Конструкция и расчет сварных соединений. Детали машин расчет сварных соединений


Расчет сварных и резьбовых соединений. Расчет шлицевого соединения

Расчет сварных соединений.

Дано: D=65 мм,  d=55 мм,  материал ст.3, электрод Э42, коэффициент запаса f=1,4.

1) Определить допускаемое значение силы Р.

2) Указать процент использования основного материала трубы.

Решение:

1.  Определить допускаемое напряжение на разрыв sp для материала трубы.

   Предел текучести для     Ст.3   [sт]  =  240 МПа        [1, стр. 7, табл. 1.1]

                                      [sp]  =  [sт] / s = 240/1.5 =  160 МПа                     

2.Рассчитать площадь сечения трубы.

,

где D -   наружный диаметр трубы, мм.

      d –    внутренний диаметр трубы, мм.

                                                     А = p ( 652 - 552 ) / 4 = 942 мм2

     

3.Допустимая сила Р, которая может быть приложена к трубе, определяется по фомуле:

                                                    ,

P=942×160= 150720 H

4.Принимаем катет сварного шва, равным толщине стенки трубы

принимаем катет шва к=6 мм.

5.Назначаем вид сварки и определяем допускаемое касательное напряжение

Для электрода Э 42  допускаемые касательные напряжения рассчитываются по формуле  [t]=[sp]    [2 табл.1.1]

6.  Рассчитаем площадь сечения сварного шва:

мм2

 

7.  Допустимая сила, которая может быть приложена к сварному соединению:

                                                     Pшв = Ашв []

 Н

8.  Определим процент использования материала трубы:

Расчет резьбовых соединений.

Определить диаметр нарезной части вала дисковой пилы, которая удерживается  между двумя шайбами посредством сил трения, возникающих при затяжке гайки на конце вала. Пила преодолевает силу сопротивления резанию P.

P = 90 Н,    Dp= 550 мм, D1=175 мм, f=0,18.   Материал вала ст.45

                                          

Решение:

1.  Определим усилие затяжки болта

 Н,

где R – коэффициент надежности, принимаем равным 1,5 [1] ,

       z -   число болтов,

       f  -  коэффициент трения.

2.  Определим диаметр болта.

 мм,

где [sр] допускаемое напряжение на растяжение, вычисляется по формуле

[sр]= [sт]/s,

где s – коэффициент безопасности по [1] s = 1,5…1,8

3.  Принимаем болт М6.

Расчет шлицевого соединения.

Подобрать по ГОСТ 6033-80 подвижное эвольвентное шлицевое соединение и проверить его на прочность.

D=35 мм, В=45 мм, T=550 Н м                                                       

Решение.

1.  Шлицевые соединения рассчитываются на смятие:

,

где  Т – крутящий момент , Н м

        Z- число шлицев

        h- высота шлицев, мм  мм              [1]

        b- ширина колеса, мм

        y- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между шлицами.                                                          [1]

 мм

2.  Допускаемое напряжение смятия при среднем режиме работы

                       [s]=100 МПа                                              [1,стр.7, табл 1.1]

3.  Проверим соединения на прочность:

sсм£ [s]

30£100 МПа

Условие прочности выполняется.

Расчет заклепочных соединений.

Определить диаметр заклепки и величину косынки H. Величины е и t принять согласно рекомендациям [2]. Отверстия под заклепки выполнены сверлением. Материал листов и заклепок приведен в таблице.

P=25 кН, l=210 мм, d=16 мм, a=700, Сталь 35

Решение:

1)  По рекомендациям [3], рассчитаем основные параметры соединения:

·  Диаметр отверстия d0 принимаем по формуле:

d0=2d=2´16=32 мм

·  Шаг заклепочного соединения

t=3d=3´32=96 мм

·  Расстояние до оси заклепки

е=1,5d=1,5´32=48 мм

·  Высота косынки        Н=2е+2t= 252 мм

2)  Проверка соединения на прочность.

·  Определим наиболее нагруженную заклепку:

Разложим силу Р на составляющие:

Рx=P´cosa=P´cos700=25´cos 70=8,550 кН

Py= P´sina= 25´sin700=23,492 кН

         Сносим силу Рx в центр заклепок, кроме нее на соединение будет действовать момент   М= Рx´l =8,550´190=1624,5 мм

         Так как система сил должна находиться в равновесии, то каждая сила, действующая на заклепку должна уравновешиваться.

            Так сила P уравновешивается силами P1=P2=P3=P4= кН

            Момент уравновешивается силами

 P1М=P2М=P3М=P4М=кН

Таким образом, на каждую заклепку действует равнодействующая сила R=

·  Проверим соединение на срез и смятие:

Условие прочности на смятие       

                      МПа

          Условие прочности на срез             

                         МПа

·  Для материала заклепок Сталь 35 [1] предел текучести

[sт]=320 МПа

Тогда [sр]= [sт]/s=320/1,5=213.33 МПа

 [sсм]=2 [sр]=213,33´2 =426,66МПа<46,60МПа   

Условие прочности выполняется

[tср]=0.9 [sсм]=0.9´426,66 =384МПа <3,710 МПа

Условие прочности выполняется

Соединение обеспечивает требуемую прочность.

ЛИТЕРАТУРА.

1.  Детали машин в примерах и задачах:[Учебное пособие Д38/ С.Н. Ничипорчик, М. И. Корженцевский, В.Ф.Калачев и др.] ; Под общ.ред. С.Н. Ничипорчика.- 2-е издание.- Мн.: Выш.школа, 1981-432 с., ил.

2.  М/ук 2353, 2620.

3.  Гузенков П.Г. Детали машин.- М.: Высшая школа, 1975.

vunivere.ru

СВАРНЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН

СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Детали машин сваривают из заготовок, получаемых самыми различными способами.

Многие конструкции свари­вают из прокатного материа­ла. К ним относятся рамы, станины, барабаны, корпуса редукторов, зубчатые колеса (рис. 22.1), штанги с проуши­нами (рис. 22.2), тяги (рис. 22.3). На рис. 22.4,а, б, в при­ведены сварные конструкции подшипниковых опор разных систем. Все они выполнены из листового проката с усилени­ем корпусов приваркой ребер жесткости. Замена литых де­талей машин сварными позво­лила получить экономию до 50% от массы металла.

Рис. 22.1. Двустенчатое сварное зубча

тое колесо

Примерами конструкций, изготовленных из поковок, служат различные сварные валы (рис. 22.5). Применение составных поковок упрощает изготовле­ние, гребует меньшего объема механической обработки и способ­ствует удешевлению производства.

При производстве сварных деталей машин рекомендуется при­менять листовой прокат, фасонные профили, предпочтительно тон­костенные, гнутые, прессованные, штампованные заготовки, обес-

Рис. 22.2. Штанги с проушинами

печивающие возможность изготовления легких сварных изделий повышенной жесткости и устойчивости. Штампосварные изделия можно встретить в авиационных конструкциях, тракторах и авто­мобилях, строительных конструкциях. Область применения штам­посварных конструкций непрерывно расширяется. Сварку литых деталей применяют для упрощения технологического процесса литья.

Масса сварных стальных деталей часто бывает в два раза меньше, чем литых чугунных, при одинаковых прочности и жест­кости.

Рис. 22.4. Сварные под­шипниковые опоры

При создании новых, все более мощных конструкций тяжелого машиностроения (турбин, котлов, металлургического и станочного оборудования) изготовление их деталей и узлов литьем, ковкой и штамповкой представляет большие, иногда непреодолимые труд­ности. Применение электрошлаковой сварки открыло путь к со-

зданию комбинированных сварных изделий больших размеров из ■отливок, поковок и проката, экономичных по массе, с минималь­ными припусками на механическую обработку.

Для производства деталей машин средних размеров с общей площадью сечений до 50 ООО мм2 перспективно использовать сты­ковую контактную сварку. Таким способом изготовляют, напри-

■ ЭшЛ

JJ7J_______________________ 30 3234 t 30 3373

-т-

* ! і

' 0180 . 1

11

^1

I

1 ^

1 } °°1 ■

<•0

■Sl

\

Т

сэ

)

Н

(і 1

1285

1290

4485

2495 !485

' 10040

^ 1 “г ^

Рис. 22.5. Сварной вал шахтной подъемной машины

мер, картеры тепловозных дизелей (см. рис. 17.10), собираемые и свариваемые из унифицированных отливок методом последова­тельного наращивания. При серийном выпуске деталей небольших размеров используют контактную сварку, сварку трением, сварку под флюсом, в среде С02 и т. д.

В деталях машин, например в телескопических соединениях трубчатых элементов разных диаметров, в элементах, соединяемых внахлестку и втавр, в изделиях сложной геометрической формы (сотовые конструкции на рис. 2.35), при которых наложение свар­ных швов оказалось бы затруднительным, целесообразно приме­нять пайку.

Помимо процессов сварки и пайки в деталях машин большое значение имеют процессы наплавки. Наплавка применяется не только для восстановления изношенных поверхностей при их ре­монте, но и при изготовлении новых деталей с целью придания их поверхности заданных свойств. Так, быстрорежущую сталь на­плавляют на поделочную с целью получения недорогих износо­стойких инструментов, а твердые сплавы на трущиеся поверхности машин и механизмов — для повышения их износостойкости. При проектировании деталей с наплавкой следует учитывать возмож­ность применения новых способов сварки, например взрывом. Применяют также поверхностную закалку кислородно-ацетилено­вым пламенем и ТВЧ. Этот процесс требует тщательной техноло­гической отработки. Тем не менее закалка находит разностороннее применение на машиностроительных заводах при обработке шес­терен, бандажей, крановых бегунов и т. п.

При проектировании деталей машин следует учитывать следу­ющие обстоятельства.

1. Диапазон применяемых марок сталей широк — наряду с гнизкоуглеродистыми и низколегированными сталями применяют высоколегированные. Иногда заготовки подвергают термической обработке до сварки. К качеству конструкций предъявляются вы­сокие требования.

2. В деталях машин размеры элементов нередко определяют­ся условиями не прочности, а жесткости. В этом случае рабочие на­пряжения принимаются значительно ниже допускаемых.

3. В деталях машин большое значение имеет точность изго­товления. Остаточные напряжения в сварных конструкциях, нахо­дящихся в эксплуатации, с течением времени меняют свое значе­ние. Вследствие этого в конструкции появляются деформации. Поэтому сварные изделия, изготовляемые и обрабатываемые по высшим квалитетам точности, необходимо после сварки подвер­гать термической обработке (отпуску в нагревательных печах).

4. В зонах сварных соединений некоторых низколегированных сталей происходит процесс замедленного распада аустенитной структуры, вызывающий деформирование соединения в течение некоторого времени. В процессе эксплуатации сварных соединений из низкоуглеродистой и аустенитной стали изменения размеров; обычно не происходит. Существуют разные мероприятия для устранения этого вредного явления. Одно из них — применение рациональной термической обработки изделия после сварки. По­лезно снятие остаточных напряжений, так как возникающие при этом пластические деформации ускоряют процесс стабилизации структур.

5. Механическую обработку сварных деталей машин следует* как правило, производить после отпуска, так как удаление части сечения вызывает перераспределение остаточных напряжений и искажение ранее обработанных поверхностей. Однако эти иска­жения зависят от жесткости обрабатываемой детали и размера снимаемого слоя и могут быть невелики. Поэтому очень часто сварные изделия обрабатывают, не производя вовсе отпуска.

6. «Горячий монтаж», т. е. сборку и сварку механически обра­ботанных заготовок без последующей механической обработки го­товой детали, можно применять только при тщательной отработке технологии сварки.

Детали машин часто воспринимают действие динамических на­грузок. Это требует проектирования конструкций с возможным устранением концентраторов напряжений. Влияние динамических нагрузок учитывают с помощью коэффициента г).

Расчетное усилие при этом равно

R = - РпостЧ-^полТ]» (22.1)

где Рпост — усилие ОТ ПОСТОЯННЫХ нагрузок; Рпол — усилие от по­лезных нагрузок. Значения т} зависят от вида машины и характе­ра ее работы:

Электромашины, шлифовальн те станки, ротационные компрессор­ные турбины 1 —1,1

Двигатели внутреннего сгорания, поршневые насосы и компрессоры 1,2—1,5

Волочильные станки, рычажные прессы, пильные рамы......................... 1,5—2,0

Прокатные станы, камнеломные машины................................................ 2,0—3,0

Помимо увеличения заданных значений статических усилий при проектировании деталей машин производится снижение допус­каемых напряжений с учетом вибрационного действия на деталь.

Это снижение допускаемых напряжений в основном металле про­изводится с учетом комплекса факторов, рассматриваемых в спе­циальных курсах применительно к каждой отрасли техники.

Допускаемые напряжения в сварных соединениях деталей ма­шин снижаются относительно допускаемых напряжений [сґ]р пу­тем умножения на коэффициент у, вычисляемый в зависимости от эффективного коэффициента концентрации сварного соединения Кэ (см. § 5 гл. 4).

Рис.. 22.6. Конструкция сварных барабанов

Таким образом, площадь расчетного сечения шва при растяже­нии элементов

ZV=(P пост пол il)/(K]pY). (22.2)

Аналогичным образом определяют момент сопротивления сече - щия при изгибе:

' WTp={M пост + Т]М ПОЛ )/(MpY)- (22.3)

§ 2. Барабаны

Барабаны используют в шаровых мельницах, центрифугах, но •особенно часто их применяют в грузоподъемных машинах и шахт­ных подъемниках. Размеры барабанов различны. Диаметры их колеблются в широких пределах — от нескольких десятков милли­метров до нескольких метров. Длина барабана зависит от его на­значения. Толщина стенок барабана может достигать 75 мм.

В большинстве случаев барабан представляет собой сварную кон­струкцию, изготовленную из листов. Однако в некоторык изделиях •288 ценовой барабана служит каркас, выполненный из профильного Материала. Каркас представляет собой пространственную жесткую Систему, к которой приваривает барабанную обшивку. Такие кон­струкции встречаются сравнительно редко и главным образом в крупных шахтных подъемниках.

Цилиндрическую часть барабана соединяют с торцовыми стенками (днищами). Последние представляют собой плоские круглые листовые элементы, к которым приварены цапфы. В не­которых конструкциях барабанов цапфы являются концами валов, не имеющих разрывов (рис. 22.6,а), в других—валов с разрывом (рис. 22.6,6). Для корпусов барабанов малых диаметров исполь-

Рис. 22.7. К расчету сварных барабанов:

а — общий вид: б — поперечное сечение при потере устойчивости; в — усиление кольцевы­ми ребрами жесткости; г — е — соединения цилиндрической части с торцовой стенкой; ж — усилия в барабане от натяжения троса; з —к определению рабочей толщины стенкн;

и — устойчивость кольца

зуют трубы или отливки, для средних и больших диаметров кор­пуса барабанов вальцуют из одного или нескольких листов.

Рассмотрим схему конструкции барабана шахтного подъемни­ка. Для удобства навивки каната на поверхности барабана пред­усматривают канавки, соответствующие диаметру этого каната (рис. 22.7,а). Канавки не должны ослаблять сечение барабана. Усилие от натяжения каната вызывает в барабане сжатие. Если напряжения сжатия превзойдут значение, которое называется критическим, то оболочка потеряет устойчивую форму и выпучит­ся (рис. 22.7,6).

Во избежание потери устойчивости повышают жесткость обо­лочки. Для этого приваривают кольцевые элементы жесткости: полосы, швеллеры (рис. 22.7,б), различные штампованные про­фили.

Соединения барабана с торцовой стенкой весьма ответственны, так как передают значительные рабочие усилия. Рациональными являются соединения барабана со стенкой, приведенные на рис. 22.7,г, е, допускается соединение угловыми швами, показан­ное на рис. 22.7,д.

Это снижение допускаемых напряжений в основном металле про­изводится с учетом комплекса факторов, рассматриваемых в спе­циальных курсах применительно к каждой отрасли техники.

Допускаемые напряжения в сварных соединениях деталей ма­шин снижаются относительно допускаемых напряжений [сґ]р пу­тем умножения на коэффициент у, вычисляемый в зависимости от эффективного коэффициента концентрации сварного соединения Кэ (см. § 5 гл. 4).

Р)

Рис. 22.6. Конструкция сварных барабанов

Таким образом, площадь расчетного сечения шва при растяже­нии элементов

Fтр= (Рпост+РполТ]) / ([о7]pV) • (22.2)

Аналогичным образом определяют момент сопротивления сече - ашя при изгибе:

WTP=(M пост + Т]М ПОЛ )/(Mpy)- (22.3)

§ 2. Барабаны

Барабаны используют в шаровых мельницах, центрифугах, но особенно часто их применяют в грузоподъемных машинах и шахт­ных подъемниках. Размеры барабанов различны. Диаметры их колеблются в широких пределах — от нескольких десятков милли­метров до нескольких метров. Длина барабана зависит от его на­значения. Толщина стенок барабана может достигать 75 мм. В большинстве случаев барабан представляет собой сварную кон­струкцию, изготовленную из листов. Однако в некоторык изделиях 288 основой барабана служит каркас, выполненный из профильного материала. Каркас представляет собой пространственную жесткую систему, к которой приваривает барабанную обшивку. Такие кон­струкции встречаются сравнительно редко и главным образом в крупных шахтных подъемниках.

Цилиндрическую часть барабана соединяют с торцовыми стенками (днищами). Последние представляют собой плоские круглые листовые элементы, к которым приварены цапфы. В не­которых конструкциях барабанов цапфы являются концами валов, не имеющих разрывов (рис. 22.6,а), в других—валов с разрывом (рис. 22.6,6). Для корпусов барабанов малых диаметров исполь-

Рис. 212.7. К расчету сварных барабанов:

а —общий вид; 6 — поперечное сечение при потере устойчивости; в —1 усиление кольцевы­ми ребрами жесткости; г — е — соединения цилиндрической части с торцовой стенкой; ас —усилия в барабане от натяжения троса; з —к определению рабочей толщины стенки;

и — устойчивость кольца

зуют трубы или отливки, для средних и больших диаметров кор­пуса барабанов вальцуют из одного или нескольких листов.

Рассмотрим схему конструкции барабана шахтного подъемни­ка. Для удобства навивки каната на поверхности барабана пред­усматривают канавки, соответствующие диаметру этого каната (рис. 22.7,а). Канавки не должны ослаблять сечение барабана. Усилие от натяжения каната вызывает в барабане сжатие. Если напряжения сжатия превзойдут значение, которое называется критическим, то оболочка потеряет устойчивую форму и выпучит­ся (рис. 22.7,6).

Во избежание потери устойчивости повышают жесткость обо­лочки. Для этого приваривают кольцевые элементы жесткости: полосы, швеллеры (рис. 22.7,в), различные штампованные про­фили.

Соединения барабана с торцовой стенкой весьма ответственны, так как передают значительные рабочие усилия. Рациональными являются соединения барабана со стенкой, приведенные на рис. 22.7,г, е, допускается соединение угловыми швами, показан­ное на рис. 22.7Д

Расчет прочности барабана производят на сжатие, изгиб и кручение. Рассмотрим элемент обода под канатом (рис. 22.7,ж). Усилие в ободе N уравновешивает силу Р, приложенную к канату. Поэтому напряжение сжатия в ободе

G=Pj(ds), (22.4)

где d—ширина обода, равная диаметру каната; s — толщина обода (рис. 22.7,з).

Рассмотрим, в какой степени сжимающие напряжения могут быть опасны для обода с точки зрения потери устойчивости. До­пустим, что труба, не имеющая торцовых стенок, сжимается на­грузкой, равномерно распределенной по ее окружности (рис. 22.7,и). Из теории упругости известно, что потеря устойчиво­сти наступает при нагрузке

Ркрит-3£//7?з, (22.5)

где / — момент инерции продольного сечения стенки трубы отно­сительно собственной оси; Е — модуль упругости; R— радиус трубы.

Если принять длину трубы равной d, а толщину стенки — s (рис. 22.7,з), то

I=ds3l 12. (22.6)

Таким образом, нагрузка определится формулой

PKpm = Ed(slR)3l4. (22.7)

Установим зависимость между Р и р. В гл. 21 показано, что в цилиндрическом теле, нагруженном по поверхности распределен­ной нагрузкой р, образуется усилие

N=P=pR. (22.8)

Подставим вместо р его значение из формулы (22.7), тогда получим

PKPm=EdR(slRyi 4. (22.9)

Если принять коэффициент запаса на устойчивость равным 2, то допускаемая сила по устойчивости барабана

Pmn=EdR(s(Ryi8. (22.10)

Напряжение в барабане, допускаемое с учетом устойчивости, со­ставляет

СТрасч<С0,5[о]крит. (22.11)

Торцовые стенки повышают устойчивость барабана по сравне­нию с ее допускаемым значением Рдоп> полученным по формуле (22.10). Если Ррасч>0,5РКрит, то барабан следует усилить постанов­кой кольцевых элементов жесткости.

Пример расчета. Требуется из условия устойчивости определить необходи­мую толщину листов барабана, у которого радиус R=30 см, d=2 ом, Р= =20 кН, £=0,21 ■ 10е МПа (рис. 22.8).

290

R/s = YEdR/fiP) = ^0,21-0,02-0,3* 10е/ (8*0,02) = 19,6, откуда s = 16 мм.

Напряжение сжатия в оболочке определяется по формуле (22.4) 0= =0,02/(0,02-0,016) =62,5 МПа.

Пели углубление канавки составляет <i/2=10 мм, то полная толщина листа барабана равна 16-f-10=26 мм.

Кроме проверки на устойчивость оболочка должна быть про­верена также на прочность в зависимости от изгибающего и кру­

тящего моментов. Наибольший изгибающий момент имеет место в середине пролета (рис. 22.8):

M = Plf4, (22.12)

где / — расстояние между опорами барабана. Напряжение от из­

гиба

a=M/W. (22.13)

Момент сопротивления барабана находится так же, как и в коль­цевом сечении:

W=I/Rh (22.14)

где Rі — внешний радиус.

Значение крутящего момента зависит от конструкции привода. При расположении его с одного конца вала

MKP=PR. (22.15)

Напряжение от кручения

гкр=Мкр/1Гкр, (22.16)

где WKV — полярный момент сопротивления.

В большинстве случаев напряжения от изгиба и кручения в барабанах незначительны по сравнению с напряжениями сжатия.

Пример расчета. Допустим, что длина барабана, рассмотренного в предыду­щем примере, /=2000 мм. Остальные условия те же.

Определим момент, вызванный в барабане изгибом:

М = Р//4 = 20-2/4 = 10 кН-м.

Крутящий момент в случае, если двигатель находится с одной стороны вала, составит

MKp=Pi?=20-0,3=6 кН-м.

Осевой момент инерции кольца

І=я (/?4і—/?42) /4.

Принимаем для упрощения расчета /?і = /?г+5. Тогда /=(я/4) (4-29,23- 1,6-|-6Х Х29,22-1,624-4-29,2-1,6s—j—1,64) = 135 740 см4. Напряжение от изгиба по формуле (22.13)

(7=0,01 -0,308/(135 740-10-8) =2,3 МПа.

Полярный момент инерции №кр=2/=271 480 см4. Напряжение от кручения по формуле (22.16) т=0,006-0,308/(271 480-10~8) =0,67 МПа. Напряжения нич­тожно малы.

Допустим, что внутренний радиус цапфы г=80 мм и толщина ее s4=10 мм. Полярный момент инерции поперечного сечения цапфы

/А=я[(л+10)*—/-4i] /2=3864 см4.

Напряжение от кручения в цапфе и в шве, соединяющем цапфу с торцовой стенкой, по формуле (22.16) т=0,006(8—f—1) 10~2/(3864 * 10—8) = 14 МПа, что впол­не допустимо.

В крупногабаритных барабанах ус­пешно применяют соединения, сваривае­мые электрошлаковой сваркой. На рис. 22.9 изображена сварная конструкция барабана лебедки шагающего экскавато­ра. Толщина его стенок 98 мм, наруж­ный диаметр 1986 мм. Ступица барабана 1 и фланец 3 представляют собой отлив­ки из стали 25Л. Полуобечайки 2 изго­товлены из стали 20Г. Отливки 1 и 3 пе­ред механическ

msd.com.ua

Конструкция и расчет сварных соединений

Цель работы: ознакомиться с основами технологического процесса получения сварных соединений, видами соединений, типами сворных швов и методами расчета.

Технические средства: чертежи сварных соединений.

Исходные данные: задание.

Сварные соединения Общие сведения

Сварка - это технологический процесс соединения металлических деталей, основанный на использовании сил молекулярного сцепления и происходящий при сильном местном нагреве их до расплавленного (сварка плавлением) или пластического состояния с применением меха­нического усилия (сварка давлением). Она является одним из самых рас­пространенных современных прогрессивных способов получения раз­личных машиностроительных, строительных и других конструкций. Сваркой изготовляют станины, рамы и основания машин, корпуса ре­дукторов, зубчатые колеса, шкивы, звездочки, маховики, барабаны, фермы, балки, колонны, паровые котлы, цистерны, различные резер­вуары, трубы, корпуса речных и морских судов и т. п.

Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали, называется сварным швом.

В настоящее время освоена сварка всех конструкционных сталей (включая высоколегированные), чугуна, медных, алюминиевых и других сплавов цветных металлов, а также некоторых пластмасс.

По сравнению с клепаными и литыми сварные конструкции обеспе­чивают существенную экономию металла и значительно снижают тру­доемкость процесса изготовления. Применение сварки особенно целесообразно при изготовлении конструкций сложной формы, отдельные детали ко­торых получают прокаткой, ковкой, штамповкой и отливкой.

К недостаткам сварных конструкций относятся: появление оста­точных напряжений в свариваемых элементах после окончания процесса сварки, коробление, плохое восприятие переменных и особенно вибра­ционных нагрузок, сложность и трудоемкость контроля качества сварных швов.

Целесообразность применения свар­ки при изготовлении деталей машин устанавливают в каждом отдельном случае на основании конструктивных и экономических показателей с учетом технологических возможностей предприятия.

Из большого разнообразия существующих видов сварки в машино­строении применяют: ручную дуговую сварку плавящимся электродом, автоматическую дуговую сварку плавящимся электродом под флюсом, электрошлаковую сварку и контактную сварку — стыковую, шовную и точечную. Первые три способа относятся к сварке плавлением, по­следний — к сварке плавлением или давлением.

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом, при которой подача электрода и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок осущест­вляются вручную. Нагрев производится электрической дугой между из­делием и электродом. Электрод, расплавляясь при сварке, служит при­садочным материалом для образования сварного шва. При данном способе возможна сварка стальных деталей толщиной 1...60 мм и бо­лее. Этот вид сварки применяют для конструкций с короткими и не­удобно расположенными сварными швами, а также в единичном производстве.

Автоматическая дуговая сварка плавящимся электродом под флю­сом, при которой подача электрода и перемещение дуги вдоль свари­ваемых кромок механизированы. Дуга горит под слоем сварочного флюса. В состав флюса входят шлакообразующие, легирующие и раскислительные составляющие, благодаря чему этот вид сварки обеспечи­вает высокую производительность процесса и высокое качество шва. При нем возможна сварка деталей толщиной 2... 130 мм и более. Этот вид сварки экономически наиболее целесообразен при непрерывных прямолинейных и кольцевых швах значительной протяженности и осо­бенно в крупносерийном и массовом производстве различных конструк­ций.

Электрошлаковая сварка — сварка плавлением, при которой для на­грева металла используется теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Этот способ является

самым производительным для сварки стальных листов толщиной 40...50 мм. Эффективность сварки возрастает с увеличением толщины свариваемых листов. Этим способом сваривают стальные и чугунные изделия толщиной до 1 м и выше, как, например, станины прокатных станов, прессов, молотов и т. п.

Стыковая контактная сварка основана на нагреве стыкуемых тор­цов деталей теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока. Нагрев торцов деталей производится либо до оплавления их (сварка плавлением), либо до пластического состояния с последующим сдавливанием деталей (сварка давлением). Этот способ сварки самый производительный и рентабельный при массовом и крупносерийном производстве. Шовная контактная сварка, при которой соединение эле­ментов выполняется внахлестку вращающимися дисковыми электрода­ми в виде непрерывного или прерывного шва, применяется для получе­ния герметичных швов в тонколистовых конструкциях (различные сосуды). Точечная контактная сварка, при которой соединение элемен­тов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электро­дов, применяется для тонколистовых конструкций, в которых не тре­буется герметичность швов.

studfiles.net