Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Лекции
Название:
ЗВАРНІ З ЄДНАННЯ

Тип: Лекции
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Лекции

Цена:
1 грн



Подробное описание:

ЗВАРНІ З'ЄДНАННЯ

Особливості з'єднання деталей зварюванням і характеристика з'єднань

Зварювання – технологічний процес з'єднання деталей, який здійснюється при місцевому нагріванні стику деталей до розплавленого або пластичного стану їх із подальшим взаємним деформуванням. Утворення такого типу з'єднання базується на використанні сил молекулярного зчеплення.

Нині є багато різних способів з'єднання деталей зварюванням. У машинобудуванні переважне використання знаходять такі способи: ручне дугове зварювання металевим електродом, автоматичне дугове зварювання металевим електродом під шаром флюсу, електрошлакове зварювання та контактне зварювання – стикове, шовне та точкове. Перші три способи належать до зварювання плавленням, а останній – до зварювання, що здійснюється деформуванням нагрітого до пластичного стану матеріалу деталей, які підлягають з'єднанню.

Ручне дугове зварювання металевим електродом здійснюється за допомогою електричної дуги, що виникає між деталлю та електродом. Виділена при цьому теплота оплавляє краї деталей і розплавляє електрод, матеріал якого витрачається на формування зварного шва. Ручне дугове зварювання використовується пе­реважно для з'єднань із короткими або складними за конфігурацією зварними швами, а також в індивідуальному та малосерійному виробництві. Цей спосіб зварювання вживається для з'єднання деталей завтовшки 1-60 мм і більше.

Автоматичне дугове зварювання металевим електродом під флюсом відрізняється від ручного тим, що воно вико­чується зварювальною машиною автоматично і під шаром флюсу. До складу флюсу входять шлакоутворюючі (для захисту шва від впливу зовнішнього середовища), легуючі та розкислювальні компоненти. Таке зварювання забезпечує високу продуктивність та якість зварних швів. Цей метод економічно найдоцільніший для неперервних прямолінійних та кільцевих швів значної довжини, особливо в великосерійному та масовому виробництві. При цьому можливе зварювання деталей завтовшки 2-130 мм і більше.

Електрошлакове зварювання металевим електродом відрізняється від дугового зварювання тим, що в ньому джерелом нагрівання є теплота, що виділяється при проходженні струму від електроду до деталі через шлакову ванну. Цей спосіб дуже продуктивний при зварюванні сталевих листів завтовшки 40-50 мм. На сьогодні таким способом зварюють сталеві та чавунні вироби завтовшки до 1 м, наприклад станини прокатних станів, корпуси пресів.

Контактне зварювання основане на нагріванні стику з'єднуваних деталей теплотою, яка виділяється при проходженні через стик електричного струму. Нагрівання стику деталей здійснюється до температури пластичного стану матеріалу (або до оплавлювання) із подальшим деформуванням (стисканням) деталей. Контактне шовне зварювання використовують для утворення герметичних швів, а контактне точкове – для виготовлення конструкцій, в яких герметичність швів не обов'язкова. Контактним зварюванням з'єднують деталі, виготовлені із тонколистових елементів.

При дуговому зварюванні конструкційних вуглецевих та низьколегованих сталей застосовують електроди у формі сталевого стержня з товстим захисним покриттям, яке при плавленні виділяє велику кількість шлаку та газу, що утворює захисне середовище для шва. Цим забезпечують підвищення якості зварного шва, механічні властивості якого різко погіршуються під впливом кисню та азоту повітря.

Крім розглянутих вище, широко використовують спеціальні способи зварювання. Для з'єднання деталей із високолегованих сталей, різних сплавів та кольорових металів успішно застосовують зварювання в середовищі інертних газів (аргону, гелію). Ті самі матеріали, а також тугоплавкі метали і неметалеві матеріали, наприклад кераміка, достатньо добре зварюються у вакуумних камерах електронним променем або дифузійним зварюванням.

Зварні з'єднання є найдосконалішими з нероз'ємних з'єднань, оскільки вони у значній мірі наближають з'єднані деталі до цілісних. Зварювання використовують не тільки як спосіб з'єднання деталей, а й як технологічний метод виготовлення самих деталей. Зварені деталі в багатьох випадках із успіхом заміняють деталі ковані, штамповані або виготовлені литтям Зварюванням виготовляють станини, рами і основи машин, корпуси редукторів, зубчасті колеса, шківи, зірочки, маховики, барабани, ферми, колони, різні резервуари, труби, корпуси річкових та морських суден.

Основними перевагами зварних з'єднань є такі: відсутність додаткових з'єднуючих елементів; рівноміцність шва щодо з'єднуваних елементів деталей, економія матеріалу та зменшення маси виробів; висока продуктивність та простота процесу зварювання

До недоліків зварних з'єднань належать: поява температурних напружень і пов'язана з цим можливість викривлювання деталей після зварювання; значна концентрація напружень в області зварних швів; знижена стійкість проти корозії та ін.

Види зварних з'єднань і типи зварних швів

Залежно від взаємного розміщення з'єднуваних елементів деталей розрізняють такі основні види зварних з'єднань: стикові, напусткові, таврові та кутові.

Стикове з'єднання є найраціональнішим видом зварних з'єднань. Воно утворюється за допомогою дугового або контактного зварювання. Таке з'єднання виконується стиковим зварним швом.

Зварні стикові з'єднання (рис. 15.1) бувають з прямим (а), косим (б) та кільцевим (в) швами.

Деталі поблизу стику повинні мати рівну товщину δ для забезпечення їхнього однакового нагрівання. Залежно від товщини δ зварювані елементи деталей виготовляють із підготовленими або непідготовленими кромками. Форми підготовки кромок деталей наведено на рис. 15.1, г.

Напусткове з'єднання (рис. 15.2) виконують за допомогою кутових (валикових) швів. Залежно від розміщення шва щодо лінії дії сили F кутові шви (рис. 15.2) називаються лобовими (а), фланговими (5), комбінованими (в) і кільцевими (г).

Форма поперечного перерізу кутових швів (рис. 15.2) може бути нормальною (д), випуклою (е) або поліпшеною (б, ж). Нормальна та поліпшена форми зварних швів досягаються механічною обробкою їх після зварювання. Випукла форма швів сприяє підвищенню концентрації напружень. Мінімальна концентрація напружень має місце в швах поліпшеної форми при відношенні катетів 1 : 1,5 або 1 : 2 Катет зварного шва k треба брати k ≤ δ (див. рис. 15.2, а), але не менш ніж 3мм при товщині з'єднуваних елементів деталей δ ≥ 3 мм. Розрахункову висоту m кутового шва (рис. 15.2, д-ж) беруть таку, що вона дорівнює висоті перерізу по бісектрисі А–А, до того ж для всіх форм перерізу швів умовно m = k sin 45° ≈ 0,7 k.

Довжина лобових швів lл у напусткових з'єднаннях не обмежується, а довжина флангових швів lф не повинна бути більш ніж 50k, оскільки зі збільшенням довжини lф підвищується нерівномірність розподілення напружень у шві.

Таврове з’єднання використовують при розміщенні з'єднуваних деталей у взаємно перпендикулярних площинах (рис. 15.3). Це з'єднання виконують без підготовки кромок деталі (рис. 15.3,а) або з підготовкою кромок (рис. 15.3,б,в). При статичному навантаженні з'єднання підготовку кромок можна не робити. Тоді катет k кутових швів не повинен бути більш ніж 1,2δ, де δ – найменша товщина зварюваних деталей.

Кутове з'єднання відповідно з рис. 15.4 здійснюють без попередньої підготовки кромок (а, б) і з підготовкою кромок (в, г). У більшості випадків такі з'єднання є малонавантаженими і використовуються для забезпечення щільності.

У деяких випадках, коли міцність напусткових з'єднань, виконаних лобовими та фланговими кутовими швами, не забезпечується, додатково здійснюються коркові (рис. 15.5,а), прорізні (рис. 15.5,б) або пропловні (рис. 15.5,в) зварні шви. Корковий шов дістають шляхом заповнення розплавленим металом отворів круглої форми в одній (або в двох) із з'єднуваних деталей (так зване з'єднання електрозаклепками). Проріз для прорізного шва виконують уздовж лінії дії сили F. Проплавний шов здійснюється проплавленням однієї деталі з'єднання, що має меншу товщину.

З'єднання точковим контактним зварюванням (рис. 15.6,а,б) застосовують для плоских деталей, сумарна товщина яких не перевищує 8-10 мм.

При товщині δ ≥ 2 мм найтонкішого із з'єднуваних сталевих елементів діаметр зварної точки d повинен задовольняти умові 1,2δ + 4 < d < 1,5δ + 5. Крок t зварних точок не повинен перевищувати 3d, а відстань зварних точок від країв деталей t1 ≥ 2d і t2 = 1,5d.

З'єднання шовним контактним зварюванням (рис. 15.6,в) використовують для тонколистових деталей, до того ж товщина δ деталей не повинна бути більш ніж 2-3 мм.

Розрахунок зварних з'єднань на міцність

Основною умовою при проектуванні зварних конструкцій деталей є забезпечення рівноміцності зварних швів та з'єднуваних елементів деталей.

У більшості випадків на практиці розміри зварних швів та тип їх визначаються за формою та конструкцією деталей. Тому розрахунок зварних з'єднань в основному виконують як перевірний.

Розрахунок стикових з'єднань. Стикове з'єднання розраховують на міцність за номінальними напруженнями без урахування підсилен­ня швів (місцевого наплавлювання металу) і за тими самими умовами, що й для суцільних елементів деталей. Для схем навантаження стикових з'єднань із прямим та косим швами (рис. 15.7,а,б) умова міцності має такий вигляд:

σ = F/(δb) ≤ [σ]',                                   (1)

де σ – напруження розтягу у шві; F – сила, що навантажує з'єднання; δ, b – товщина та ширина з'єднуваних елементів відповідно; [σ]' – допустиме напруження розтягу стикового зварного з'єднання.

          

Руйнування стикового зварного з'єднання може відбуватись безпосередньо по шву, місцю сплавлювання металу шва з металом деталі або по перерізу деталі в зоні термічного впливу, де в результаті нагрівання при зварюванні змінюються механічні властивості металу. У розрахунку цю невизначеність беруть до уваги відповідним вибором допустимого напруження [σ]' та з урахувавнням властивостей матеріалу з'єднуваних деталей.

Концентрація напружень, що виникає у стикових швах, незначна (Κσ ≤ 1,6). Для швів із знятим механічним способом підсиленням Кσ = 1

Розрахунок напусткових з'єднань. У напусткових з'єднаннях кутові шви умовно розраховують на зріз за найменшим перерізом, який знаходиться в бісектрисній площині прямого кута в поперечному перерізі шва (див. рис. 15.2,д,е), де розрахункова висота кутового шва   m = 0,7k.

Для напусткових з'єднань, навантажених відповідно із схемами на рис. 15.8, а-в, умову міцності швів записують у вигляді

τ = F/(0,7kl) ≤ [τ]',                             (2)

де τ – розрахункове напруження зрізу; F – сила, що навантажує з'єднання; k – катет кутового шва; l – довжина швів; [τ]' – допустиме напруження зрізу.

Для з'єднань із кількома швами за розмір l беруть сумарну довжину швів, наприклад для напусткового з'єднання фланговими швами (рис. 15.8,а) l = 2lф, для з'єднання лобовими швами (рис. 15.8,б) l = 2lл, а для з'єднання комбінованими швами (рис. 15.8,в) l = 0,28lл + 1,5lф.

Рис. 15.8.

В останньому випадку зменшену довжину шва l беруть у зв'язку з нерівномірністю розподілення навантаження на лобовий та флангові шви.

У зварному з'єднанні з несиметричним розміщенням флангових швів щодо лінії дії сили F (рис. 15.8,г) загальну довжину швів l = lФ1 + lФ2 визначають за умовою (2). Тоді lф1 та lф2 беруть відповідно до тих часток сили F, що припадають на окремі шви:

lФ1 = lе2/(e1 + e2);    lФ2 = lе1/(е1 + е2).

Для напусткового з'єднання із кільцевим кутовим швом, навантаженого відповідно до схеми на        рис. 15.8,д, напруження зрізу в шві визначають окремо від сили F і від крутного моменту Т. Тоді ці напруження складають геометрично (τF  і τT напрямлені під прямим кутом):

τF = F/(0.7kπd);   τT = FT/A = 2T/(0,7kπd2);    τ = √τF2 + τT2  ≤ [τ]'.   (3)

У цьому випадку колова сила на шов від крутного моменту FT = 2T/d, а площа зрізу шва А = 0,7kπd.

Якщо з'єднання навантажене моментом Μ (рис. 15.9,а), то напруження у швах розподіляються по їхній довжині нерівномірно і напрям їх різний (на рис. 15.9,a стрілками вказані напрями напружень зрізу в різних точках швів).

                         

Рис. 15.9.

Нерівномірність розподілення напружень тим більша, чим більша довжина l швів відносно розміру b. У загальному випадку максимальне напруження на кінцях швів можна визначити за формулою

τM = M/Wp,

де Wpполярний момент опору перерізу швів у площині їхнього руйнування.

Для коротких швів (l < b), наближено можна припустити, що напруження зрізу розподіляються вздовж швів рівномірно (рис. 159,б) і спричинюються дією на кожний шов сили F = M/b. Тоді умова міцності з'єднання має вигляд

τM = M/(0,7klb) ≤ [τ]'.                            (4)

З урахуванням цих допущень можна розглядати наближений розрахунок зварного з'єднання і для більш загальної схеми навантаження (рис. 15.9,в), де шви навантажуються силами F1 = F cosα, F2 = F sinα, а також моментом Μ = F2h.

У цьому разі більш навантаженим є верхній шов, для якого умова міцності має вигляд (напрям напружень на рис. 15.9, в показано стрілками)

τmax = √ τF1 + τM )2 + τ2F≤ [τ]',                    (5)

де складові напружень зрізу визначають відповідно за формуламиї

τF1 = F1/(2∙0,7kl);  τF2 = F2/(2∙0,7kl); τM = M/(0,7klb).

Розрахунок таврових з'єднань

У таврових з'єднаннях із попередньою підготовкою кромок напруження в швах визначають так, як і для суцільних деталей, але порівнюють ці напруження із допустимими напруженнями для зварних швів.

Для таврових з'єднань, здійснених кутовими зварними швами без підготовки кромок, розрахунок на міцність виконують за напруженням зрізу в зварних швах. Згідно зі схемою навантаження таврового з'єднання (рис. 15.10) максимальне напруження зрізу має місце в точках верхніх кінців швів.

 

Це напруження дорівнює сумі напружень від дії двох складових сили F на двох взаємно перпендикулярних напрямах 

F1 = F cosα,   F2 = F sinα та моменту   Μ = F2h.

Для двох швів таврового з'єднання

τF1 = F1/(2∙0,7kb);  τF2 = F2/(2∙0,7kb);  τΜ = M/(2W0) = 3M/(0,7kb2).

У виразі для τΜ величина W0 = 0,7kЬ2/6 – осьовий момент опору перерізу одного шва в площині його руйнування.

Відповідно умову міцності такого таврового з'єднання записують у вигляді

τmах = √( τF1 + τΜ)2 + τ2F2  ≤  [τ]'.                 (6)

Для частинного випадку навантаження, наприклад при α = 0, дістають

Fl = F;  F2 = 0;  Μ = 0  і  τ = τF = F/(2 · 0,7kb) ≤ [τ]'.

Розрахунок з'єднань, виконаних контактним зварюванням. З'єднання точковим або шовним контактним зварюванням розраховують за напруженнями зрізу. Для з'єднання на рис. 15.11, a за умови рівномірного розподілу навантаження на всі зварні точки умову міцності записують у вигляді:

τ = 4F/πd2zi) ≤ [τ]',    (7)

де z – число зварних точок; і – число площин зрізу (для з'єднання на рис. 15.11, а маємо z = 3, а i = 2).

                     

Нерівномірність розподілу навантаження між зварними точками враховують вибором занижених допустимих напружень [τ]'. Число зварних точок, що розміщуються в напрямі лінії дії сили, рекомендують брати не більш як п'ять.

Шовне контактне зварювання (рио. 15.11,б) можна розглядати при розрахунку як неперервний ряд точок, що взаємно перекриваються. Тому умову міцності для з'єднання на рис. 15.11, б можна записати так:

τ = F/(al) ≤ [τ]',                                  (8)

де а і l – відповідно ширина та довжина зварного шва.

Допустимі напруження для зварних з'єднань

Різноманітність факторів, що впливають на міцність зварних з'єднань, а також наближеність та умовність розрахункових формул обумовлюють потребу експериментального визначення допустимих напружень. Норми допустимих напружень беруть з урахуванням конкретних якісних показників зварювання та характеру навантаження швів.

Допустимі напруження для зварних швів назначають від допустимого напруження розтягу [σ]ρ для основного металу. В табл. 15.1 наведені дані для визначення допустимих напружень зварних швів з'єднань деталей із низько- та середньовуглецевих сталей і деяких низьколегованих сталей при статичних навантаженнях. Допустимі напруження при циклічному навантаженні зварного з'єднання визначають за формулами:

[σ]'R = [σ]' γ;   [τ]'R = [τ]'γ,                          (9)

де [σ]' та [τ]' вибирають з табл.

Коефіцієнт γ ≤ 1 враховує характеристику  R = σminmax  або   R  = τminmax     циклів змінних напружень та ефективні коефіцієнти Ке  концентрації напружень у зварних з'єднаннях. Значення γ визначають за формулою

γ = 1/ (0,6Ке ± 0,25) – (0,6/ Ке ± 0,25) R   .                   (10)

Верхні знаки в знаменнику цієї формули беруть для дотичних напружень та нормальних, якщо найбільшими за абсолютним значенням є напруження розтягу, а нижні – якщо напруження стиску. Уразі рівності абсолютних значень нормальних напружень можна брати або верхні, або нижні знаки.

Значення ефективних коефіцієнтів Ке концентрації напружень для зварних з'єднань наведені в табл.

Якщо за формулою (10) дістають γ > 1, то в розрахунок беруть γ = 1. Це має місце при R > 0 і означає, що для даного циклу напружень вирішального значення набуває не втома, а статична міцність.

Наведені вище рекомендації для визначення допустимих напружень у зварних швах справедливі при якісно виконаному зварюванні, що задовольняє вимогам стандартів. Усякі дефекти в зварних швах (непровари, підрізи, поруватість, сторонні включення, тріщини) спричинюють різке зниження несучої здатності зварного з'єднання, особливо при циклічному навантаженні.




Комментарий:

ЗВАРНІ З'ЄДНАННЯ


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы