Сварные соединения

Сварнымназывается неразъемное соединение, выполненное сваркой, т.е. путем установле­ния межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом деформировании.

Основные понятия, термины и определения, относящиеся к сварке металлов стандартизованы. Технология сварочного производства изучается в курсе технологии металлов.

Сварные соединения являются наиболее распространенными и совершенными из неразъемныхсоединений, так как лучше других обеспечивают условия равнопрочности, снижения массы и стоимости конструкции. Замена клепаных конструкций сварными уменьшает их массу до 25%, а замена литых конструкций сварными уменьшает расход металла до 30% и более. Трудоемкость сварных конструкций значительно меньше клепаных, а возможности механизации и автоматизации технологического процесса значительно больше. Сварка позволяет соединять детали сложной формы, обеспечивает сравнительно бесшумный технологический процесс и герметичность соединений. В настоящее время сваривают детали, изготовленные из черных, многих цветных металлов, а также из пластмасс. Свариваемость материалов характеризуется их склонностью к образованию трещин при сварке и механическими свойствами соединения. Хорошей свариваемостью обладают низкоуглеродистые стали, плохой – высокоуглеродистые стали и чугуны.

Недостатки сварных соединений: недостаточная надежность при ударных и вибрационных нагрузках, коробление деталей в процессе сварки, концентрация напряжений и сложность проверки качества соединений.

Существует много видов сварки, которые можно подразделить на две группы: сварка плавлениеми сварка давлением. Часть конструкции, в которой сварены примыкающие друг к другу элементы, называется сварным узлом. В машиностроении наибольшее распространение имеют сварные узлы, полученные разновидностью сварки плавлением – дуговойсваркой, при которой нагрев осуществляется электрической дугой; меньшее распространение имеет контактнаясварка с применением давления, при которой нагрев производится теплотой, выделяемой при прохождении электрического тока в зоне контакта соединяемых деталей. Далее рассматриваются соединения, полученные дуговой сваркой.

Металл соединяемых сваркой деталей называется основным, а металл, предназначенный для введения в сварочную ванну в дополнение к расплавленному основному, называется присадочным;переплавленный присадочный металл, введенный в сварочную ванну, называется наплавленным. Участок соединения, образовавшийся в результате кристаллизации металлической сварочной ванны называется сварным швом. Металл шва является сплавом основного и наплавленного металла, а иногда только переплавленным основным металлом.

Существуют следующие виды сварных соединений (рис.1.5): стыковое(а),нахлесточное(б); угловое(в), тавровое(д). Шов стыкового сварного соединения называется стыковым, а швы нахлесточного, углового и таврового соединений называют угловыми. Сварные швы могут быть непрерывнымии прерывистыми;последние имеют промежутки по длине шва. Металл шва, наплавленный за один проход, называется валиком;один или несколько валиков, расположенных на одном уровне поперечного сечения шва, называется слоем.

а                б

в                 д

Рис. 1.5. Виды сварных соединений

Сварные швы по форме поперечного сечения могут быть нормальными(рис. 1.5, б),выпуклыми(рис.1.5, а иввогнутыми(рис.1.5, д). Выпуклость шва обозначается g, aвогну- тость – Δ; их величина не должна превышать 3мм. Выпуклый угловой шов, кажущийся на первый взгляд более прочным, имеет значительную концентрацию напряжений по сравнению с нормальным и особенно вогнутым швами, так как выпуклый шов образует более резкое изменение сечения детали в месте соединения. Поэтому при действии на конструкцию переменных нагрузок рекомендуется применять вогнутые угловые швы, хотя их вогнутость обычно достигается механической обработкой, которая значительно увеличивает стоимость соединения. У стыковых швов со снятыми механическим способом выпуклостями концентрация напряжений практически отсутствует.

Различают швы лобовыеи фланговые(рис.1.5, а и б), расположенные соответственно перпендикулярно и параллельно линии действия нагрузки; кроме того, бывают швы косыеи комбинированные.