Сварные соединения металлов
Самый распространенный вид соединений железных конструкций — сварной. Он представляет собой неразъемные соединение, выполненное сваркой. Главные виды сварных соединений: стыковое, угловое, тавровое, нахлесточное.
Та часть сварного соединения, которая образуется расплавленным в ходе сварки и после этого затвердевшим металлом, именуется сварным швом.
Перед сваркой кромки соединяемых подробностей довольно часто обрезают под прямым либо косым углом.
Рис. 1. Виды сварных соединений: а — без скоса кромок, б — с односторонним скосом кромок, в —с двусторонним скосом кромок, г — с криволинейной обработкой кромок; тавровые: д — без скоса кромок, е — с односторонним скосом, ж -с двусторонним скосом, з — на-хлесточное;
Стыковое соединение — соединение двух элементов, расположенных в одной плоскости либо на одной поверхности. Этим методом значительно чаще соединяют страницы.
Но используют его и для соединения двутавровых балок, швеллеров, уголков.
Свариваемые элементы смогут быть находятся в горизонтальной, вертикальной плоскостях либо по криволинейной поверхности.
Страницы толщиной до 8 мм сваривают без скоса кромок. При большей толщине страниц используют стыковые соединения с односторонним либо двусторонним скосом кромок.
Подготовленные кромки соединяемых страниц при одностороннем скосе образуют угол раскрытия 50°, а при двустороннем — 55° (ГОСТ 5264—80). Установленные углы раскрытия кромок снабжают провар в стыке на полную толщину страниц.
С применением угла более 55° возрастает количество наплавленного металла, следовательно, возрастает территория нагрева главного металла, что ведет к громадному короблению.
Сварные швы стыкового соединения бывают обычные и усиленные. В обычном шве поверхность наплавленного металла находится заподлицо с главным металлом, в усиленном— наложенный металл шва выступает над поверхностью главного металла.
Стыковые соединения с односторонним и двусторонним скосом кромок используют при сварке страниц толщиной более 12 мм.
Количество наплавленного металла при сварке страниц однообразной толщины со скосами двусторонним швом в 2 раза меньше, чем односторонним швом — площадь Д abc в 2 раза больше суммы площадей Ааоп и Дкос. Для двустороннего шва кромки притупляют.
Стыковые соединения бывают с односторонним и двусторонним криволинейным скосом кромок. В случае если толщина страниц превышает 30 мм и шов возможно наложить с двух сторон, то лучше вести сварку с двусторонней подготовкой кромок страницы с криволинейным скосом.
Количество наплавленного металла при сварке страниц однообразной толщины с криволинейным скосом подготовки кромок намного меньше, чем при сварке страниц с прямолинейной подготовкой кромок. Недочёт этого типа соединений — в более сложной обработке кромок, поскольку кромки страницы в поперечном сечении имеют криволинейный контур.
В стыковых соединениях профильного металла угол раскрытия кромок, зазоры и притупление в стыках используют такие же, как и в стыковых соединениях страниц.
Угловое соединение — это сварное соединение двух элементов, расположенных под прямым углом и сваренных в месте примыкания их краев. Элементы, соединенные под углом, сваривают угловыми швами с одной наружной стороны либо с наружной и внутренней.
Угловой шов в поперечном сечении представляет собой прямоугольный треугольник с равными сторонами (катетами), которыми и определяется размер углового шва.
Угловыми соединениями страниц с кромками заподлицо сваривают страницы толщиной 1 до 3 мм швами с наружной стороны, без скоса кромок — на полную толщину страниц. Угловые соединения страниц со смешанными кромками используют при толщине страниц более 6 мм.
В этих соединениях один лист перекрывает кромку другого на 2 мм и более. Величина перекрытия зависит от толщины соединяемых страниц.
Такие соединения сваривают с наружной стороны либо с наружной и внутренней.
Для всех видов угловых соединений допускаемые зазоры в соединении элементов установлены до 2 мм. В случае если свариваемые подробности расположены под тупым углом, то их кромки должны составлять угол не меньше 55° чтобы обеспечить провар вершины угла.
В соединениях страниц под острым углом делают скос кромки у одного из страниц, поскольку угол для шва окажется более 90°. Такое соединение непрочно, по причине того, что шов будет растянутым в поперечном сечении и ослаблен из-за недостаточной толщины.
В аналогичных соединениях у одного из страниц кромку скашивают под таким углом, дабы угол раскрытия кромок был не более 90°.
Рис. 2. Стыковые швы: а — обычный, б — усиленный, в — соотношение площадей поперечного сечения швов с односторонним и двусторонним скосом кромок
Рис. 3. Стыковые соединения профильного металла: а — двутавра с фасонкой, б — уголка с фасонкой, в — швеллеров
Рис. 4. Угловые соединения страниц: а — с кромками заподлицо, б — со смещением кромок, в — со смещением одной кромки довольно второй на полную толщину страницы, г — под тупым углом, д — под острым углом без скоса кромок, е — то же, со скосом одной кромки
Тавровое соединение, либо Т-образное, — соединение, в котором к боковым поверхностям одного элемента примыкает под углом и приварен торцом второй элемент. В зависимости от назначения конструкции и толщины листов кромки страниц тавровых соединений смогут быть подготовлены с односторонним и двусторонним скосом либо совсем без скосов.
В тех случаях, в то время, когда в тавровом соединении наложение швов с двух сторон нереально, у страницы, примыкающего к поверхности другого страницы, кромку скашивают с одной стороны. При сварке тавровых конструкций из страниц толщиной более (время от времени менее) 30 мм используют скос кромок с двух сторон.
Для соединения с односторонним скосом угол раскрытия делают 50°.
Для тавровых соединений без скоса кромок допускаются зазоры между элементами до 2 мм в зависимости от толщины страниц в соответствии с ГОСТ 5264—80. Исходя из этого при сварке тавровых соединений без зазоров кромки страниц должны иметь обработанную поверхность, что достигается строганием кромок на кромкострогальных станках, автоматической либо полуавтоматической газовой резкой.
Рис. 5. Тавровые соединения: а – без скоса кромок, б — косоугольное, в — со скосом одной кромки, г — со скосом двух кромок
Тавровые сварные соединения имеют громадное распространение во всех типах конструкций.
Нахлесточное соединение — такое соединение, в котором свариваемые элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга. Сваривают элементы между собой угловыми швами.
Эти соединения используют в строительных решетчатых конструкциях (фермах, стойках, колоннах).
В нахлесточных соединениях один элемент перекрывает второй на величину нахлестки, определяемую расчетом. Допускаемый зазор между поверхностями наложенных элементов в зависимости от толщины должен быть не более 1 …2 мм.
Кромки соединяемых элементов не обрабатывают, а лишь обрезают.
В зависимости от направления действующих на шов сил сварные швы делятся на фланговые, торцевые, комбинированные и косые.
Фланговые швы накладывают параллельно действующей силе; торцевые — перпендикулярно действующим силам. Шов именуется комбинированным, в случае если сварка производилась торцевым швами и фланговым.
Соединение электрозаклепками (ГОСТ 14776—79) — это такое соединение страниц, в котором один лист накладывают сверху на другой и заваривают в большинстве случаев цилиндрические отверстия в одном из страниц. В некоторых случаях отверстия делают со скосом кромок под углом 60°.
Рис. 6. Нахлесточное соединение: 1 — фланговый шов, 2— торцевой шов
Рис. 7. Соединения страниц электрозаклепочные (а) и впрорезь (б) (t — толщина страницы)
Электрозаклепочные соединения используют в том случае, если угловые швы по контуру страницы не снабжают плотности и достаточной надёжности.
На рис. 7 представлено прорезное соединение, в котором завариваемые отверстия имеют не цилиндрическую форму, а прямоугольную с закругленными углами.
