Том 1. Прочность (1041446), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При стыковой контактной сварке, а также при стыковой сварке трением и холодным способом в соединении могут быть приняты те же допускаемые напряжения, что и в стыковых соединениях при сварке дуговым методом, при условии, если технологический процесс отработан и позволяет получить стабильные высокие механические свойства соединений. Для соединений, выполняемых точечной контактной и шовной сваркой, допускаемые напряжения среза в точке устанавливаются в зависимости от свойств металла и отработки технологического процесса. В точках и швах допускаемые напряжения среза для низкоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей могут быть приняты 0,4 от допускаемых напряжений [[т1 основного металла и 0,3 Ыр при отрыве. Для швов второй группы сталей допускаемые напряжения назначаются на основе специально проведенных экспериментов в условиях, соответствующих работе проектируемой сварной конструкции, видам соединений и т. д.
Аналогичным образом допускаемые напряжения назначаются на основе специальных экспериментов для соединения сталей первой группы при сварке холодным способом, трением, ультразвуком и другими специальными методами. Определение действительного распределен р ения нап яжений с учетом их концентрации в элементах и соеди инениях бывает трудным и б при оценке работы конструкции, нагруж женной статически, в ольшинстве случаев себя не оправдывает. Излагаемые ниже методы расчета пр очности ставят задачи .оценить несущую способность, т. е. допу и скаемое усилие для проектируемых объектов и соединении, не о р д п е еляя действительного распределения напряжении.
Проектант р у и инимает упрощенную схему напряженного состояния без учет р а концентрации напряже- бний которая для него становится руков д щ . у о я ей. Нес щая спосоность конструкции определяется или по р ру аз шающему напряжен коэффициенту запаса и,, или по напряжен жению а, вызываюниюо,ико а и., кото ый меньше п,. щему текучесть, и коэффициенту запаса п,„к р Расчеты проводятся на основе элементарных д мето ов сопротивления материала. его меБолее гл бокий анализ напряженного состояния, имеющ сто в сварных объектах, и определение коэффици ~ олее глу окий эффициептов концентраии напряжений в них осуществляются на базе теории упругости ции напряже и пластичности. Такие пути определения н р я нап яжений бывают необходимы при оценке прочности констру ц д р к ии по переменными для установления с позиций механики материалов нагрузками, з елиях т ещин, а также условий распространения возникших в изделиях тр .
при учете собственных напряжений, вызва р нных сварочным процессом. лнение к излагаемым Методы определения напряжении в дополн методам определения несущей способности будут рассмотрены в 2. Сварные соединения, выполненные дуговой сваркой С ществует несколько наиболее распростра т аненных способов У дуговой сварки. гиче- Р чная говая сварка является универсальным технологич- ским и оцессом. Этим способом сваривают констру т кпии во всех ским про пространственных положениях, из разных мар ок сталей, цветных сплавов в случаях, когда применение автоматических и полуав- томатич тических методов не представляется возможным, например при отсутствии требуемого оборудования, недостаточного о сво- ения технологического процесса. Соединения при автоматической и полуавтоматической сварке под слоем флюса, ф са разработанной Институтом электросварки им. Е.
О. Патона совместно с другими НИИ и заводами, широко применяются на заводах машиностроительной и строительной про- мышленности. Автоматической сваркой под флюсом сваривают из- делия с широким а ди пазоном изменения толщин, как правило, от 1 до 50 мм, иногда и более. автоматической и полуавтОматической дуговои.
Применение сварки в среде защ е защитного углекислого газа, разработанной ЦНИИТМашем, Институтом электросварки им. Е. О. Патона, (2.3) при сжатии при изгибе (2. 4) (2.5) где [о), — допускаемое напряжение при растяжении; 1о), — допускаемое напряжение при сжатии; г' — площадь поперечного сечения; Ю' — момент сопротивления сечения. В конструкциях со сварными соединениями в металле швов могут возникать напряжения двух родов: рабочие и связующие. Чтобы установить различие между рабочими и связующими напряжениями, рассмотрим несколько примеров.
На рис. 2.1, а изображены две полосы, соединенные стыковым швом. Полосы подвергаются растяжению. Очевидно, что при раз- МВТУ и другими организациями, непрерывно расширяется. Этим способом производится укладка швов во всех пространственных положениях, хорошо свариваются элементы малых, средних и больших (до нескольких десятков миллиметров) толщин из углеродистых, низколегированных и некоторых высоколегированных сталей.
Конструкции из аустенитных, мартенситных и ферритных жаропрочных, теплоустойчивых сталей, многих алюминиевых, титановых, медных, магниевых и других сплавов также успешно свариваются в среде защитных газов. Сварные соединения должны быть по возможности равнопрочными с основным металлом элементов конструкций при всех температурах во время эксплуатации, а также прн всех видах нагрузок (статических, ударных и вибрационных). Слабыми участками в сварных соединениях могут быть швы, зоны термического влияния и сплавления.
Зоной термического влияния называют участок основного металла, прилегающий к ~ивам, который в результате сварки изменяет механические свойства. Последнее обстоятельство особенно имеет место при сварке термически обработанных, а также нагартованных сталей и сплавов. Улучшение механических свойств сварных соединений достигается: 1) выбором рациональной конструктивной формы соединения; 2) применением рациональных методов сварки; 3) термической и механической обработкой сварных конструкций после сварки. Конструкции с равнопрочными сварными соединениями отвечают требованиям экономичности. Избыточная прочность сварного соединения по сравнению с целым элементом удорожает конструкцию и не улучшает условий ее эксплуатации.
Недостаточная прочность сварного соединения снижает несущую способность всей конструкции и не позволяет полностью использовать рабочие сечения ее элементов. Поэтому из условия равнопрочности расчетные усилия соединений определяют: при растяжении Р = 1п'1Р э1; Р =1о), Я, (2.б) при сжатии (2. 7) где э — толщина основного металла, так как усиление шва не учитывается; 1 — длина шва; 1о') — допускаемое напряжение растяжения сварного соединения; [а'), — допускаемое напряжение сжатия сварного соединения. Если Ь') = Ь), то сварной шов равнопрочен основному Р Р' металлу. При работе элементов из высокопрочных сталей наиболее слабым участком в сварном соединении оказывается не металл шва, а прилежащая к нему а) ф зона, которая в результате термического действия дуги или образования концентраторов напряжений может онаи) ф е) заться разупрочненной.
В таких случаях необходимо заменить расчет прочности швов расчеРис. 2.2. Очертания угловых швов: том прочности соединен — нормальное; б — выпуклое; в — вогнутое; е — НИЙ В ОСЛабЛЕННЫХ ЗО- с отношением катетов 1: 1,5; д — с отноп|ением Нак С уг1ЕтОМ ОСОбЕН катетов 1; 2; в — то же, с обработкой конца шва ностей механических свойств металла, его термической обработки и других факторов, зависящих от конкретных условий.
Если стыковой шов направлен под углом а к усилию (как правило, а = 45 ), то его следует считать равнопрочным основному элементу. Нахлесточные соединения. В нахлесточных соединениях швы называются угловыми. При ручной сварке угловые швы имеют различные очертания: нормальные, условно принимаемые очерченными в форме равнобедренного треугольника, выпуклые, вогнутые (рис. 2.2, а — в). Выпуклые швы нецелесообразны ни с технической, ни с эконо.
мической стороны. Они требуют больше наплавленного металла, вызывают концентрацию напряжений. Целесообразны швы, имеющие очертания неравнобедренных треугольников с отношением основания шва к высоте 1,5: 1; 2: 1 (рис. 2.2, г, д). В швах этого типа иногда производят механическую обработку концов, чтобы обеспечить плавное сопряжение наплавленного металла с основным (рис. 2.2, г).
Подобного рода при сварке элементов толщиной до 50 мм. Как правило, стыковые швы делают прямыми, т. е. направленными перпендикулярно действующим усилиям. Если элемент работает на растяжение, то допускаемое усилие в сварном стыковом соединении тпвы„как будет показано ниже, целесообразно применять в конструкциях, работающих при циклических нагружениях.
В широкой практике конструирования распространено применение угловых швов с нормальными очертаниями (рис. 2.2, а). Размер катета углового шва нормального очертания обозначают К. Угловые швы при сварке под слоем флюса получаются с более ,глубоким проплавлением, чем при ручной сварке. Их очертания показаны на рис. 2.3.. Расчетная высота шва зависит от глубины проплавления, от технологического процесса сварки. Она определяется величиной К11.
При ручной и многопроходной автоматической и полуавтоматической сварке р = 0,7; для двух- и трехпроходной полуавтоматической сварки р = 0,8; для двух- и трехпроходной автоматической сварки и однопроходной полуавтоматической сварки р = 0,9; для однопроходной автоматической и) ф сварки р = 1,1. Наименьшая толщина рабочих швов в машино- .— .д) строительных конструкциях 3 мм. Исключение со-' ставляют конструкции, в которых толщина самого металла меныпе 3 мм Рис. 2.3. Угловыс швы при сварке под Верхний предел толщины флюсом: ШВОВ НЕ ОграНИЧеи НО о — при Укладке «в лодочкУ»; б — при Укладке наклоненным электродом; в — с глубоким проприменение швов, у кото- плавленнем рых К ~ 20 мм, встречается редко.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
