Види зварних з'єднань і типи зварних швів

Залежно від взаємного розміщення з'єднуваних елементів деталей розрізняють такі основні види зварних з'єднань: стикові, напусткові, таврові та кутові.

Стикове з'єднання є найраціональнішим видом зварних з'єднань. Воно утворюється за допомогою дугового або контактного зварювання. Таке з'єднання виконується стиковим зварним швом.

Зварні стикові з'єднання, рисунок 31, бувають з прямим (а), косим (б)та кільцевим (в)швами.

Рисунок 31. Стикові зварні з’єднання деталей

Деталі поблизу стику повинні мати рівну товщину δ для забезпечення їхнього однакового нагрівання. Залежно від товщини δ зварювані елементи деталей виготовляють із підготов­леними або непідготовленими кромками. Форми підготовки кромок деталей наведено на рисунку 31г.

Напусткове з'єднання, рисунок 32, виконують за допомогою кутових (валикових) швів. Залежно від розміщення шва щодо лінії дії сили F кутові шви, рисунок 32, називаються лобовими (а), флан­говими (б), комбінованими (в)і кільцевими (г).

Форма поперечного перерізу кутових швів може бути нормальною (д), випуклою (е) або поліпшеною (б, ж). Нормальна та поліпшена форми зварних швів досягаються механічною обробкою їх після зварювання. Випукла форма швів сприяє підвищенню концент­рації напружень. Мінімальна концентрація напружень має місце в швах поліпшеної форми при відношенні катетів 1 : 1,5 або 1 : 2 Катет зварного шва k треба брати k ≤ δ (рисунок 32а), але не менш ніж 3мм при товщині з'єднуваних елементів деталей δ ≥ 3 мм. Розрахункову висоту m кутового шва (рисунок 32д–ж) беруть таку, що вона дорівнює висоті перерізу по бісектрисі А–А, до того ж для всіх форм перерізу швів умовно m = k sin 45° ≈ 0,7 k.

Рисунок 32. Зварні напусткові з’єднання та форми кутових швів

Довжина лобових швів l_л у напусткових з'єднаннях не обмежується, а довжина флангових швів l_ф не повинна бути більш ніж 50k, оскільки зі збільшенням довжини l_ф підвищується нерівномірність роз­поділення напружень у шві.

Таврове з’єднання використовують при розміщенні з'єднуваних деталей у взаємно перпендикулярних площинах, рисунок 33. Це з'єднання виконують без підготовки кромок деталі (рисунок 33а) або з підготовкою кромок (рисунок 33б, в). При статичному навантаженні з'єднання підготовку кромок можна не робити. Тоді катет kкутових швів не повинен бути більш ніж 1,2 δ, де δ – найменша товщина зварюваних деталей.

Рисунок 33. Таврові зварні з’єднання

Кутове з'єднання відповідно з рисунок 34 здійснюють без попередньої підготовки кромок (а, б) і з підготовкою кромок (в, г). У більшості випадків такі з'єднання є малонавантаженими і використовуються для забезпечення щільності.

Рисунок 34. Кутові зварні з’єднання

У деяких випадках, коли міцність напускових з'єднань, виконаних лобовими та фланговими кутовими швами, не забезпечується, додатково здійснюються коркові (рисунок 35а), прорізні (рисунок 35б) або проплавні (рисунок 35 в)зварні шви. Корковий шов дістають шляхом заповнення розплавленим металом отворів круглої форми в одній (або в двох) із з'єднуваних деталей (так зване з'єднання електрозаклепками). Проріз для прорізного шва виконують уздовж лінії дії сили F. Проплавний шов здійснюється проплавленням однієї деталі з'єднання, що має меншу товщину.

Рисунок 35. Коркові, прорізні та проплавні зварні шви

З'єднання точковим контактним зварюванням (рисунок 36а, б) застосовують для плоских деталей, сумарна товщина яких не перевищує 8–10 мм.

Рисунок 36. З’єднання деталей контактним зварюванням

При товщині δ ≥ 2 мм найтонкішого із з'єднуваних сталевих елементів діаметр зварної точки d повинен задовольняти умові 1,2 δ + 4 < d < 1,5 δ + 5. Крок t зварних точок не повинен перевищувати 3d, а відстань зварних точок від країв деталей t₁ ≥ 2d і t₂ = 1,5d.

З'єднання шовним контактним зварюванням (рисунок 36в) використовують для тонколистових деталей, до того ж товщина δ деталей не повинна бути більш ніж 2–3 мм.