Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Детали машин

Детали машин

По конструктивным признакам (по взаимному расположению соединяемых элементов) сварные соединения разделяют на:

  • стыковые — свариваемые элементы примыкают торцовыми поверхностями и являются продолжением один другого, область применения таких соединений расширяется;
  • нахлесточные — боковые поверхности соединяемых элементов частично перекрывают друг друга;
  • тавровые — торец одного элемента примыкает под углом (обычно 90°) и приварен к боковой поверхности другого элемента;
  • угловые — соединяемые элементы приваривают по кромкам один к другому. В силовых конструкциях угловые швы почти не применяют и на прочность не рассчитывают.
  • торцовые — соединяемые элементы соединяют боковыми поверхностями и сваривают с торца. Этот вид соединений на прочность, как правило, не рассчитывают.

На рисунке 1 приведены примеры перечисленных выше типов сварных швов.

типы сварных швов и соединений

В зависимости от типа сварного шва различают сварные соединения:

  • со стыковыми швами (в стыковых и тавровых соединениях) ;
  • с угловыми швами (в нахлесточных, тавровых, угловых и торцовых соединениях) .

Исходное условие проектирования сварного соединения — обеспечение равнопрочности сварного шва и соединяемых элементов.
Условие равнопрочности, например, для сварного нахлесточного соединения сводится к тому, что расчет параметров сварного шва следует выполнять по силе [F] , определяемой по прочности элемента с наименьшим поперечным сечением:

где: δ — толщина свариваемой детали; b — ширина свариваемой детали; [σ]р – допускаемое напряжение растяжения.

Сварные швы разделяют на рабочие и связующие. На прочность рассчитывают только рабочие швы, которые непосредственно передают рабочую нагрузку между соединяемыми элементами.
Связующие швы испытывают напряжения только от совместной деформации с основным металлом. Они мало нагружены и на прочность их не рассчитывают.

Сварные стыковые соединения

Стыковым соединением называется сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями и размещенных на одной поверхности или в одной плоскости.

Стандартом ГОСТ 5264-80 предусмотрено 32 типа стыковых соединений, условно обозначенных С1, С2, . С28 и т.д., имеющих различную подготовку кромок в зависимости от толщины, расположения свариваемых элементов, технологии сварки и наличия оборудования для обработки кромок.

Стыковые соединения являются наиболее простыми и надежными из всех сварных соединений. Их рекомендуют в конструкциях, подверженных воздействию переменных напряжений.
Встык можно сваривать листы, полосы, трубы, швеллеры, уголки и другие фасонные профили.
Если стыковое соединение образуют два металлических листа, то их сближают до соприкосновения по торцам и сваривают.

Выступ стыкового шва над основным металлом является концентратором напряжений. Поэтому в ответственных соединениях его удаляют механическим способом.

При автоматической сварке в зависимости от толщины δ деталей сварку выполняют односторонним (рис. 1, б, в, г) или двусторонним (рис. 1,а) швами.
При толщинах δ до 15мм сварку выполняют без специальной подготовки кромок. При большей толщине листов предварительно выполняют специальную подготовку кромок.

При ручной сварке без подготовки кромок сваривают листы толщиной до 8мм. Шов накладывают с одной стороны (при δ ≤ 3 мм) или с двух сторон (3 < δ ≤ 8 мм) .

В районе сварного шва из-за высокой местной температуры может произойти изменение физических, химических, структурных свойств основного металла и, как следствие, понижение его механических характеристик — появляется так называемая зона термического влияния. Поэтому разрушение сварного соединения происходит обычно в зоне влияния, т.е. вблизи сварного шва.

Читайте так же:
Изготовление конфет на заказ

Расчет стыкового соединения выполняют по размерам сечения детали в зоне термического влияния.
Условие прочности при нагружении растягивающей силой F соединения в виде полосы:

Допускаемые напряжения для расчета сварных соединений принимают по механическим характеристикам материала в зоне влияния сварного шва и отмечают штрихом [σ]’р в отличие от допускаемых напряжений основного металла [σ]р .

В стыковом соединении, нагруженном изгибающим моментом М , вычисляют напряжения σи изгиба:

Как уже указывалось выше, стыковое соединение может быть выполнено не только из листов или полос, но и из труб, уголков, швеллеров и других фасонных профилей. Во всех случаях сварная конструкция получается близкой к целой.

Сварные нахлёсточные соединения

Нахлесточным соединением называют сварное соединение, в котором сваренные угловыми швами элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга.
Стандартом предусмотрено два таких соединения: Н1 и Н2, которые отличаются только тем, что в соединении H1 к поверхности элементов привариваются два торца, а в соединении H2 — только один торец.
Иногда применяют разновидности нахлесточного соединения: с накладкой и с точечными швами, соединяющими части элементов конструкции.

виды нахлесточных швов

Сварное нахлесточное соединение выполняют фланговыми (рис. 2,а) или лобовыми (рис. 3) швами. При этом шов заполняет угол между боковой поверхностью одного элемента и кромкой другого. Такие швы называют угловыми .
Угловые швы выполняют однопроходными и многопроходными, без скоса кромок и со скосом кромок.

Основными характеристиками углового шва являются (рис. 2,б) : k — катет (по аналогии со стороной прямоугольного треугольника), а — рабочая высота (определяет наименьшее сечение в плоскости, проходящей через биссектрису прямого угла, по которому происходит разрушение — срез) .
Обычно для шва при ручной сварке а = 0,7k (высота прямоугольного треугольника с катетами k ) .
Автоматическую сварку характеризует более глубокий провар: а = k . Условия работы такого шва более благоприятные.
Не рекомендуется применять катет менее 3мм.

Фланговым называют шов, располагаемый параллельно, а лобовым – перпендикулярно линии действия внешней силы. Величина нахлестки l должна быть не менее 4δ , где δ – толщина листа.

Вследствие различной жесткости соединяемых элементов касательные напряжения τ (напряжения среза) по длине флангового шва распределены неравномерно (рис. 2,а) . Чем длиннее шов, тем больше неравномерность. Поэтому длину шва ограничивают:

где: k – катет сварного шва, мм, l — длина шва.

В швах длиной менее 30 мм не успевает установиться тепловой режим и получается некачественный шов. А при длинных швах существует высокая неравномерность в распределении напряжений.

Угловой шов при нагружении испытывает сложное напряженное состояние. Однако для простоты такой шов условно рассчитывают на срез под действием средних касательных напряжений τ .

Условие прочности флангового шва (рис. 2) :

τ = F/(a×2l) ≤ [τ]’ (здесь 2 – число швов)

Во избежание возникновения повышенных изгибающих напряжений лобовые швы следует накладывать с двух сторон (рис. 3) .
Как показывает практика, разрушение лобовых швов происходит вследствие их среза по биссектральной плоскости. Поэтому расчет лобовых швов условно ведут по напряжениям среза τ .
Поверхность разрушения определяют размеры а и b :

Применяют также комбинированные швы, состоящие из фланговых и лобовых.
Для простоты считают, что сила F растяжения нагружает швы равномерно:

где: L – периметр комбинированного шва : L = 2l +b

Читайте так же:
Аккумулятор для шуруповерта калибр 18 вольт
Сварные угловые соединения

Угловым соединением называется сварное соединение двух элементов, размещенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев (см. рис. 1, д, е, ж) .
Стандартом предусмотрено десять типов угловых соединений: от У1 до У10.

Иногда при сварке применяют угловое соединение со стальной подкладкой, которая обеспечивает надежный провар элементов по всему сечению. При толщине металла 8. 100 мм применяют двустороннюю разделку примыкающего элемента под углом примерно 45°.

Расчеты угловых сварных соединений на прочность проводятся редко, поскольку в силовых конструкциях их почти не применяют. Способы расчета такого соединения на прочность аналогичны способам расчетов для таврового соединения и зависит от типа шва.
Подробнее методика таких расчетов изложена ниже.

Сварные тавровые соединения

Тавровым соединением называется такое сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и присоединен к боковой поверхности другого элемента. Чаще всего тавровое соединение образуют элементы, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 1, з, и, к) .
Такое соединение может быть выполнено швами с глубоким проплавлением, получаемыми при автоматической сварке и при сварке с предварительной подготовкой кромок (стыковым швом), или угловыми швами при ручной сварке.
Стандартом предусмотрено несколько типов таких соединений: с Т1 по T9.

Метод расчета углового и таврового соединения зависит от типа шва.

Швы с глубоким проплавлением прочнее основного металла. При нагружении соединения силой F разрушение происходит по сечению детали в зоне термического влияния. Расчет проводят по нормальным напряжениям растяжения σр :

Учет сварки проявляется в том, что принимают допускаемые напряжения для сварного шва, хотя расчет проводят по основному металлу.

Угловой шов менее прочен, чем основной металл. Поверхность разрушения расположена в биссектральной плоскости шва, как в лобовых и фланговых швах нахлесточных соединений.

Если соединение нагружено сжимающей силой, то часть силы передает основной металл и допускаемые напряжения можно повысить примерно на 60 %.

Характерные виды брака в сварных швах и соединениях

На рисунке 4 представлены наиболее часто встречающиеся виды брака при сварке изделий, которые могут значительно снизить прочность шва и конструкции в целом.

виды брака в сварных швах

Сравнительная характеристика сварных швов

Из перечисленных сварных соединений наиболее надежными и экономичными являются стыковые соединения , в которых действующие нагрузки и усилия воспринимаются так же, как в целых элементах, не подвергавшихся сварке, т. е. они практически равноценны основному металлу, конечно, при соответствующем качестве сварочных работ. Однако надо иметь в виду, что обработка кромок стыковых соединений и их подгонка под сварку достаточно сложны, кроме того, применение их бывает ограничено особенностями формы конструкций.
Угловые и тавровые соединения также распространены в конструкциях. Их положительные свойства сказываются при изготовлении объемных конструкций.

Нахлесточные соединения наиболее просты в работе, так как не нуждаются в предварительной разделке кромок, и подготовка их к сварке проще, чем стыковых и угловых соединений. Вследствие этого, а также из-за конструктивной формы некоторых сооружений они получили распространение для соединения элементов небольшой толщины, но допускаются для элементов толщиной до 60 мм.
Недостатком нахлесточных соединений является их неэкономичность, вызванная перерасходом основного и наплавленного металла. Кроме того, из-за смещения линии действия усилий при переходе с одной детали на другую и возникновения концентрации напряжений снижается несущая способность таких соединений.

Читайте так же:
Как отрегулировать датчик давления на насосной станции

Кроме перечисленных сварных соединений и швов при ручной дуговой сварке применяют соединения под острыми и тупыми углами по ГОСТ 11534-75, но они встречаются значительно реже.
Для сварки в защитном газе, сварки алюминия, меди, других цветных металлов и их сплавов применяют сварные соединения и швы, предусмотренные отдельными стандартами. Например, форма подготовки кромок и швов конструкций трубопроводов предусмотрена ГОСТ 16037-80, в котором определены основные размеры швов для различных видов сварки.

Классификация

Сварочные соединения подразделяются на несколько разновидностей, зависящих от их признаков. Классификация сварных швов охватывает весь спектр их использования. По внешнему параметру они бывают:

  • выпуклого типа (с усилением);
  • вогнутые (прослабленная конструкция);
  • плоского типа (нормальные).

По типу исполнения они встречаются односторонними, а также двухсторонними, по количеству проходов электродом: однопроходные, двухпроходные. Кроме того, существуют однослойные способы провара и двухслойные.

По протяженности шовные скрепления бывают:

  • односторонние с прерывистым шагом;
  • сплошные односторонние;
  • точечные (при контактной электросварке);
  • цепные двусторонние;
  • двусторонние шахматного порядка.

Разделение по пространственному расположению:

  • горизонтальные, нижние;
  • вертикальные, потолочные;
  • в лодочку;
  • полугоризонтального исполнения;
  • полупотолочного типа;
  • полувертикальные.

По вектору силового воздействия:

  • продольный (фланговый) – усилие имеет параллельный к провару вектор;
  • поперечный – усилие воздействует перпендикулярно;
  • комбинированный – разновидность лобового, а также флангового;
  • косой – воздействие происходит под углом.

положение

По назначению и функциям электросварочные провары бывают прочными, а также прочно-плотными, герметичного исполнения. По ширине их различают на ниточный тип, не превышающий диаметр электросварочного электродного стержня и уширенные, выполняющиеся с помощью колебательных движений при сварке в поперечном направлении.

Для упрощения понимания классификации и применения тех или же иных разновидностей, составлена специальная таблица.

таблица

Все типы швов имеют строгое обозначение по ГОСТ. На чертежах используются специальные значки, которые содержат полную информацию о типе скрепления и его способе выполнения. Для тех, кто думает всерьез заниматься сварочными работами на профессиональном уровне следует дополнительно изучить чертежные обозначения сварных скреплений.

Термическая обработка

Помимо уменьшения остаточных напряжений металла, термообработка позволяет добиться следующих целей:

  • сделать структуру шва и околошовных зон более приспособленной к воздействию внешних факторов;
  • оптимизировать физические и эксплуатационные свойства материала, в частности, повысить стойкость к ржавлению, жаропрочность и т.д.

Термическая обработка сварных соединений предполагает нагрев на определенное время сварного соединения или всего металла до заданной температуры. Далее происходит искусственное охлаждение, которое также производится по определенному сценарию.

Оборудование для термообработки

Для термической обработки стыков может использоваться четыре вида технологического оборудования:

  1. Индукционные устройства. Индукционный нагрев часто применяется во время прокладки трубопроводов. Суть этого метода состоит в использовании медных индукторов, включающих в себя многожильный медный кабель с воздушным охлаждением. Во время монтажа индуктора на трубопровод нужно принимать во внимание расстояние между трубой и индуктором. Общее правило: чем больше зазор между объектами, тем хуже используется мощность оборудования.
  2. Гибкие нагреватели сопротивления. Данный способ считается одним из самых удобных и доступных способов обработки сварных швов.
  3. Муфельные печи. При работе с этим видом оборудования нужно особое внимание уделять равномерности нагрева соединения, что достигается нецентрированной установкой детали в печь.
  4. Нагрев с помощью газопламенного оборудования. При газопламенном нагреве применяются сварочные и особые многопламенные газовые горелки. Газовые нагреватели выделяют тепловую энергию, возникающую в результате сгорания смеси горючего газа с кислородом.
Читайте так же:
Как изначально назывался металл ниобий

Индукционные устройства для термообработки

Оборудование для нагрева подбирается исходя из монтажных условий, доступности того или иного вида устройств и прочих обстоятельств. Нагревательное оборудование должно отвечать определенным требованиям: четко стыковаться со сварными швами, иметь не слишком большую массу и обеспечивать равномерный нагрев соединения как в ширину, так и в длину.

Чтобы сократить теплопотери, при термообработке сварных соединений используются всевозможные теплоизоляторы.

Теплоизоляция должна быть теплоустойчивой при небольшой теплопроводности, прочной, но в то же время гибкой, устойчивой к износу и безопасной в эксплуатации.

Способы термообработки

Известно несколько методов термической обработки сварных соединений:

  1. Предварительный нагрев. Используется как до проведения сварочных работ, так и в момент сваривания деталей. Данная разновидность термической обработки применяется при сварке конструкций из низкоуглеродистой стали. Металл прогревается до 150-200 градусов по Цельсию.
  2. Высокий отпуск. Методика состоит в нагреве материала до 650-750 градусов по Цельсию (конкретный показатель температуры зависит от сорта стали). Температура поддерживается в течение 5 часов. Технология позволяет уменьшить напряжения на 80%, а также повысить устойчивость материала к механическим воздействиям и увеличить его эластичность.
  3. Нормализация. Применяется по отношению к углеродистым и низколегированным маркам стали. Подобная термическая обработка соединения осуществляется при температурах от 950 градусов по Цельсию. По окончании нагрева производится выдержка и охлаждение в условиях окружающей среды. Нормализация дает возможность уменьшить зернистость металла, сократить напряжение, а также увеличивает прочность шва.
  4. Аустенизация. Представляет собой закалку сварного соединения путем его нагрева до температуры 1070 градусов и выше. Деталь греется в течение 60 минут, а затем производится быстрое искусственное охлаждение. Методика широко распространена для закалки аустенитных сталей. Результат аустенизации — возросшая эластичность сварного соединения.
  5. Стабилизация. От аустенизации стабилизирующий отжиг отличается более низкой температурой и менее продолжительным периодом выдержки металла.
  6. Термический отдых. Технология заключается в нагреве сварного шва до 250-300 градусов по Цельсию. Затем осуществляется выдержка металла в разогретом состоянии. В результате процедуры в сварном соединении снижается уровень диффузного водорода, и уменьшаются внутренние напряжения.

Выбор способа, которым будет осуществляться термическая обработка сварных соединений, зависит от физико-химических характеристик стали (определяется ее маркой). Особое значение имеет выполнение технологических требований, в противном случае происходит ухудшение качества сварного соединения.

Ключевые параметры, которые нужно учитывать при проведении местной термообработки:

  • ширина нагреваемого участка;
  • равномерность нагревания по толщине стенки и ширине нагреваемого участка;
  • период выдержки;
  • интенсивность охлаждения.

Полуавтоматы для дуговой сварки и их основные узлы

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ ШВОВ

Методы контроля качества сварных соединений могут быть разделены на две основные группы: методы контроля без разрушения образцов или изделий — неразрушающий контроль; методы контроля с разрушением образцов или производственных стыков …

Наиболее распространенные виды дефектов в сварных швах

Надежность эксплуатации сварных соединений зависит от их соответствия нормативно-технической документации, которая регламентирует конструктивные размеры и форму готовых сварных швов, прочность, пластичность, коррозионную стойкость и свойства сварных соединений. Сварные соединения, выполненные …

Читайте так же:
Из чего состоит карбид

Противопожарные мероприятия

Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие противопожарные мероприятия. Постоянно следить за наличием и исправным состоянием противопожарных средств (огнетушителей, ящиков с сухим песком, лопат, пожарных рукавов, асбестовых покрывал и т. д.). …

Химический способ зачистки сварных швов

Для получения сварочного шва высокого качества перед его механической очисткой лучше провести химическую обработку соединения. Это может осуществляться двумя способами, суть которых состоит в следующем:

  • Травление.
    Обработка сварного стыка ведётся с помощью нанесения на его поверхность химических соединений, основным компонентом которых являются серная и соляная кислоты. Они выглядят как паста или гель. Таким образом, после окончания сварки удаляются все оксидные наросты и цвета побежалости. Из-за большого количества скопления окислов сталь может начать ржаветь. Если деталь имеет сложную фигурную конфигурацию, то для её травления подготавливается специальная ёмкость с кислотой для обработки швов нержавейки. Опущенная туда сваренная заготовка выдерживается определённое количество времени. Период нахождения детали в растворе рассчитывается в зависимости от его концентрации и параметров шва.
    Примеры средств для травления:
    Травильный гель/спрей SteelGuard InoxClean Spray
    Средство для травления методом погружения SteelGuard InoxClean
  • Пассивация.
    Данная операция происходит вслед за окончанием травления. Её целью является восстановление легирующего слоя, который был утрачен после сварки. Чаще всего такой обработке подвергается нержавейка. С этой целью на участок металла наносится защитное покрытие. Им может выступать ASTM B117. Данный раствор препятствует формированию коррозии. Причина состоит в оксидантах. Они при взаимодействии с металлом образуют на его поверхности защитную плёнку. После окончания процесса все реагенты удаляются с помощью воды. Утилизируется отработка щелочью, которая нейтрализует кислоту.
    Примеры средств для пассивации:
    Пассиватор для нержавеющей стали SteelGuard InoxPass Spray
    Средство для восстановления пассивного слоя нержавеющей стали SteelGuard InoxPass

Химический способ очень удобен при зачистке угловых сварных швов.

Поджог дуги электродом

Для того чтобы зажечь дугу необходимо поднести электрод к металлу и легонько стукнуть о поверхность, сразу же отведя его вверх. Слишком далеко отводить электрод не нужно, поскольку дуга непременно погаснет. Достаточно отвести на 2-3 мм.

Идеальный сварочный шов - какой он?

Также можно зажечь электрод чирканьем его конца о поверхность металла. Просто берём, и как бы ведём электрод коротким движением по металлу, пока не загорится сварочная дуга.

Дефекты сварочных шов

дефекты сварочных швов

Как правило, дефекты сварочных швов возникают из-за несоблюдения технологических норм сварки, некачественных электродов, возникновения блуждающих токов и попадания атомарных частиц воздуха в сварочную ванну.

Все дефекты швов сведены в единый стандарт, который предъявляет технические требования к сварочным соединениям.

Стандартом же регламентируется и контроль сварочных швов, который включает в себя техническую проверку и звуковую дефектоскопию.

Согласно этому стандарту дефекты сварных соединений подразделяются на шесть групп:

  • треснувшие швы, трещины;
  • кратеры и лунки, свищи, которые образованы процессе искрения и полостей в сварочной ванне;
  • твердотельные включения – электродная окалина, спазмы металла;
  • не проваренные участки, отсутствие металлической связи;
  • форма шва, которая не отвечает технологии сварки.

Эти дефекты выделяются в качестве основных.

Сварочные швы – неразъемные соединения металлов, поэтому к производству швов сваркой предъявляются повышенные требования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector