Сварные соединения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Сварные соединения

Введение

В процессе изготовления изделия широко применяют неразъемные соединения. Одним из видов совершенного неразъемного соединения является соединение, выполненное сваркой. Сварка - это сложный технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании и (или) пластическом деформировании.

Сварка получила такое широкое применение во многих областях народного хозяйства и промышленности и имеет такое технологическое разнообразие, в том числе подводная сварка, что можно с уверенностью говорить об освоении сваркой, преобладающего большинства конструкционных сталей, включая высоколегированные, цветные сплавы и пластмассы. Прочность сварных соединений при статических и ударных нагрузках доведена до прочности деталей из целого материала. Основные виды сварки и ее термины определены стандартом ГОСТ 2601 - 84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий».

Однако сложность процессов сварки привело к понятию свариваемость металлов. В настоящее время введена концепция свариваемость и она закреплена нормативными документами (ГОСТ 29273-92). Согласно этой концепции: металлический материал считается поддающимся сварке до установленной степени при данных процесса и для данной цели, когда сваркой достигается металлическая целостность при соответствующем технологическом процессе, чтобы свариваемые детали отвечали техническим требованиям, как в отношении их собственных качеств, так и в отношении их влияния на конструкцию, которую они образуют. Итак, можно утверждать, что свариваемость зависит от следующих переменных: материала; процесса сварки; типа конструкции; от назначения. Одно лишь перечисление этих переменных говорит о том, каким сложным является процесс неразъемного соединения, не трогая вопросы структуры сварных швов.

Сварной шов по определению - участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации. Комментируя только это определение видно, что насколько сложны технологические процессы и сколько нужно знать из раздела физики твердого тела, химических процессов в механизмах кристаллизации, в поведении материалов при тепловом воздействии процесса сварки, поведении сварной конструкции. Сварная конструкция, т.е. металлическая конструкция, изготовленная сваркой из отдельных деталей, требует сложных технологических операций после процесса сварки, чтобы эта сборочная единица без определенных проблем участвовала в сборочных операциях изделия. сварный шов чертеж конструктивный

При сварке используются различные источники энергии: электрическая дуга, газовое пламя, лазерное излучение, электронный луч, трение, ультразвук. Наиболее широкое применение получила сварка плавлением. Какое физическое понятие составляет этот термин. Сварка плавлением - сварка, осуществляемая местным сплавлением соединяемых частей без приложения давления. Для выполнения сборочной единицы воспользуемся дуговой сваркой. Дуговая сварка это тоже сварка плавлением, при которой нагрев осуществляется электрической дугой. Это все должно быть отображено в конструкторской документации при изготовлении изделия. Условное изображение и обозначение швов сварных соединений устанавливает стандарт ГОСТ 2.312 - 72.

1. Изображение швов сварных соединений

Видимый шов сварного соединения, независимо от способа сварки, условно изображают - сплошной основной линией.

Невидимый шов сварного соединения условно изображают - штриховой линией.

Видимую одиночную сварную точку, независимо от способа сварки, условно изображают знаком «+» который выполняют сплошными линиями.

Невидимые одиночные точки не изображают.

От изображения шва или одиночной точки проводят линию-выноску, заканчивающуюся односторонней стрелкой. Линию-выноску предпочтительно проводить от изображения видимого шва.

На изображение сечения многопроходного шва допускается наносить контуры отдельных проходов, при этом их необходимо обозначать прописными буквами русского алфавита.

Шов, размеры конструктивных элементов которого стандартами не установлены (нестандартный шов), изображают с указанием размеров конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу. Границы шва изображают сплошными основными линиями, а конструктивные элементы кромок в границах шва - сплошными тонкими линиями.

Условные обозначения швов сварных соединений

В конструкторской документации выполнение чертежа сборочной единицы, детали которой соединены сварными швами, предполагает знание типов и структуры сварных швов.

Задание представляет собой совокупность различных типов соединения в стандартном исполнении. Типы стандартного соединения бывают:

- стыковое соединение - сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцовыми поверхностями;

- нахлесточное соединение - сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга;

- угловое соединение - сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев;

- тавровое соединение - сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента.

Из этих соединений деталей конструируется сборочная единица изделия.

Вычертив графическую часть задания черт.5 необходимо текстовую часть задания отобразить условными обозначениями. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений в конструкторских документах изделий устанавливает стандарт ГОСТ 2.312-73.

Структура условного обозначения стандартного сварного шва или одиночной точки приведена на схеме. Структура представляется элементами:

- обозначение стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений; например, ГОСТ 5264-80 или ГОСТ11534-75 соединения сварные под острыми и тупыми углами;

- буквенно - цифровое обозначение шва по стандарту на типы и конструктивные элементы; например, С17 или Т9;

- условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений (допускается не указывать);

- знак и размер катета согласно стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений;

- для прерывистого шва - размер длины провариваемого участка, знак / или Z и размер шага;

- вспомогательные знаки.

Знак выполняют сплошными тонкими линиями. Высота знака должна быть одинаковой с высотой цифр, входящих в обозначение шва.

Одним из принципов конструирования сварных соединений является качественное равнопрочное соединение с основным металлом, при этом расчетная силовая нагрузка сборочной единицы воспринимает все виды нагрузки изделия.

Хотя условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений допускается не указывать, однако в особых случаях, если в ГОСТах их несколько, то приходится указывать способы сварки; они зависят от химического состава свариваемых материалов, от прочностных характеристик, а также от условий эксплуатации изделия. В таблице 1 приведены некоторые стандартные способы сварки.

Таблица 1.

Разработан стандарт ГОСТ 19521-74. Сварка металлов. Классификация, Этот стандарт устанавливает классификацию сварки металлов по основным физическим, техническим и технологическим признакам.

Основные признаки и ступени классификации приведены в табл. 2.

Таблица 2

Классификация сварки по физическим признакам приведена в табл. 3

Таблица 3

Все это свидетельствует о том, что на производстве, как правило, сварочное производство выделяется в самостоятельное подразделение.

Вернемся к выполнению задания. Рассмотрим условное обозначение каждого отдельного шва сварного соединения. Для углеродистых и низколегированных сталей регламентирована ручная электродуговая сварка ГОСТ 5264-80. Тип соединения нахлесточное производят без подготовки кромок, т.е. без скоса кромок. Характер сварного шва может быть либо односторонним, либо двусторонним, условное обозначение соединения имеет вид либо Н1, либо Н2 соответственно.

Таблица 1

На фрагменте сборочной единицы, отображены условные обозначения сварного шва таврового соединения. Здесь также используются обозначение основного типа сварного соединения из стандарта соответственно указанного в табл. 1 ГОСТ 5264 - 80. На чертеже на выносной стрелочке представлено условное обозначение шва сварного соединения Т9 и вспомогательных знаков, т.е. шов по незамкнутой линии.

Если деталь несет большую нагрузку, то деталь проваривают с двух сторон, как указано по обозначению.

На фрагменте сборочной единицы, отображены условные обозначения сварного шва стыкового соединения. Здесь также используются обозначение основного типа сварного соединения из стандарта.

На фрагменте сборочной единицы, отображены условные обозначения сварного шва углового соединения. Здесь также используются обозначение основного типа сварного соединения из стандарта, сделана выборка необходимая для конкретного нашего задания. На чертеже на выносной стрелочке представлено условное обозначение шва сварного соединения У9.

Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей и размеры стыкового шва сварочного соединения должны соответствовать стандарта ГОСТ 5264 - 80. Для стыкового соединения с исходными данными, взятыми в задании, по условному обозначению С17 находим конструктивные элементы и будем использовать их.

2. Конструктивные элементы швов сварных соединений

Конструктивные элементы швов приведены на черт.13. В соответствием с заданием по условному обозначению сварного соединения выполнено исполнение С17. Конструктивные элементы содержат вид подготовленных кромок свариваемых деталей и выполнение самого сварного шва.

Сварные швы подразделяются по положению в пространстве, номенклатура которых изложена в стандарте ГОСТ11969 - 79 и подразделяется: - нижнее - Ни; в лодочку - Л; полугоризонтальные - Пг; горизонтальные - Г; полувертикальные - Пв; полупотолочные - Пл; потолочные П.

По протяженности швы различают сплошные и прерывистые. Прерывистые швы могут быть цепными или шахматными.

По отношению к направлению действующих усилий швы подразделяются: продольные, поперечные, комбинированные и косые (спиральные).

По форме наружной поверхности стыковые швы бывают: нормальными (плоскими), выпуклыми и вогнутыми. Сварные соединения, образованные выпуклыми швами лучше работают при статических нагрузках. Однако чрезмерный наплыв приводит к лишнему расходу электродного металла и поэтому выпуклые швы неэкономичны. Следует заметить, что в авиационной отрасли они определены конструктивными особенностями, где неэкономичность отходит на второй план. Плоские и вогнутые швы работают лучше при динамических и знакопеременных нагрузках.

Конструктивным элементом является отсутствие резкого перехода от основного металла к сварному шву. По возможности необходимым является избегать нахлесточных сварных швов на выпуклых тонкостенных сосудах, работающих под давлением. Такие сварные швы являются концентраторами напряжений, которые могут быть источником разрушения конструкции в целом.

По условиям работы сварного узла в процессе эксплуатации изделия сварные швы подразделяются на рабочие, которые непосредственно воспринимают нагрузку, и соединительные (связующие), предназначенные только для скрепления частей и деталей изделия. Связующие швы иногда называют нерабочими швами.

В особых случаях при изготовлении ответственных изделий присутствует технологическая операция в виде обработки шва сварного соединения заподлицо с основным материалом механическим путем (бормашинками или специальными фрезами ) или пламенем аргонодуговой горелки (выглаживание), например, для дуговой сварки в защитном газе ГОСТ 14771-76, для дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах ГОСТ 14806 - 80.

Конструктивными элементами сварных соединений является форма разделки кромок и их сборка, которая характеризуется тремя конструктивными элементами: зазор - в, притупление кромок - с, угол скоса кромки - р. Форма разделки кромок и их конструктивные элементы приведены во второй части стандарта.

Тип и угол разделки кромок определяют количество необходимого электродного металла для заполнения разделки, следовательно, для определения производительности процесса сварки. Форма разделки кромок по С17 по сравнению с разделкой кромок по С25 требует большего объема наплавленного металла в 1,6 - 1,7 раза. Кроме того, считается, что разделка кромок по технологии С25 обеспечивает меньшую величину деформации после сварки.

При формах разделок кромок по С17 и С25 кромки притупляют для правильного формирования шва сварного соединения и для предотвращения образования прожогов.

Зазор при сборке под сварку определяется толщиной свариваемых металлов деталей, способом сварки, формой подготовки кромок и др. При сварке плавящимся электродом зазор обычно составляет 0 - 5мм, увеличение зазора способствует более глубокому проплавлению металла.

Шов сварного соединения характеризуется основными конструктивными элементами в соответствии с ГОСТ 2601 - 84: ширина - e, выпуклость шва - q, вогнутость шва - m, h -- глубина проплавления (для стыкового шва), катет углового шва - k, толщина детали - s.

Выпуклость шва, определяемая расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы сварного шва с основным металлом и поверхностью сварного шва, измеренным в месте наибольшей выпуклости. Расчетная высота углового шва. Длина перпендикуляра, опущенного из точки максимального проплавления в месте сопряжения свариваемых частей на гипотенузу наибольшего вписанного во внешнюю часть углового шва прямоугольного треугольника. Вогнутость углового шва. Вогнутость, определяемая расстоянием между плоскостью, проходящей через видимые линии границы углового шва с основным металлом и поверхностью шва, измеренным в месте наибольшей вогнутости. Катет углового шва. Кратчайшее расстояние от поверхности одной из свариваемых частей до границы углового шва на поверхности второй свариваемой части.

Размещено на Allbest.ru