3. Połączenia spojeniowe.doc

(112 KB) Pobierz
1

             

3. POŁĄCZENIA SPOJENIOWE

 

3.1. POŁĄCZENIA SPAWANE

 

              Spawanie polega na doprowadzeniu (przez ogrzewanie) do nad­topienia powierzchni styku łączonych części i wprowadzeniu dodatkowego metalu (spoiwa) w miejsce łączenia, również w stanie stopionym. Po skrzepnięciu metalu otrzymujemy spoinę. Spoiwo o składzie chemicznym zbliżonym do składu chemicznego metalu części łączonych stosuje się w postaci drutu spawalniczego lub elektrod. Do materiałów łatwo spawalnych zaliczamy stale niskowęglowe (do ok. 0,25% C).

 

Jako spoiny nośne (przenoszące obciążenie) stosuje się głównie spoiny czołowe i pachwinowe, dlatego poniższe obliczenia wy­trzymałościowe zostały ograniczone do tych dwu rodzajów spoin.

 

W obliczeniach połączeń spawanych stosujemy następujące ozna­czenia:

 





 

                                          naprężenia dopuszczalne 

                       dla               połączeń spawa­nych 

       w MPa.

 

             

             

              S’- przekrój obliczeniowy spoin w cm2,

              a - grubość obliczeniowa spoiny w cm2,

              l - obliczeniowa długość spoiny w cm,

              lr - rzeczywista długość spoiny (łącznie z                                           kraterami)              w cm,

              h - wysokość spoiny w cm,

              z - współczynnik wytrzymałości spoiny,                                           zależny od              rodzaju obciążenia.

 

W złączu spawanym najsłabszym miejscem jest spoina, dlatego obliczanie wytrzymałości połączeń spawanych sprowadza się do obliczenia spoiny.

Spoiny obliczamy na podstawie ogólnych warunków wytrzymałościowych w zależności od rodzaju ob­ciążenia. Do obliczeń przybliżonych wartości naprężeń dopusz­czalnych dla spoin przyjmujemy zależności

                           

 

np.                            itp.                              (3.1)

 

W zbiorze zadań przyjęto (zgodnie z danymi podanymi w podręcz­niku „Części maszyn") następujące wartości współczynnika z:

·     dla spoin czołowych

              przy rozciąganiu   z = 0,8,

              przy zginaniu        z = 0,9,

              przy ścinaniu        z = 0,65,

·     dla spoin pachwinowych (niezależnie od rodzaju obciążenia) z = 0,65.

 

 

 

 

 


Uwaga:

              Wytrzymałość spoiny zależy od wielu czynników, w tym od rodzaju spoiny, wytrzymałości materiału, rodzaju obciążenia, warunków i jakości spawania,               dokładności kontroli spoiny, położenia spoiny i fachowości spawa­cza. W literaturze po­dane są dokładniejsze metody obliczania naprężeń               do­puszczalnych dla spoin, zwłaszcza przy obciążeniach zmiennych. Polegają one               głównie na przyjmowaniu róż­nych wartości współczynników (np. z, zo, za) uwzględniających wpływ podanych czynników na wytrzymałość spoiny. W przykładach i zadaniach będziemy stosować wyłącznie zależność 3.1, zarówno dla obciążeń statycznych, jak i zmiennych.

 

              Spoiny pachwinowe oblicza się zawsze na ścinanie w przekroju niebezpiecznym (najmniejszym), nawet jeśli występuje złożony stan naprężeń. Stosuje się przy tym następujące wzory:

·     W przypadku obciążeń rozciągających, ściskających i ścinają­cych

 

                                                                                                                              (3.2)

 

·     W przypadku obciążeń zginających wytrzymałość spoiny pach­winowej obliczamy umownie wg wzoru

 

                                                                                                                              (3.3)

 

              gdzie: Wx - wskaźnik wytrzymałości               przekroju spoiny.

 

Naprężenia dopuszczalne dla spoin pachwinowych obliczamy zgodnie z zależnością 3.1:

 

                                                                                                                                                                                        (3.4)

 

Przekrój S’ spoiny czołowej przyjmujemy równy przekrojowi łączonych elementów; natomiast w przypadku spoiny pachwi­nowej

 

                                                                                                                              (3.5)

 

              gdzie                                           (3.6)

 

Grubość obliczeniową spoiny a zaokrągla się do całych mm (z niedomiarem), przy czym należy zachować warunek 3 mm < a < 15 mm.

 

Długość spoin pachwinowych

 

                                                                                                  (3.7)

 

Wartość 3a dodajemy ze względu na kratery, tj. końcówki szwu spawanego, nie przenoszące obciążenia. W przypadku czołowego spawania blach wpływ kraterów na wytrzymałość spoiny można pomijać, jeżeli spoinę wprowadzamy na podkładki, które potem odcinamy.

 

W przeciwnym razie

 

                                                                                                                (3.8)

 

              gdzie b - szerokość pasa blachy równa długości spoiny l.

 

Przy łączeniu kątowników z blachą węzłową spoiny leżą niesymetrycznie względem linii działania siły (linii środków cięż­kości przekrojów elementu spawanego). W celu zapewnienia jednakowych naprężeń w obu szwach obciążenie poszczególnych spoin obliczamy wg wzorów

 

                            lub                                                        (3.9)

 

Długości spoin obliczamy z odpowiednich wzorów wytrzymałoś­ciowych w zależności od wartości wyznaczonych sił F1 i F2

 


3.2. POŁĄCZENIA ZGRZEWANE

 

Zgrzewanie polega na nagrzaniu łączonych elementów do stanu ciastowatości i silnym ich dociśnięciu, bez stosowania spoiwa. Zgrzewanie umożliwia łączenie ze sobą różnych metali, a nawet metali i materiałów niemetalowych. Stosuje się zgrzewanie: punk­towe, liniowe, garbowe i doczołowe.

 

W obliczeniach wytrzymałościowych połączeń zgrzewanych mają zastosowanie te same wzory, według których są obliczane połącze­nia spawane.

 

Zgrzeiny punktowe należy tak projektować, aby pracowały na ścinanie, gdyż ich wytrzymałość na inne rodzaje naprężeń (roz­ciąganie, zginanie, skręcanie) jest bardzo mała, a przy obciążeniach zmiennych praktycznie równa się zeru.

 

 

 

 

 

 

Wartości naprężeń dopuszczalnych dla zgrzein punktowych ob­liczamy wg wzoru :

 

                                                                                                             (3.10)

 

              gdzie  z = 0,35 - 0,6 przy obciążeniach statycznych.

 

Średnice zgrzeiny punktowej dla części stalowych przyjmujemy w zależności od grubości zgrzewanych blach:

dla g = 0,5 mm -  d = 4 mm,               analogicznie dla 1 - 5 mm, dla 1,5 - 6 mm, dla 2 - 7 mm, dla 2,5 - 8 mm oraz dla g = 3 mm - d = 9 mm.

 

Przy różnych grubościach łączonych blach średnicę zgrzeiny przyjmujemy według blachy cieńszej.

 

Zgrzeiny doczołowe obliczamy wytrzymałościowo tak, jak spoiny czołowe. Wartość naprężeń dopuszczalnych przyjmujemy w tym przypadku wg wzoru

 

                                                                                                            (3.11)

stosując

              z = 0,7 - 0,85 - dla zgrzewania               zwarciowego,

              z = 0,8 - 0,95 - dla zgrzewania iskrowego.

 

W przypadku zgrzewania materiałów o różnych własnościach wytrzymałościowych do wzoru 3.3 jako k podstawiamy wartość naprężeń dopuszczalnych materiału o mniejszej wytrzymałości (słabszego).

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin