Устройство стыкового шва в листах разной толщины

При большей разнице в толщинах и при динамических нагруз­ках следует предусматривать скосы у более толстого листа с укло­ном до 1:5 (рисунок ниже). За расчетную толщину стыкового шва при­нимаю толщину соединяемых элементов, а если толщина их раз­лична, то толщину более тонкого элемента (без учета наплавленного валика сверху). Расчётной длиной шва l_w, считают фактическую его длину за вычетом 2t, учитывающих непровар в начале и конце шва. Если сварка была начата и закончена на выводных планках, то умень­шение длины шва не производят.

Напряжения в шве проверяют но формуле

где N - расчетное усилие; R_wy — расчетное сопротивление сварно­го соединения встык растяжению или сжатию.

Расчетные сопротивления растяжению сварных соединений, выполненных ручной или полуавтоматической сваркой, при обычных способах контроля за качеством шва ниже, чем расчетные сопротив­ления основного стыкуемого металла, и потому прямой стык, выпол­ненный такой сваркой, не будет равнопрочен основному металлу. Для получения равнопрочного соединения применяют косой шов, кото­рый делают с наклоном 2:1 (см. рисунок ниже).

При действии изгибающего момента М на соединение нормаль­ные напряжения в шве

O_w = M/W_w,

где Ww = tl²_w / 6 — момент сопротивления шва.

В сварных соединениях встык, работающих одновременно на изгиб и срез, проверяют приведенные напряжения по формуле

где σ_w — нормальные напряжения от изгиба; тw = Q/(tl_w) — среднее касательное напряжение от срезающей силы, определенное из ус­ловия равномерного распределения по стыковому шву.

Соединение внахлестку. Такое соединение выполняют с наклад­ками или без них с помощью угловых швов. В зависимости от распо­ложения швов по отношению, к направлению передаваемого усилия различают фланговые швы (рисунок ниже), расположенные параллельно усилию, и лобовые швы, расположенные перпендикулярно усилию.

Соединение с фланговыми швами (а), направление потока силовых линий и распределение напряжений (б)

Простота соединения внахлестку, для которого не требуется точ­ной подгонки и обработки кромок, а только очистка, удаление зау­сениц и правка, является причиной широкого распространения это­го вида сварного соединения. Недостаток его — сильное искаже­ние силового потока при передаче усилия с одного элемента на другой и связанная с этим концентрация напряжений, вызываемая одновременной работой шва на срез и изгиб.

При соединении фланговыми швами неравномерная передача уси­лия происходит как по длине шва, так и по поперечному сечению со­единения (рисунок выше). По длине наиболее интенсивна передача усилий на концах швов, где разность напряжений в соединяемых элементах наибольшая. Однако перед разрушением шва за счет пластической ра­боты перенапряженных участков (начального и конечного) происхо­дит выравнивание напряжений. Это позволило положить в основу рас­чета допущение о равномерном распределении напряжений среза по минимальной площади сечения шва. Разрушение шва может происхо­дить как по металлу шва (рисунок ниже), так и по основному ме­таллу на границе его сплавления с металлом шва (рисунок ниже), особенно если наплавленный металл прочнее основного.

Лобовые швы (рисунок ниже) более равномерно передают усилия по ширине, чем фланговые. Однако вследствие резкого изменения на­правления потока силовых линий (рисунок ниже) в корне шва концент­рируются большие напряжения (рисунок ниже); в результате разрушение шва происходит при малых удлинениях (ε = 3—4%), т. е. хрупко.

Соединение с лобовыми швами

Неравномерность распределения напряжений приводит к сни­жению качества соединения. Поэтому независимо от вида работы (сжатие, растяжение, срез) расчет лобовых швов условно ведут на срез по минимальной площади сечения шва. При соединении внах­лестку с лобовыми швами длину нахлестки следует назначать не менее пяти толщин более тонкого элемента (см. рисунок ниже). Это позво­ляет уменьшить влияние дополнительного изгибающего момента.

Нормальный угловой шов в разрезе имеет форму прямоуголь­ного равнобедренного треугольника с криволинейной гипотенузой (рисунок ниеже).

Обычный наплыв выпуклого шва составляет 0,1 размера его ка­тета k_f. В конструкциях, непосредственно воспринимающих динамические нагрузки, с целью снижения концентрации напряжений в угловых лобовых швах применяют пологие швы с отношением ка­тетов 1:1,5 (рисунок ниже) или вогнутые швы (рисунок ниже).