенно при несимметричных швах.

4. Нестабильность механических характеристик сварных швов, в большей степени при ручной сварке.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения:
На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше.
8952 — | 7227 — или читать все.

188.64.173.93 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)

очень нужно

Источник: studopedia.ru

Преимущества и недостатки различных видов сварки

Любой вид сварочных работ обладает своими достоинствами и недостатками по сравнению с другими.

К преимуществам газового способа сварки и резки относят дешевизну и простоту оборудования, дешевые расходные материалы (водород, пропан, метан, этилен, бензол, бензин, ацетилен), простой способ регулировки горения, возможность любого расположения горелки в пространстве, высокая технологичность, независимость от источников питания электрическим током.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность нагрева металла, широкие швы и широкая зона термического воздействия на свариваемые конструкции, низкая производительность, трудности в автоматизации процесса.

Преимуществами электродугового метода сварки являются высокая технологичность, широкие возможности для механизации или автоматизации, меньшая зона термического влияния по сравнению с предыдущим способом сварки, простота регулирования процесса, сравнительно дешевые расходные материалы (сварочные электроды), высокая производительность процесса.

Недостатками являются необходимость использования специальных сварочных преобразователей (выпрямителей, инверторов) и сварочных трансформаторов, энергозависимость от электрической сети или генераторов, необходимость предварительной подготовки кромок (разделка, зачистка, фиксация деталей).

К преимуществам электрошлаковой сварки относят: возможность сварки толстостенных деталей, отсутствие необходимости предварительной подготовки свариваемых поверхностей, меньший расход флюса сравнительно с дуговой сваркой, возможность применения электродов различной формы, улучшенная макроструктура сварного шва, высокая производительность, меньший расход электроэнергии, небольшая зависимость зазора от толщины металла, возможность использования данного способа для переплавки стали из отходов с целью получения отливок, возможность регулировки процесса в широком диапазоне сварочных токов 0,2. 300 А/кв.мм по сечению сварочного электрода, хорошая защита сварочной ванны от влияния воздуха, возможность получения швов переменной толщины за один проход.

Недостатками являются: сварка только в вертикальном положении (угол отклонения от вертикали не более 30 градусов), перемешиваемость металла электродов с основным металлом, крупнозернистая структура металла шва, необходимость применения специальной технологической оснастки (формирующие устройства, планки, стартовые карманы и т. п.), невозможность прерывания сварки до окончания процесса, так как при этом образуются дефекты, которые невозможно устранить.

Преимущества электронно-лучевого способа сварки следующие: высокий коэффициент полезного действия (до 90%) перехода кинетической энергии ускоренных электронов в тепловую энергию и высокая удельная мощность луча, высокая температура в зоне сварки (до 6000 градусов по Цельсию). Выделение теплоты только в зоне сварки, хорошее проплавление глубоких швов, фокусировка луча достигает значений до 0,001 сантиметра, возможность использования электронного луча для различных видов работ — сверления, сварки, фрезерования практически любых материалов, широкий диапазон толщин обрабатываемых заготовок от 0,02 до 100 мм, высокая степень автоматизации.

К недостаткам относятся наличие специального оборудования и высококвалифицированного персонала, наличие рентгеновского излучения и необходимость защиты обслуживающего персонала, снижение срока службы электронного катода в результате его высокого нагрева (до 2400 градусов).

Расчет на прочность сварных соединений

При расчетах на прочность сварных соединений предполагается, что напряжения в сечениях распределены равномерно.

Обычно сварные соединения нагружены силами, действующими параллельно плоскости контакта соединяемых деталей.

Расчет стыковых сварных соединений на прочность производят по номинальному сечению без учета утолщения швов в зависимости от вида действующих нагрузок (рис. 5).

Рис. 5. Сварные швы

Прямой сварной стыковой шов (рис. 5, а) растягивается (сжимается) постоянной силой F. Допускаемое усилие на шов определяют по формуле

где Lδ – площадь поперечного сечения шва, где высоту шва принимают равной толщине листа – δ, h ≈ δ[σ’p] – допускаемое напряжение на растяжение в самом шве.

При расчете на сжатие берут допускаемое напряжение на сжатие [σ’сж], которое обычно превышает допускаемое напряжение на растяжение (табл. 8).

Таблица 8. Допускаемое напряжение для основного металла

Нахлесточное соединение (рис. 5, б) может быть лобовым при перпендикулярном расположении силы F относительно шва, фланговым при параллельном расположении валика шва и комбинированным при наличии косых швов.

Угловое соединение двух деталей, свариваемые кромки которых расположены под любым углом (чаще 90°).

Тавровое соединение – соединение торцов одной детали с плоскостями других деталей.

Нахлесточное, угловое и тавровое соединения образуются угловым швом (рис. 5).

Соединение угловым швом сопровождается действием статической растягивающей силы F (рис. 5, б).

Рис. 6. Угловые соединения

Расчет угловых швов всех типов (выпуклых и вогнутых) производят на срез в опасном сечении 1–1, проходящем через биссектрису прямого угла (рис. 6; а, б) равнобедренного треугольника без учета выпуклости шва: со стороной К = δ. В этом сечении кроме касательных возникают и нормальные напряжения.

Площадь среза при длине шва, равной ширине полосы

где b1-1 = δcos45° ≈ 0,7δ.

Полагая, что усилие F распределяется равномерно по всей длине шва, допускаемое усилие для одностороннего шва

где δ – толщина листа, мм (или величина катета К); b – ширина листа (или длина шва), мм; [τ’ср] – допускаемое напряжение на срез шва (табл. 2).

При расчете на сжатие следует подставлять в формулу допускаемое напряжение на сжатие [σ’сж].

При расчетах на прочность (растяжение-сжатие) других сварных угловых соединений применяют ту же расчетную формулу, только вместо b подставляют суммарную длину всех швов L, и получаем:

где К = δ, мм; LΣ – суммарная длина всех швов; [τ’ср] – допускаемое напряжение на срез шва.

Суммарная длина шва LΣ = Σli – сумма всех отрезков сварного шва. Так, на рис. 5, а LΣ = L = b; на рис. 5, б суммарная длина шва LΣ = 2lф + la; на рис. 7, а – LΣ = 2l1 + 2l2 + 2B.

Рис. 7. Схема определения суммарной длины сварных швов

Учитывая возможные дефекты швов (непровары в начале и по длине, кратеры в конце шва), иногда наращивают фактическую длину отдельных швов на 5…10 мм для обеспечения прочности соединения.

При соединении конструкций фланговыми швами с деталями несимметричного профиля (уголки, швеллеры), привариваемых посредством косынок (рис. 7, б), общую длину швов l1 и l2 принимают равными произведению суммарной длины шва LΣ на размер, обратно пропорциональный расстояниям от фланговых швов до линии центров тяжести несимметричного профиля сечения детали:

Сущность, достоинства и недостатки ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Сущность процесса: Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Под действием теплоты дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую сварочную ванну. Капли жидкого металла с расплавляемого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защиту, вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги металл сварочной ванны затвердевает и образует сварной шов. Жидкий шлак по мере остывания образует на поверхности шва твёрдую шлаковую корку, которая удаляется после остывания шва (рисунок 1).

Рис.1 Схема процесса ручной дуговой сварки покрытым электродом

Основные преимущества данного способа сварки:

§ возможность сварки во всех пространственных положениях и в условиях монтажа;

§ относительная простота, надежность и мобильность оборудования сварки;

§ возможность сварки различного спектра металлов (углеродистые стали, цветные металлы, медь и т. д.) и толщин;

Допускаемое напряжение для сварных швов

При расчете машиностроительных конструкций из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей допускаемые напряжения для сварных швов при статических нагрузках принимают в зависимости от допускаемого напряжения на растяжение основного металла [σp] (табл. 2).

Значение [σp] получают из зависимости

где σт – предел текучести для основного металла (свариваемых деталей), МПа; [n] – коэффициент запаса прочности, [n] = 1,3…1,6 для низкоуглеродистых сталей, [n] = 1,5…1,7 для низколегированных сталей. Меньшие значения [n] рекомендуются для малоответственных соединений и при легких режимах работы, а большие – в ответственных соединениях и при тяжелых условиях работы (табл. 9).

Таблица 9. Предел текучести для основного металла (σт) (выборка)

Пример. Определить длину фланговых швов, обеспечивающих прочность соединения равнополочного (равнобокого) уголка и косынки (рис. 7, б), если размеры поперечного сечения уголка (его профиль): а) 70х70х6, б) 50х50х4; материал – сталь СтЗ. Сварка ручная электродом Э42.

Вычисление

По таблице справочника для равнополочного (равнобокого) уголка профиля 70х70х6 принимаем b = 70 мм, t = 6 мм, SL = 813 мм2 ,

Сx = 19,3 мм.

Вычисляем допускаемое напряжение при растяжении основного материала, принимая по табл. 5 для стали СтЗ σт = 225 МПа и [n] = 1,45:

Исходя из уравнения прочности уголка на растяжение σр = F/SL≤[σр], определяем допускаемое значение растягивающей силы:

По этой силе производим вычисление условий равнопрочности уголка на растяжение и шва на срез.

С помощью табл. 4 вычисляем допускаемое напряжение шва при срезе:

Из уравнения прочности швов определяем их суммарную длину, принимая k = t = 6 мм:

По формулам

при b = 70 мм и Cx = 19,3 мм определяем l1 и l2:

Учитывая возможность технологических дефектов сварки, окончательно принимаем l1 = 240 мм, l2 = 100 мм.

Основные плюсы и минусы сварки в защитных газах

Специфическая среда оказывает значительное влияние на конечный результат работ. Так, свойства дуги и характеристики шва будут заметно отличаться от аналогичных показателей электрической сварки. При этом большую роль играет тип используемого газа.

Например, аргон позволяет создать фигурный шов за счет мягкости дуги. А гелий применяют тогда, когда необходимо, чтобы место сварки было практически незаметно, а также при обработке тонких листов металла. Однако гелий расходуется менее эффективно из-за своего низкого веса.

Когда необходимо соблюсти баланс между экономичностью и незаметностью шва, применяют углекислый газ. Он, к слову, является практически универсальным. С его помощью можно произвести сварку изделий из практически любых сплавов.

Стоит заметить, что тип газа не оказывает никакого влияния на выбор электрода. Он может быть как плавящимся, так и нет. Однако из-за высокой степени опасности газов следует не забывать о повышенной осторожности во время процесса сварки.

Итак, общие преимущества данной технологии:

• высокое качество швов;
• универсальность в плане обрабатываемых материалов и их толщины;
• независимость результата от пространственного положения;
• визуальный контроль шва во время его образования;
• нет необходимости засыпать и убирать флюс, шлак;
• оперативность;
• возможность автоматизации;
• дешевизна.

Существуют и недостатки сварки в защитных газах. Так, к ним стоит отнести наличие световой и тепловой радиации дуги. От данных негативных факторов следует надежно защищать оператора, что требуется дополнительных финансовых затрат. А вот ремонт таких сварочных аппаратов в целом ничем не отличается от других.

теперь является авторизованным Сервисным Центром компании LEEK. Мы ремонтируем стабилизаторы напряжения любой модели по гарантии и на платной основе.

Скоро наша откроет сервисный центр в Санкт-Петербурге!

Уважаемые клиенты! Вот мы и перешли отметку в 40000 заказ. За более чем 6.5 лет каждодневной работы, мы отремонтировали в общей сложности около 40 000 единиц сварочного оборудования различных типов и производителей. Мы благодарны Вам за выбор нашей . Каждый день мы плодотворно трудимся, чтобы оказать Вам услуги максимально качественно и быстро. Бывают у нас и ошибки, но мы всегда стараемся идти на встречу клиенту.

Источник: welding-zone.ru