Тема 1.6. Проектування зварних з ‘єднань при контактному зварюванні тиском.

З'єднання при стиковому зварюванні. Контактне стикове зварювання застосовується в різних конструкціях. Особливо ефективно його застосування при зварюванні виробів у масовому виробництві, наприклад арматури залізобетону, конструкцій рам, подовжніх швів труб. Добре зварюються конструкції з низьковуглецевих, і деяких високолегованих сталей із площею поперечного переріза до декількох сотень квадратних сантиметрів.

Контактним способом одержують стикові з'єднання елементів із круглими, квадратними, прямокутними, трубчастими, профільними перетинами (кутовики, таври, рейки). Зі збільшенням периметра деталі і зменшенням її товщини процес зварювання ускладнюється. Найкраще з'єднуються елементи однакового поперечного перерізу Діаметри елементів круглого перетину, що з'єднуються, а також товщини стінок трубпо можливості не повинні відрізнятися друг від друга більш ніж на 15%. Площа поперечних перерізів деталей, що зварюються контактним способом, наближається до 1000 см².

Спеціальний розрахунок міцності стиків, отриманих контактним способом і працюючих під статичним навантаженням, не проводять. Міцність стику відповідає міцності самого елемента.

З'єднання при точковому зварюванні. У більшості випадків точковим зварюванням виготовляють вироби за умови розташування електродів із двох сторін щодо частин, що зварюються. Це висуває певні вимоги до габариту конструкцій. Розроблено установки, що дозволяють робити точкове зварювання при однобічному розташуванні обох електродів Точковим контактним зварюваннямнайчастішез'єднують елементи, що мають малі товщини — від часток до декількох міліметрів Добре зварюються міцні і високоміцні сталі, різнісплави, зокремаалюмінієві і титанові. Нерекомендується допускати точкові з'єднання елементів, відношення товщин яких більше 3. Точковим зварюванням можна зварювати також три і більш деталі. При цьому елемент більшої товщини варто укладати між двома іншими.

Крапкові зварні з'єднання характеризуються наступними параметрами (рис. 1.76): d — діаметр точки; t — крок точки; t₁ — відстань від центра зварної точки до краю деталі в напрямку дії сили P; t₂ — відстань від точки до вільного краю в напрямку, перпендикулярному дії сили P (t₁ і t₂ нормуються з урахуванням технологічних і силових факторів).

Рис.1.76 Точкове з’єднання

Відстань між центрами точок у з'єднанні повинна бути не меншою деякого граничного розміру в наслідок шунтування струму через раніше зварену точку. Чим більша відстань між звареними точками, тим менше шунтування струму, отже, стабільніше і кращі результати зварювання. Діаметр точки dпризначається в залежності від товщини елементів, що з'єднуються, з урахуванням забезпечення високоякісного технологічного процесу. Для сталевих деталей рекомендується d=1, 25 +4 мм при 1, 5...3, 0 мм; d= 1, 5 +5 мм при > 3 мм ( — найменша товщина частин, що зварюються,). Можна приймати t = 3d, t₁ = 2d, t₂ = 1, 5d. На практиці іноді використовують співвідношення між t, і d:

d=1, 4

Точки в зварному з'єднанні варто розташовувати таким чином, щоб вони сприймали переважно зусилля зрізу, а не відриву.

Осьове навантаження. У з'єднаннях, зображених на рис.1.77, а, б, розрахунок міцності проводиться на зріз. Зварні точки можуть бути однозрізними (рис.1.77, а)і двозрізними (рис. 1.77, б).

Рис. 1.77

Розрахункові напруження в однозрізній точці точкового шва при умові припущення, що всі точки працюють рівномірно визначаються як:

у двозрізній точці

де F_т - площа зрізу точки ; d– діаметр точки; Р- зусилля, передане на одну точку, n- кількість точок.

При роботі зварної точки на відрив, наприклад у конструкції, зображеній на рис. 1.72, в, розрахункове напруження буде

Граничні напруження для точкових з’єднань при відриві варто приймати нижчими, ніж граничні напруження на зріз . Для легованих сталей і кольорових сплавівграничні напруження для точкових з'єднань приймають на основі результатів експериментів з урахуванням умов навантаження й інших факторів.

Навантаження моментом (рис.1.78). Точки працюють на зріз і кожна з них сприймає якусь частину моменту М.

Рис.1.78

Візьмемо якусь i-ту точку на відстані r_i. від центра ваги точок. Нехай у ній діють напруження . Визначимо, яку частку моменту вона сприймає:

.

Приймемо закон зміни напружень залежно від r, як

.

Виразимо через отримаємо

.

Щоб обчислити загальний момент, який сприймають усі точки, треба взяти суму від 1 до n, тобто

.

Враховуючи, що , маємо

,

або ,

де n - кількість точок; - квадрат відстані від центра ваги точок до відповідної i_тої - точки; найбільша відстань від точки до центра ваги точок.

Таким чином обчислюють міцність, якщо кількість точок більша одиниці.

Для однієї точки умова міцності має вигляд (рис.1.79)

Рис.1.79

деW_p - полярний момент інерції точки (точка в цьому випадку працює на кручення).

З'єднання при шовному зварюванні. Напруження у швах при шовному зварюванні визначають за умовою зрізу:

при дії осьової сили

;

при дії моменту

,

де b — ширина шва; L _ш — довжина шва.