Сварочные швы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Сварочные соединения

1.1 Типы сварочных соединений

1.2 Расчет сварочных соединений

1.3 Конструктивные элементы разделки кромок сварочного соединения

2. Сварочные швы

2.1 Классификация сварочных швов

2.2 Обозначение сварочных швов на чертежах

2.3 Геометрические параметры сварочного шва

сварочный шов стыковой тавровый

Введение

Сварка металлов широко применяется в современной технике и является одним из важнейших технологических процессов в строительной отросли во многих областях машиностроения. Наиважнейшим знанием которым должен овладеть работник сварочной отросли является знание сварочных соединений и швов их изображение на чертежах.

Актуальность работы состоит в том, что теоретическое и практическое знание сварочных соединений и швов их графическое отображение на производственных чертежах является наиважнейшей для работника сварочной отросли.

Цель работы на основе исследования и анализа работ различных авторов описывающих сварочные соединения и швы подробно изучить данный аспект сварочной отросли, выявить существующие проблемы в этой области и предложить пути их решения для улучшения эффективности сварочного производства.

Задачи работы:

- описать виды сварочных соединений и швов

- изучить обозначение сварочных швов и соединений на чертежах;

-изучить методы расчета сварочных соединений;

-определить конструктивные элементы разделки кромок сварочного соединения;

-определить геометрические параметры сварочного шва.

Объектом исследования являются область сварочного производства, регулирующая сварочные соединения и швы их типы, особенности, и применения в производственной отросли.

Все вышеизложенное раскрыто в проведенном ниже исследовании.

1. Сварочные соединения

1.1 Типы сварочных соединений

Соединения - конструктивные скрепления частей изделий. Различают разъемные соединения (болтовые), которые можно разбирать и снова собирать, и неразъемные (сварные и заклепочные).

Сварным соединением называют неразъемное соединение двух и более элементов (деталей), выполненное с помощью сварки. В сварное соединение входят сварной шов, прилегающая к нему зона основного металла со структурными и другими изменениями в результате термического действия сварки (зона термического влияния) и примыкающие к ней участки основного металла.

Сварной узел представляет собой часть сварной конструкции, в которой сварены примыкающие друг к другу элементы.

Сварной конструкцией называется металлическая конструкция, изготовленная из отдельных деталей или узлов с помощью сварки.

Металл деталей, подлежащих соединению сваркой, называют основным металлом.

Металл, подаваемый в зону дуги дополнительно к расплавленному основному металлу, называют присадочным металлом.

Переплавленный присадочный металл, введенный в сварочную ванну или наплавленный на основной металл, называют наплавленным металлом.

Сплав, образованный переплавленным основным или основным и наплавленным металлами, называют металлом шва.

Работоспособность сварного изделия определяется типом сварного соединения, формой и размерами сварных соединений и швов, их расположением относительно действующих сил, плавностью перехода от сварного шва к основному металлу и др.

При выборе типа сварного соединения учитывают условия эксплуатации (статические или динамические нагрузки), способ и условия изготовления сварной конструкции (ручная сварка, автоматическая в заводских или монтажных условиях), экономию основного металла, электродов и др.

По форме сопряжения соединяемых деталей (элементов) различают следующие типы сварных соединений: стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные, торцовые (табл. 1).

Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений приведены в (табл. 2).

Стыковое соединение представляет собой сварное соединение двух элементов, расположенных в одной плоскости и примыкающих один к другому торцовыми поверхностями. Условные обозначения стыковых соединений: С1-С45.

Различают следующие стыковые соединения: с от-бортовкой, без скоса кромок, с односторонним скосом (V-образным), с двусторонним скосом (Х-образным), с криволинейным скосом кромок.

Стыковое соединение наиболее распространено в сварных конструкциях, поскольку имеет ряд преимуществ перед другими видами соединений. Его применяют в широком диапазоне толщины свариваемых деталей от десятых долей миллиметра до сотен миллиметров почти при всех способах сварки. При стыковом соединении на образование шва расходуется меньше присадочного материала, легко и удобно контролировать качество. Однако стыковое соединение требует более точной сборки деталей под сварку плавлением - нужно выдержать равномерный зазор между кромками по всей длине стыка. Особенно сложно обрабатывать и подгонять кромки длинных (до нескольких метров) стыков и кромки профильного проката (уголков, швеллеров и т.п.).

Угловое соединение представляет собой сварное соединение двух элементов, расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте приложения их кромок. Условные обозначения угловых соединений: У1-У10.

Угловые соединения широко применяются в машиностроительных, а также строительных конструкциях (балках, мачтах, фермах и т.п.).

Швы угловых соединений желательно выполнять в нижнем положении, которое называют "в лодочку". В таком положении обеспечиваются лучшие условия формирования сварного шва.

Тавровое соединение - это соединение, в котором к боковой поверхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой элемент. Как правило, угол между элементами прямой. Условные обозначения тавровых соединений: Т1-Т9.

Угловые и тавровые соединения обычно определяются особенностями конструкции свариваемого изделия. При большой толщине соединяемых деталей в стыковых, угловых и тавровых соединениях на соединяемых кромках выполняют разделку, которая обеспечивает возможность полного проплавления кромок.

Нахлесточное соединение представляет собой сварное соединение, в котором соединяемые элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга. Эти соединения могут быть как с односторонними, так и с двусторонними швами. Условные обозначения: H1 и Н2.

Нахлесточные соединения в разделке не нуждаются это одно из их преимуществ. Они отличаются простотой сборки: за счет величины нахлестки можно подгонять размеры собираемой детали, увеличивать допуск на непараллельность кромок деталей. Но нахлестка требует увеличения расхода основного материала - величина нахлестки должна быть не менее трех толщин наиболее тонкой из свариваемых деталей. В щель между деталями по длине нахлестки может попасть влага, что приведет к коррозии соединения. Сварные швы в нахлесточном соединении расположены в разных плоскостях, при эксплуатации в них будет сложное напряженное состояние, поэтому нахлесточные соединения хуже работают при переменной или динамической нагрузке.

Соединение внахлестку широко используют при изготовлении резервуаров, мачт, ферм, колонн и других конструкций.

Торцовое соединение это соединение, в котором боковые поверхности элементов примыкают друг к другу, а шов выполняют общим на торцах обеих деталей. Условных обозначений в стандарте пока нет.

Помимо стыковых, тавровых, нахлесточных, угловых соединений, при сварке применяют соединения в кромку (при толщине свариваемых элементов до 3 мм) и прорезные соединения, имеющие прорезь в одной из деталей, привариваемой внахлестку. Прорезные соединения имеют круглые и удлиненные отверстия. Если диаметр отверстия превышает 30 мм, то сварку по внутреннему контуру отверстия выполняют без его полного заполнения.

1.2 Расчет сварочных соединений

Прочность сварных соединений зависит от прочности применяемых материалов, их свариваемости, правильного выбора сварочных материалов (электродов) в соответствии с физико-химическими свойствами основного металла, от способа сварки и режимов сварки, а также от типа сварного соединения и его размеров.

При расчете сварного соединения на прочность учитывают, что его надежность определяется прочностью наиболее слабого элемента. Таким элементом часто является не только металл шва, но и прилегающая к нему зона термического влияния. Ее прочность иногда ниже прочности основного метала. Поэтому при конструировании сварных изделий учитывают расположение сварного соединения относительно действующих сил, тип соединения, вид сварки и сварочные материалы. Правильное сочетание всех этих факторов дает возможность обеспечить равно-прочность всего сварного изделия.

Расчет сварных швов на прочность сводится к определению напряжений, возникающих в соединении от нагрузок. При проектировании сварных конструкций используют два основных метода расчета: по допустимым напряжениям и по предельным состояниям.

При расчете конструкций по допустимым напряжениям условие прочности сварного соединения имеет вид , где - напряжение в опасном сечении детали, Н/м²; - допустимое напряжение, которое определяется по формуле: , где - предел текучести материала, Н/м²; - коэффициент запаса прочности. Коэффициент запаса прочности имеет различные значения в зависимости от степени ответственности сварной конструкции и условий ее эксплуатации. Например, для строительных конструкций принимают от 1,4 до 1,7. Более точным методом расчета конструкций, учитывающим условия их работы, является метод расчета по предельным состояниям. Условие прочности записывается следующим образом: N/F mR, где N - расчетное усилие, Н; F - площадь сечения, м²; т - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации сварной конструкции (для большинства строительных конструкций т = 0,8); R - расчетное сопротивление материала, Н/м².

Стыковые швы на прочность рассчитывают по формуле , где - расчетное усилие, Н; - расчетное сопротивление стыкового соединения растяжению, Н/м²; - толщина металла в расчетном сечении, м; - длина шва, м. Прочность лобовых швов определяют по формуле , где N - максимальное усилие, Н; - катет шва, м; -длина шва, м; - расчетное сопротивление срезу, Н/м². Коэффициент 0,7 показывает, что расчет ведется из предположения разрушения шва по гипотенузе прямоугольного треугольника (форма сечения углового шва). Прочность угловых фланговых швов вычисляют по формуле

1.3 Конструктивные элементы разделки кромок сваросного соединения

Существующие способы ручной дуговой сварки позволяют сваривать без разделки кромок металл ограниченной толщины - до 5 мм. Поэтому при сварке металла большой толщины выполняют разделку кромок под сварку для доступа сварочной дуги в глубь соединения и обеспечения качественного провара и формирования сварного шва.

Разделка кромок - придание кромкам, подлежащим сварке, необходимой формы (рис. 1).

Элементами геометрической формы подготовки кромок под сварку являются: угол разделки кромок - угол скоса кромки - , зазор - , притупление кромок - . Угол разделки кромок - угол между скошенными кромками свариваемых частей. В зависимости от способа сварки и типа соединения он изменяется от 60 до 90°. От типа и величины разделки кромок зависят количество дополнительного металла для заполнения разделки, а значит, и производительность сварки. Так, например, Х-образная разделка кромок по сравнению с V-образной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6-1,7 раза.

Рис.1 Конструктивные элементы разделки кромок

Угол скоса кромки - острый угол между плоскостью скоса кромки и плоскостью торца. Обычно составляет 30-50°.

Скос кромки - прямолинейный наклонный срез кромки, подлежащей сварке.

Зазор - кратчайшее расстояние между кромками собранных для сварки деталей. В зависимости от толщины свариваемого металла он обычно составляет 0-5 мм. Наличие зазора необходимо для провара корня шва. Чем больше зазор, тем глубже проплавление металла.

Притупление кромки - нескошенная часть торца кромки, подлежащей сварке. В зависимости от толщины свариваемого металла составляет 1-3 мм. Его назначение обеспечить правильное формирование шва и предотвратить прожоги в корне шва.

Рис. 2 Смещение свариваемых кромок

При сборке деталей под сварку может возникать смещение. А свариваемых кромок друг относительно друга (рис. 2).

Допустимое смещение свариваемых кромок в зависимости от толщины свариваемого металла указано в (табл. 3).

Таблица 1: Допустимое смещение свариваемых кромок

При сварке листов разной толщины разделку кромок выполняют по схеме, показанной на (рис. 3). Для односторонней разделки ширина скоса ,где и - толщина соответственно толстого и тонкого металла.

Для двусторонней разделки ширина скоса .

Рис.3 Разделка кромок листов разной толщены

Размещено на Allbest.ru