Конструкция и расчет сварных соединений

Цель работы: ознакомиться с основами технологического процесса получения сварных соединений, видами соединений, типами сворных швов и методами расчета.

Технические средства: чертежи сварных соединений.

Исходные данные: задание.

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Общие сведения

Сварка - это технологический процесс соединения металлических деталей, основанный на использовании сил молекулярного сцепления и происходящий при сильном местном нагреве их до расплавленного (сварка плавлением) или пластического состояния с применением меха­нического усилия (сварка давлением). Она является одним из самых рас­пространенных современных прогрессивных способов получения раз­личных машиностроительных, строительных и других конструкций. Сваркой изготовляют станины, рамы и основания машин, корпуса ре­дукторов, зубчатые колеса, шкивы, звездочки, маховики, барабаны, фермы, балки, колонны, паровые котлы, цистерны, различные резер­вуары, трубы, корпуса речных и морских судов и т. п.

Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали, называется сварным швом.

В настоящее время освоена сварка всех конструкционных сталей (включая высоколегированные), чугуна, медных, алюминиевых и других сплавов цветных металлов, а также некоторых пластмасс.

По сравнению с клепаными и литыми сварные конструкции обеспе­чивают существенную экономию металла и значительно снижают тру­доемкость процесса изготовления. Применение сварки особенно целесообразно при изготовлении конструкций сложной формы, отдельные детали ко­торых получают прокаткой, ковкой, штамповкой и отливкой.

К недостаткам сварных конструкций относятся: появление оста­точных напряжений в свариваемых элементах после окончания процесса сварки, коробление, плохое восприятие переменных и особенно вибра­ционных нагрузок, сложность и трудоемкость контроля качества сварных швов.

Целесообразность применения свар­ки при изготовлении деталей машин устанавливают в каждом отдельном случае на основании конструктивных и экономических показателей с учетом технологических возможностей предприятия.

Из большого разнообразия существующих видов сварки в машино­строении применяют: ручную дуговую сварку плавящимся электродом, автоматическую дуговую сварку плавящимся электродом под флюсом, электрошлаковую сварку и контактную сварку — стыковую, шовную и точечную. Первые три способа относятся к сварке плавлением, по­следний — к сварке плавлением или давлением.

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом, при которой подача электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок осущест­вляются вручную. Нагрев производится электрической дугой между из­делием и электродом. Электрод, расплавляясь при сварке, служит при­садочным материалом для образования сварного шва. При данном способе возможна сварка стальных деталей толщиной 1...60 мм и бо­лее. Этот вид сварки применяют для конструкций с короткими и не­удобно расположенными сварными швами, а также в единичном производстве.

Автоматическая дуговая сварка плавящимся электродом под флю­сом, при которой подача электрода и перемещение дуги вдоль свари­ваемых кромок механизированы. Дуга горит под слоем сварочного флюса. В состав флюса входят шлакообразующие, легирующие и раскислительные составляющие, благодаря чему этот вид сварки обеспечи­вает высокую производительность процесса и высокое качество шва. При нем возможна сварка деталей толщиной 2... 130 мм и более. Этот вид сварки экономически наиболее целесообразен при непрерывных прямолинейных и кольцевых швах значительной протяженности и осо­бенно в крупносерийном и массовом производстве различных конструк­ций.

Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой для на­грева металла используется теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Этот способ является

самым производительным для сварки стальных листов толщиной 40...50 мм. Эффективность сварки возрастает с увеличением толщины свариваемых листов. Этим способом сваривают стальные и чугунные изделия толщиной до 1 м и выше, как, например, станины прокатных станов, прессов, молотов и т. п.

Стыковая контактная сварка основана на нагреве стыкуемых тор­цов деталей теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока. Нагрев торцов деталей производится либо до оплавления их (сварка плавлением), либо до пластического состояния с последующим сдавливанием деталей (сварка давлением). Этот способ сварки самый производительный и рентабельный при массовом и крупносерийном производстве. Шовная контактная сварка, при которой соединение эле­ментов выполняется внахлестку вращающимися дисковыми электрода­ми в виде непрерывного или прерывного шва, применяется для получе­ния герметичных швов в тонколистовых конструкциях (различные сосуды). Точечная контактная сварка, при которой соединение элемен­тов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электро­дов, применяется для тонколистовых конструкций, в которых не тре­буется герметичность швов.