Файл: Заплетохин, В. А. Соединения деталей приборов [пособие].pdf

По расположению относительно направления приложенной

статочной ширине соединяемых деталей, когда необходимо увеличить рабочую длину сварпого шва.

Рис. 29.

Если сварку нельзя произвести угловыми швами по наружным кромкам, то соединение внахлестку может быть осуществлено запол­ нением наплавленным металлом отверстий или прорезей в одной из деталей. Прорезной шов (рис. 29,5) обычно располагается парал­ лельно направлению приложенного усилия. Проплавной шов (рис. 29, е) является разновидностью прорезного, толщина проплав­

ляемого верхнего листа в этом случае должна быть не более 12 мм. Пробочные швы (рис. 29, ж) часто применяют в комбинации с дру­

гими швами для повышения плотности соединения.

в зависимости от толщины соединяемых деталей. Для тонколистовых деталей применяют угловое соединение с отбортовкой (.рис. 30, а).

Угловые соединения без скоса кромок (рис. 30, б) сваривают обычно односторонними или двусторонними угловыми швами. При больших толщинах деталей угловые соединения могут быть подготовлены перед сваркой со скосом одной кромки (рис. 30, в), с двумя скосами одной кромки (рис. 30, г) и со скосом двух кромок (рис. 30, д).

38

В тавровых соединениях применяют детали без скоса кромок

(рис. 31, я), со скосом одной кромки (рис. 31,6) и с двумя скосами одной кромхш (рис. 31, в).

Следует отметить, что конструктивные особенности сварных соединений и дефекты сварных швов (шлаковые включения, газовые

катета поперечного сечения шва.

В тавровых соединениях концентрацию напряжений можно умень­ шить применением скосов кромок, обеспечивающих более плавный переход от наплавленного металла к соединяемым деталям.

Р а с ч е т на п р о ч н о с т ь с в а р н ы х шв о в . Общим исход­ ным условием расчетов на прочность является условие равнопроч­ ное™ сварного шва и соединяемых деталей. Допускаемые напряже­ ния для сварных швов выбирают в зависимости от допускаемых напряжений основного материала с учетом технологии сварки и ха­ рактера действующих нагрузок. Если соединение работает при дей­ ствии переменных нагрузок, то расчет производится по формулам статического нагружения при пониженных значениях допускаемых напряжений. Коэффициент понижения допускаемых напряжений для стыковых швов без изменения знака нагрузки Кст = 1, а при знако­

переменных нагрузках

взятых со своими знаками.

Расчеты на прочность зависят от расположения шва по отноше­ нию к действующему усилию и формы поперечного сечения сварного шва. Существенное значение для расчета имеет вид сварного шва (стыковой или угловой).

Расчеты строят на следующих допущениях.

1.Усилия распределяются равномерно по длине сварного шва.

2.Возникающие напряжения распределяются равномерно по по­ перечному сечению шва.

39

3. Все формы подготовки кромок считаются равноценными. Составленные уравнения прочности для различных расчетных схем обычно решаются относительно расчетной длины шва. С учетом непровара шва из-за недостаточного прогрева деталей на краях полученная расчетная длина шва 1Р должна быть увеличена на

10—15 мм. Действительная рабочая длина сварного шва будет

I — /р 10 -i—15 .мм.

Стыковые швы в зависимости от направления приложенной силы могут испытывать деформацию растяжения или сжатия. Стыковой шов, работающий на растяжение от действия силы Q (рис. 32,а), рас­

считывают по нормальным напряжениям

где [о] р — допускаемые Напряжения для сварного шва на растяже­

ние. Если стыковой шов работает на сжатие, то в формулу (1.37) сле­ дует подставить допускаемые напряжения на сжатие [а] 'сж.

При определении площади разрыва F за расчетную высоту шва

следует принимать толщину более тонкого листа

Если стыковой шов, например, в тавровом соединении подвержен совместному действию растягивающей силы и изгибающего момента (рис. 32,6), то сварной шов рассчитывают ио суммарным нормаль­ ным напряжениям

Sll

где W = 6Р ; F == Slp.

Распределение напряжений в угловых швах весьма сложно, поэто­ му угловые швы представляют упрощенной схемой. Угловые швы

40

(лобовые и фланговые) рассчитывают на срез по критическому сечению, определяемому расчетной высотой шва. Расчетная высота сечения для различных профилей угловых швов показана на рис. 28.

Для углового шва с нормальным профилем соединения внахлестку (рис. 33, а) это опасное сечение совпадает с биссектрисой прямого

угла, поэтому

Расчетные касательные напряжения среза в угловом шве опре­ деляются уравнением прочности

Комбинированные угловые швы рассчитывают также на срез по аналогичным уравнениям прочности, исходя из предположения равномерного распределения нагрузки между лобовым и фланговыми швами.

Угловые швы в тавровых соединениях рассчитывают как лобовые, если сила действует перпендикулярно плоскости расположения швов, пли как фланговые, если сила действует параллельно швам.

При совместном действии на угловые швы изгибающего момента М„ и силы Q (рис. 33, б) расчет ведется по суммарным касательным

напряжениям

катетом шва, однако он не должен превышать 1,25, где 5 — наимень­ шая толщина соединяемых деталей.

Прорезные, проплавные и пробочные швы рассчитывают также на срез с учетом геометрических размеров отверстий или прорезей.

41

С оединения контактной сваркой

Электрическая контактная сварка осуществляется зажимом соединяемых деталей двумя медными электродами, обеспечивающими местный нагрев деталей при подаче тока. За счет давления, прило­ женного к электродам, и местного нагрева образуется сварочная точ­ ка, поэтому такая сварка называется точечной. При замене электро­

дов роликами, получающих принудительное вращение, образуется сварочный шов, и тогда сварка называется шовной или роликовой.

Благодаря местному и кратковременному нагреву деталей точеч­ ная сварка обеспечивает точность соединения и не вызывает короб­ ления.

Точечной сваркой соединяют листовые детали суммарной толщи­ ной от десятых долей миллиметра до 20 мм. Свариваемые листы могут быть различной толщины с соотношением до 1:3. Минималь­ ная толщина листа в соединениях точечной сваркой 0,1 мм. Точечной сваркой можно собрать пакет из трех деталей разной толщины, более толстую при этом следует устанавливать в середине.

При конструировании деталей коробчатой формы необходимо учи­ тывать возможность свободного подвода электрода к месту сварки

(рис. 34).

ъ*го

а/Ъ«2

К\\

Рис. 34.

С помощью точечной сварки хорошо соединяются детали из угле­ родистых и легированных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, латуней и бронз.

Р а с ч е т с о е д и н е н и й т о ч е ч н о й с в а р к о й . Прочность соединения зависит от диаметра сварной точки, работающей на срез пли разрыв.

42

Уравнение прочности сварной точки на срез (рис. 35):

Q

Уравнение прочности сварной точки на разрыв (вырывание свар­ ной точки из основного материала по периметру ее ядра):

Допускаемые напряжения для сварной точки [т]' выбирают в за­ висимости от допускаемых напряжений на разрыв основного мате­ риала по соотношению

Рис. 35.

Приравнивая уравнения (1.43) и (1.44), получим условие равнопрочности сварной точки срезу и разрыву:

Соединения точечной сваркой выполняют внахлестку или с на­ кладками, чаще всего многоточечными: однорядными или многоряд­ ными.

Благодаря повышенной жесткости сварных точек и отсутствию текучести в многоточечных сварных соединениях усилия между свар­ ными точками распределяются неравномерно. Многоточечное соеди­ нение при действии нагрузки начинает разрушаться со среза крайних точек, поэтому равнопрочным соединением будет двухрядное с рас­ положением рядов сварных точек перпендикулярно направлению приложенного усилия. Исследования показали, что в трехрядном соединении крайние точки испытывают перенапряжение в сравнении со средними на 41 %, а в четырехрядном — на 81 % •

При расчетах многоточечных сварных соединений (рис. 36) диа­ метр сварной точки выбирают в зависимости от толщины более тон­

43