книги из ГПНТБ / Серебренников Ю.Н. Детали машин учебник для авиационных специалистов

свободить десятки тысяч рабочих — сварщиков. Сейчас

коллектив этого института освоил технологию электрошла-

ковой сварки, позволяющей сваривать детали любой тол­ щины без разделывания кромок, что еще больше увеличи­ вает производительность сварки.

Электродуговая сварка позволяет сваривать все ис­ пользуемые в самолетостроении конструкционные и спе­ циальные стали и широко применяется как в авиаремонт­ ном деле, так и на авиационных заводах. Эта сварка со­ кращенно обозначается ДЭС. Температура электрической

дуги достигает 5000° С. Дуговую сварку можно вести как переменным, так и постоянным током.

Для защиты металла от воздействия кислорода воздуха электродная проволока покрывается специальными обмаз­ ками, которые при расплавлении присадочного материала всплывают на поверхность расплавленной массы, защищая ее от окисления. Обмазки бывают двух видов: тонкие и

толстые, или качественные. Электроды с тонкими обмаз­ ками называют тонкообмазанными электродами, а элек­

троды с толстыми, или качественными обмазками — толсто-

обмазанными. От качества применяемого электрода зави­ сит качество сварного шва. Согласно ГОСТ 2523—44 тонкообмазанные электроды маркируются Э34, а толстообмазанные— Э42, Э42А, Э50, Э50А. Цифры в обозначении марок электродов показывают предел прочности при рас­

тяжении материала электрода в кг/мм2.

Контактная сварка представляет собой электрическую

сварку прессованием и бывает точечная, роликовая и сты­ ковая.

Точечная и роликовая сварки чаще всего применяются для соединения тонких листовых деталей, например кожух камеры сгорания у некоторых авиационных двигателей сва­ рен роликовой сваркой, а соединение каркаса сетки с самой

сеткой, предохраняющей компрессор от попадания посто­ ронних предметов, производится точечной сваркой.

Сущность процесса точечной сварки видна из схемы,

представленной на рис. 39. Свариваемые листы а сжима­ ются двумя электродами б, по которым пропускается ток большой силы. Вследствие большого сопротивления в месте контакта листов электрический ток вызывает сильный на­ грев листов, доводя их до пластического состояния. После этого ток выключается и происходит сдавливание листов, Процессы, связанные с образованием одной точки в со­

59

временных сварочных аппаратах, занимают доли секунды, вследствие чего точечная сварка является одним из наибо­ лее производительных видов сварки.

Роликовая сварка отличается от точечной тем, что в ней стержневые электроды заменены вращающимися ролико­

выми электродами (рис. 40). Ролики, вращаясь, увлекают свариваемые листы с постоянной скоростью, и таким обра­ зом получается непрерывный шов.

Факторы, влияющие на прочность сварного шва

На прочность сварного шва существенное влияние ока­ зывают следующие факторы:

1.Квалификация сварщика.

2.Расположение шва и условия его выполнения. На рис. 41 показаны различные швы:

а) плоский или палубный шов; при всех прочих равных условиях он самый прочный шов, так как условия его вы­ полнения наиболее благоприятные;

б) вертикальный шов; в) горизонтальный шов;

г) потолочный шов, представляющий наибольшую труд­ ность для качественного выполнения, так как шов располо­ жен над электродами и над руками рабочего.

Прочности вышеуказанных швов относятся соответст­ венно как 1 : 0,9 : 0,85 : 0,8.

3. Качество обработки свариваемых поверхностей. При

наличии окалины и ржавчины на поверхности, загрязне­ нии поверхности краской или маслом получаются некаче­

ственные швы.

60

4.Соответствие качества присадочного материала каче­ ству материала свариваемых деталей.

5.Дефекты сварного шва, которые в большей степени зависят от квалификации сварщика. К числу наиболее ча­ сто встречающихся дефектов относятся:

Непровар и подрез схематически показаны на рис. 42.

Допускаемые напряжения для сварного шва

При выборе допускаемых напряжений необходимо учи­ тывать механические свойства материалов свариваемых де­

В качестве примера ниже приводится таблица допускае­ мых напряжений шва, определяемых в зависимости от до­

пускаемого напряжения материала деталей на растяжение

(табл. 9),

61

Таблица 9

Таблица допускаемых напряжений сварных швов (для статической нагрузки)

грузки необходимо понижать допускаемое напряжение на коэффициент у, величина которого определяется по эмпи­ рическим формулам:

где Лтп И -^шах—наименьшая и наибольшая величины действующей нагрузки за период цикла.

На основании большой экспериментальной работы ВИАМ установлено, что при сварке опасным сечением свар­ ного соединения является не сечение самого шва, а сечение по переходной зоне от шва к основному металлу.

Особенно снижаются механические свойства от воздей­ ствия тепла сварки у термически обработанных сталей с <зь =- 90 кг/мм2, поэтому при расчете сварных авиацион­ ных конструкций рекомендуется пользоваться таблицей 10, составленной ВИАМ для сталей марок 25ХГСА и ЗОХГСА, термически не обрабатываемых после сварки.

Предел прочности сварного шва определяется по фор­ муле

62

Предел прочности на срез определяется из соотношения

Ч = 0,8ой.

Виды сварных швов

В зависимости от способа соеди­ нения свариваемых деталей разли­ чают три основных вида сварных со­ единений:

1.Соединения встык (рис. 43,а).

2.Соединения внахлестку (рис.

43,6). ’

3. Соединения впритык (втавр, рис. 43, в).

Типы стыковых сварных швов

В зависимости от толщины свариваемых деталей сты­ ковые сварные швы делятся на следующие типы:

1. Бесскосный шов (рис. 44). Бесскосный шов по-

63

v .

иприменяется при толщине деталей от 6 до 20 мм, а иногда

идо 40 мм. На рис. 45 дано изображение и чертеж У-об- разного шва.

3.Х-образный шов (рис. 46) с кромками, об­ работанными с двух сторон. Применяется при толщине деталей от 13 до 50 мм.

Кроме этих, основных типов стыковых швов, могут при­

меняться швы с кромками, обработанными в виде буквы U

или снятыми только на одной из соединяемых деталей. На рис. 47 показаны различные способы обработки кромок де­ талей перед сваркой.

Любой из рассмотренных выше стыковых швов может

быть выполнен с целью усиления с одной или двумя на-

64

Работа и расчет стыковых швов

Стыковые сварные швы работают в зависимости от на­ правления внешних сил на растяжение или сжатие.

ний является определение длины шва, которая, если не тре­ буется плотное и герметичное соединение, может быть мень­

ше ширины деталей.

Расчет ведется по уравнению

где Ftu — площадь поперечного сечения шва (Рш — на­ вар в расчет не принимается, а идет в запас прочности).

В практике расчетов может встретиться, когда по рас­

и 60°.

•Примеры: 1. Сварить стыковым швом трубу размером 43X40 мм

где k0 = 0,6 (см. табл. 10). Для материала шва

где k = 0,8 (см. табл. 10).

б) Определяем расчетную нагрузку.

Так как нагрузка не дана, расчет шва ведется из условия равнопрочности сварного шва с целой трубой, ослабленной теплом сварки в зоне перехода.

где Л =

з14 (4 32 _ 42)

р= 3600 -----12 = 7040 кг.

в) Определяем длину шва.

ср = < ы ■

где Гш = В/.

откуда

что меньше длины окружности nD — 13,5 см.

Если по расчету длина шва окажется больше длины окружности, необходимо делать косой шов. Стыковое соединение труб показано на рис. 51. Однако такой стык в конструкциях самолета применять

66

не рекомендуется, так как в про­ цессе работы возможно появле­ ние изгибающих усилий, на ко­ торые стык не работает. При необходимости все же устроить такой стык надо усилить его постановкой накладок (рис. 52).

Лучшим способом соединения Рис. 53. Сварка газового баллона труб при помощи сварки являются сварные соединения валиковыми швами с постановкой бужа или муфты, о чем будет изложено ниже.

2. Газовый баллон из стали марки Ст. 2 сварен стыковым швом дуговой электросваркой с тонкообмазанными электродами. Проверить прочность шва, если давление газа р = 27 атм (рис. 53).

Решение.

табл. 9).

б) Определяем расчетную нагрузку

РD = — Р = --?14'3с>2--27 = 25900 кг.

в) Определяем площадь поперечного сечения шва

Рш = = 3,14 - 35-^-^ = 220 слг2.

г) Определяем напряжение в материале шва

Р

= 118 л-г/с.и2 < 840 лгг/c.w2.

Такое недонапряжение объясняется необходимостью сделать шов герметичным.

§ 3. ВАЛИКОВЫЕ СВАРНЫЕ ШВЫ

Типы валиковых швов

Валиковые сварные швы применяются для соединений

внахлестку и впритык. По своей прочности они уступают стыковым швам и поэтому применяются в менее ответст­ венных случаях или тогда, когда стыковые швы невозможно сделать по конструктивным соображениям.

По профилю поперечного сечения валиковые швы могут

шей из соединяемых листов толщине листа К.

На рис. 56 показан чертеж двухстороннего усиленного непрерывного лобового шва высотой К и длиной l = bt

ние длины не сопровождается увеличением прочности шва. 3. Комбинированный шов (рис. 58). Этот шов представ­

ляет собой сочетание лобового и флангового швов. Величину нахлестки а рекомендуется принимать:

—при одностороннем шве а = 8 -j- 38.

—при двухстороннем шве a==38-j-5o, где 8 —толщина деталей.

Иногда в соединениях внахлестку с целью придания плотности соединению, особенно при широких листах, де­ лают так называемые пробочные швы (рис. 59), получае­

мые высверливанием отверстий в одной из деталей с после­

дующей сваркой обоих деталей через .эти отверстия. Диа-

68