Виды сварных соединений и типы сварных швов

В зависимости от расположения соединяемых деталей различают следующие виды сварных соединений:

I. Стыковые соединения (рис. 22.1) являются наиболее простыми и надежными.

В зависимости от толщины соединяемых элементов, соединение выполняют с обработкой или без обработки кромок, с подваркой или без подварки с другой стороны. Виды обработки кромок приведены на рис. 22.2

Стыковые соединения могут разрушаться по шву, месту сплавления металла шва с металлом детали, сечению самой детали в зоне термического влияния.

Зоной термического влияния называют прилегающий к шву участок детали, в котором в результате нагрева при сварке изменяются механические свойства металла. Практикой установлено, что при качественном выполнении сварки разрушение соединения стальных деталей происходит преимущественно в зоне термического влияния. Поэтому расчет прочности стыкового соединения принято выполнять по размерам сечения деталей в этой зоне. Возможное снижение прочности деталей, связанное со сваркой, учитывают при назначении допускаемых напряжений. Например, при расчете полосы, сваренной встык (рис. 22.3)

,

где l и δ – ширина и толщина деталей;

[s’]=j·[s] – допускаемое напряжение для сварных соединений;

j - коэффициент прочности сварного шва;

[s]– допускаемое напряжение основного металла.

II. Нахлесточные соединения выполняются с помощью угловых (валиковых) швов (рис. 22.4).

В зависимости от положения шва относительно линии действия силы F угловые швы называются лобовыми, фланговыми, косыми, комбинированными и кольцевыми.

Рассмотрим формы поперечного сечения углового шва (рис. 22.5):

1. Нормальная (рис. 22.5,а), выполняемая в виде равнобедренного прямоугольного треугольника.

2. Выпуклая (рис. 22.5, б). Выпуклый шов образует резкое изменение формы сечения деталей в месте соединения, что является причиной повышенной концентрации напряжений.

3. Специальная (рис. 22.5, в) с сечением в виде прямоугольного неравнобедренного треугольника с основанием, большем высоты.

4. Выгнутая (рис.22.5, г). Такой шов снижает концентрацию напряжений и рекомендуется при действии переменных нагрузок. Вогнутость шва достигается обычно механической обработкой, которая значительно увеличивает стоимость соединения. Поэтому такой шов применяют только в особых случаях, когда оправдываются дополнительные расходы.

Основные геометрические характеристики углового шва – катет k ивысота h. Для нормального шва h = k·sin45⁰ »0,7k.

Катет швов нахлесточных соединений при сварке тонких листов (менее 4 мм) делают равными по толщине листов d. Для деталей большей толщины катет шва определяют из соотношения

k = 0,4d + 2 мм (22.1)

При сварке деталей разной толщины катет шва делают равным толщине более тонкого материала, но не более, чем по формуле (22.1).