Сварка как метод неразъемного соединения выгодна в отношении уменьшения массы. До настоящего времени сварка широко применялась в конструкции шасси, топливных баков, разного рода баллонов и цилиндров системы оборудования. В элементах каркаса из алюминиевых сплавов сварные соединения практически не использовались.

С появлением стальных и титановых конструкций каркаса толщины обшивок значительно уменьшились. Для того чтобы такая обшивка не теряла устойчивости между точками ее соединения с каркасом, необходимо значительно увеличить число заклепок. Расчеты показали, что при замене панелей из Д16Т на равнопрочные им по устойчивости панели из титанового сплава ВТ14 потребное число точек соединения на 1 м² поверхности панели увеличивается примерно в 100 раз, а при замене на панели из стали СН4 - в 200 раз. Если на обычном пассажирском самолете с обшивкой из сплава Д16Т число точек соединения обшивки с каркасом составляет примерно 900 тыс., то при переходе на титановые сплавы и стали их количество может дойти до десятков и сотен миллионов на изделие, что совершенно недопустимо из-за роста затрат и уменьшения надежности.

Рис. 1. Допуски на расширение материала при сварке: а, б - различные варианты зазоров

Рис. 2. Предотвращение проплава при сварке: а - сварка без кольца; б - способ сварки с применением медного кольца

Поэтому в титановых и стальных конструкциях неизбежен переход с точечных (заклепочных) соединений на сплошные, выполняемые аргонно-дуговой сваркой, в том числе со сквозным проплавом, плазменной и электроннолучевой, а также находящейся в стадии освоения диффузионной сваркой в вакууме.

Недостатком сварки являются остаточные напряжения в сварном шве. При сварке сложных узлов эти напряжения приводят к поводке конструкции. Рассчитать заранее величину поводок невозможно. Напряжения снимаются последующей термообработкой, но форма остается искаженной, и конструкцию надо править. Учитывая вышеизложенное, при проектировании сварных конструкций надо соблюдать следующие требования:

1) сварные швы должны быть симметричными. Для этого два сварщика сваривают изделие одновременно с двух сторон;

2) не следует применять одновременно различные виды сварки на одном и том же узле;

3) во избежание появления трещин нельзя допускать концентрацию нескольких сварных швов;

4) необходимо предусматривать технологические зазоры на расширение материала при нагреве (рис. 1);

5) при сварке встык следует предусматривать меры предосторожности для предотвращения протекания материала при проплавах. На рис 2, б показан способ сварки с применением медного кольца, которое потом может быть сточено. На рис 1, б приведено конструктивное решение, при котором проплав предотвращается буртом на цилиндре;

6) из условия равнопрочности необходимо увеличивать сечение в зоне шва. Так как _{в. ш}= (0,7…0,9) _{в. осн}, то F_ш/F_осн=_{в. осн} /_{в. ш}. Расчет на прочность в зоне сварного шва можно проводить как для обычного материала, но с учетом ослабления;

7) не следует размещать отверстия вблизи шва, так как это ведет к дополнительной концентрации напряжений и к появлению трещин;

8) необходимо учитывать возможность подхода для сварки (3, а), предусматривать расстояние от свариваемых деталей до болтов и гаек, как показано на рис. 3, б; расстояние от оси болта (гайки) до свариваемой детали должно быть не меньше диаметра гайки;

а) б)

Рис. 3. Обеспечение подхода при сварке.

Рис. 4. Простановка размеров на сварочном чертеже

9) из-за поводок конструкции окончательную механическую обработку мест сопряжения сварного узла с другими элементами конструкции надо проводить после сварки (рис. 4). Резьбу нарезают до сварки, после сварки ее калибруют, что должно быть отмечено на сварочном чертеже. Антикоррозийное покрытие проводится после сварки;

Рис. 5 Усиление сварного узла:

а - плоской косынкой; 6 - двойной криволинейной косынкой; в - прорезной косынкой

10) при сварке узлов из труб, а также форменных трубчатых конструкций для усиления соединения рекомендуется приваривать косынки (рис. 5). (С помощью косынок увеличивают длину сварного шва, работающего на срез.);

11) при сварке труб, сечения которых нельзя увеличить в зоне сварного шва, рекомендуется делать косой шов (рис. 6, б и в) для уменьшения ослабления сечения и увеличения длины шва, работающего на срез;

12) размеры и форма подготавливаемых к сварке деталей, а также выполненных швов должны соответствовать указанным в руководящих технологических материалах;

13) сварные швы на чертеже обозначают по ГОСТу в соответствии с ЕСКД.

Рис. 6. Удлинение сварного шва: а - прямого; б, в - косого

Рис. 7. Напряжение в сварном шве

Материалы сварных конструкций