6. Расчеты шва на прочность

Воспользуемся методом расчета швов на прочность по допускаемым напряжениям, в котором сравниваются расчетные напряжения б с допускаемыми [б]: б ≤ [б]; τ ≤ [τ]. Допускаемые напряжения зависят от свойств материалов, характера нагрузки, рода усилий (растяжение, сжатие, срез) и других факторов. Допускаемое напряжение на сжатие [бсж] равно или меньше допускаемого напряжения на растяжение [бр]; [бсж] ≤ [бр]; Допускаемые напряжения на срез [τ] = 0,6 [бр].

Формулы для расчета сварных соединений на прочность даны в таблице 5.

Таблица 4 – Допускаемые напряжения для сварных швов

Ручная сварка электродами марок	Соединение
	В стык		На срез
	На растяжение	На сжатие
Э42А	0,92[бр]	1,0[бр]	0,65[бр]

Таблица 5 - Формулы для расчета сварных соединений на прочность.

Тип сварного соединения	Характер нагружения шва	Формулы расчета по допускаемым напряжениям
Стыковое при перпендикулярном расположении швов к действующим усилиям	Растяжение Сжатие
В тавр с подготовкой кромок под сварку	Растяжение Сжатие

Обозначения: S – толщина изделия, м ; Lш – длина шва, м; К – катет углового шва, м; [бр], [бсж], [τ] – допускаемые напряжения при растяжении, сжатии, срезе в металле сварного шва, МПа; P – действующие усилия, Н.

7. Мероприятия по снижению деформаций при сварке

Основными причинами возникновения сварочных деформаций и напряжения являются неравномерное нагревание и охлаждение изделия, литейная усадка наплавленного металла и структурные превращения в металле шва

Уменьшение внутренних напряжений и деформаций достигается следующими мерами:

1) Используют марки электродов, дающие пластичный металл шва.

2) Выполняют швы с возможно меньшим количеством наплавленного металла, симметрично расположенные относительно центра тяжести сечения элемента.

3) Количество сварных швов, их протяженность и сечение должны быть минимальными в соответствии с прочностным расчетом конструкции. Не рекомендуется перекрещивающиеся швы.

4) Применяют по возможности стыковые швы, так как они обеспечивают наименьшую концентрацию напряжений.

5) Длинные швы выполняют обратноступенчатым способом на проход. Швы накладывают с таким расчетом, чтобы последующий шов вызывал деформации, обратные возникшим от предыдущего шва

6) Используют способы и режимы, обеспечивающие большую скорость сварки.

7) Правильно выбирают тепловой режим нагрева основного металла. Для уменьшения разности температур в изделии и обеспечения медленного охлаждения применяют предварительный подогрев до температур 200…300 ºС, сопутствующий подогрев и искусственное охлаждение.

8) Применяют термическую обработку сварных швов: отжиг, нормализацию. При полном отжиге стальное изделие нагревают до температуры

800…900 ºС и после выдержки медленно охлаждают вместе с печью. В результате пластичность и вязкость наплавленного металла и металла зоны термического влияния возрастают, а твердость снижается. Иногда проводят низкотемпературный отжиг , нагревая сварное изделие на температуру

600…650 ºС и медленно охлаждая. При этом структурных изменений в металле не происходит.