Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 44

Однако этот тип соединения является основным при сварке давлением (контактной точечной ишовной) тонколистовых элементов.Угловые соединения, как правило, применяют в качестве связующих. Они не предназначены для передачи рабочих усилий. Ихвыполняют ручной дуговой, контактной и другими видами сварки.Тип сварного соединения наряду с общими конструктивными соображениями выбирают с учетом обеспечения равнопрочности соединения с основным металлом и технологичности изделия.Кромки разделывают в целях полного провара заготовок посечению, что является одним из условий равнопрочного сварного соединения с основным металлом. Форму и размеры элементов разделки (угол, притупление и зазоры) назначают из условий проплавления, обеспечения формирования корня шва (безнепроваров и прожогов) и минимального объема наплавленногометалла.

Выбор разделки кромок зависит от толщины соединяемых элементов, теплофизических свойств материала и видасварки.Выбор формы и размеров свариваемых элементов. Сварныеизделия, как правило, изготавливают из профилей, литых, кованыхи штампованных элементов. При проектировании сварных конструкций необходимо учитывать следующее:– количество и длина сварны х соединений должны быть минимальными, при этом следует отдавать предпочтение прямолинейным и непрерывным швам;254– форма и взаимное располо жение соединяемых элементовдолжны обеспечивать удобство доступа сварочного инструмента взону сварки;– необходимо избегать пере сечения швов в одном узле и сводить к минимуму количество наплавленного металла;− в зоне сварки не должно б ыть ступенчатых переходов потолщине (рис.

24.3), несимметрично расположенных элементов. Впротивном случае возможно разрушение конструкции в результатеконцентрации напряжений;– размеры сварных заготово к должны соответствовать возможностям их обработки в термических печах и на металлорежущих станках.абРис. 24.3. Сварка исходных заготовок различной толщины:а – при S/S1 < 3; б – при S/S1 > 3, при этом l > 5(S – S1); l′ < 3(S – S1)Указанным рекомендациям соответствуют элементы простойгеометрической формы: прямолинейные, цилиндрические, конические и полусферические с длинными прямыми, кольцевыми, стыковыми и тавровыми соединениями между ними.

При выборе сортамента материалов для изготовления элементов сварной заготовки следует отдавать предпочтение профилям и их сочетаниям. Приэтом необходимо стремиться к минимальному количеству типоразмеров и толщин свариваемых элементов.На рис. 24.4 показаны варианты сварных двутавровых и коробчатых балок из листового проката (рис. 24.4, а, б, в) и гнутых профилей(рис. 24.4, г, д). Более технологичными являются балки, выполненные255из гнутых элементов, так как при их использовании снижается массаизделия, уменьшается трудоемкость его изготовления вследствиесокращения числа элементов и объема сварочных работ.абгвдРис.

24.4. Варианты сварных двутавровых и коробчатых балокОсновным результатом рационального выбора формы и размеров соединяемых элементов является уменьшение массы сварныхизделий, трудоемкости и себестоимости их изготовления.Выбор вида сварки. Важнейшей задачей при проектированиисварных конструкций является правильный выбор вида сварки исходя из размера и формы соединяемых заготовок, типа сварногосоединения и расположения швов в изделии; возможности механизации и автоматизации процесса сварки.Назначение вида сварки в значительной степени определяетсясвариваемостью материала заготовок, степенью ответственностиизделия и производительностью сборочно-сварочного процесса.Так, для сварки толстолистовых конструкций из стали всех мароки некоторых цветных сплавов широко применяют дуговую и электрошлаковую сварки.

В производстве тонколистовых конструкцийиз сталей и цветных металлов для нахлесточных соединений наиболее распространены точечная и шовная контактная сварка. Изготовление конструкций из алюминиевых, магниевых, титановыхсплавов и высоколегированных сталей требует надежной защитызоны сварки от взаимодействия с газами атмосферы, которая обеспечивается в условиях дуговой сварки под флюсом, аргонодуговой, электронно-лучевой и диффузионной сварки.256Кроме того, при выборе вида сварки стремятся к снижениютемпературы и времени нагрева з.т.в., предотвращению химического взаимодействия между разнородными заготовками, а такжек уменьшению зоны нагрева и объема расплавленного металла.Поэтому при переходе от дуговой сварки к лучевой (лазерная,электронно-лучевая) и к сварке в твердом состоянии значительноуменьшается деформация сварных соединений.Выбор способа уменьшения сварочных деформаций и напряжений.

Изменения формы и размеров заготовок при сварке, вызываемые сварочными деформациями, приводят к снижению ихточности и назначению больших припусков на механическуюобработку резанием. Одновременно с развитием сварочных деформаций в изделиях образуются остаточные сварочные напряжения. Они представляют собой систему внутренних сил, находящихся в равновесии. В процессе последующей механическойобработки сварного соединения напряжения перераспределяются, что сопровождается упругими и пластическими деформациями в дополнение к деформациям, полученным ранее в процессесварки.

Например, в результате механической обработки резанием сварных заготовок с высоким уровнем остаточных напряжений могут произвольно изменяться размеры и форма изделия.Уменьшение сварочных деформаций и напряжений может бытьреализовано на этапах конструирования и изготовления заготовок.Конструктивные мероприятия. Деформации, возникающие врезультате поперечной и продольной усадок (рис. 24.5, а), можноуменьшить увеличением размеров заготовок под сварку на величину предполагаемой деформации. Угловая деформация можетбыть снижена уменьшением сечения шва за счет заменыV-образной разделки на U-образную (рис. 24.5, д, е), симметричным размещением направленного металла относительно центратяжести сечения шва заменой V-образной разделки на Х-образную(рис.

24.5, ж) или применением ребер жесткости (рис. 24.5, к).Технологические мероприятия. Деформации поперечной ипродольной усадок можно уменьшить за счет рациональной последовательности укладки швов (рис. 24.5, б). Угловая деформация (рис. 24.5, в и 24.6, а) может быть устранена или сниженапредварительным угловым изгибом заготовок перед сваркой (рис.24.5, г), жестким закреплением заготовок при сварке (рис. 24.5, з)и предварительным обратным прогибом балки (рис. 24.6, б). Примногопроходной сварке рекомендуется последовательно переходить с одной стороны сечения на другую сторону (рис. 24.7, а)257При сварке пространственных конструкций необходима рациональная последовательность укладки швов относительно центратяжести сварной балки (рис.

24.7, б). Для уменьшения напряженийпосле сварки стальных конструкций применяют высокий отпускпри 550…600 оС в течение нескольких часов.абвгдежзикРис. 24.5. Усадка и угловая деформация сварных заготовоки способы их устранения:а – продольная и поперечная усадки; , б – последовательность наложения швов;в, и – угловая деформация; г, з, к – способы уменьшения сварочных деформаций;д, е, ж – формы разделки кромок; α – угол предварительного изгиба; ∆пр и ∆п –продольная и поперечная деформации соответственно; 1–6 – последовательностьукладки швов258абРис. 24.6.

Деформация изгиба сварных заготовок и способы ее устранения:а – без предварительного прогиба; б – с предварительным прогибом:P – усадочная сила; f – прогиб3762а1584бРис. 24.7. Рациональная последовательность наложения сварных швов:а – при многопроходной сварке; б – при сварке пространственных конструкцийПолностью удалить сварочныедеформации, как правило, не удается, поэтому необходимо применятьправку сварных конструкций. Деформации изгиба после сварки можно исключить термической обработкой (горячей правкой) путем нагревазон, сокращение которых необходиРис. 24.8.

Термическая правка мо для исправления деформации, дотемператур термопластического созаготовки, претерпевшейдеформацию изгибастояния (рис. 24.8). При этом разов процессе наплавкигретые зоны претерпевают пласти259ческую деформацию, а после охлаждения – остаточное укорочение. Последнее обусловливает деформацию сварной заготовки,противоположную по знаку сварочной деформации.

Для уменьшения сварочных напряжений проводят прокатку или проковку сварных швов и околошовной зоны.Вопросы для самоконтроля1. Какие факторы влияют на свариваемость заготовок? Назовите мероприятия, повышающие качество сварных конструкций.2. Сформулируйте особенности технологии сварки плавлением заготовок из углеродистых и легированных сталей. Какиемероприятия способствуют повышению свариваемости этихсталей?3.

Оцените свариваемость высоколегированных коррозионостойких сталей. Какие виды и режимы сварки применяют при изготовлении конструкций из этих материалов?4. Какие виды сварки применяют для получения сварных соединений из цветных металлов и сплавов? Назовите технологические особенности изготовления конструкций из меди и еесплавов.5. Какие проблемы возникают при сварке технически чистогоалюминия и его сплавов?6. Сформулируйте технологические особенности сварки тугоплавких металлов. Какие дефекты наиболее часто возникают всварных соединениях из титановых сплавов?7.

Укажите общие принципы конструирования сварных заготовок. Какие условия должны быть выполнены при проектированиисварных конструкций?8. Назовите конструктивные и технологические мероприятия,способствующие повышению технологичности сварных заготовок.Какие конструктивные и технологические мероприятия снижаютсварочные напряжения и деформации?9. Какой вид сварки и тип сварного соединения целесообразныпри соединении половин бензобака легкового автомобиля из низкоуглеродистой стали толщиной 2 мм?260Лекция № 25.