Сварные соединения элементов металлических конструкций

Электродуговая сварка
Электродуговая сварка основана на возникновении электрической дуги между электродом и свариваемыми деталями.
Дуга создаёт температуру более 1500°С, что приводит к расплавлению основного металла и металла электрода. В результате в зоне контакта образуется сварной шов.
Назначение обмазки электрода
При плавлении электрода обмазка создаёт шлаки и газы, защищающие шов от окисления и быстрого охлаждения, улучшающие механические свойства шва и стабилизирующие горение дуги.
свариваемые элементы
зажим
источник тока
эл. дуга
шов
обмазка
электрод
держатель

Виды электродуговой сварки
Ручная
Наименее качественная;
Осуществляется электродами с обмазкой;
Используется для монтажных швов.
Автоматическая
Наиболее качественная;
Осуществляется сварочной проволокой без обмазки, защита шва осуществляется слоем сыпучего материала – флюса (гранулированного шлака);
Применяется для заводских швов большой длины.
Полуавтоматическая
Подача сварочной проволоки осуществляется автоматически, а перемещение аппарата вдоль шва – вручную;
Применяется при малой длине шва, а также в местах, недоступных для автоматического сварочного аппарата.

Виды сварных швов
Торцы деталей приставляют один к другому встык и сваривают
Условные обозначения
Выполняются на заводе-изготовителе
Угловые швы
Стыковые швы
Заводские швы
Монтажные швы
Шов наплавляется в угол, образуемый свариваемыми элементами
Выполняются на строительной площадке

Виды сварных соединений
Фланговые швы расположены параллельно действующему усилию
Лобовые швы расположены перпендикулярно действующему усилию
Стыковое
Угловое
Тавровое
Нахлёсточное

Виды сварных соединений

Расчёт угловых швов
Корень шва
Угловые швы рассчитываются на срез.
Предполагается, что разрушение шва может произойти по одному из двух сечений:
1 – по металлу шва;
2 – по металлу границы сплавления сварного шва с основным металлом.
kf - катет шва;
βf, βz – коэффициенты глубины проплавления шва;
при ручной сварке βf = 0,7; βz = 1,0 (табл. 34* СНиП II-23-81*).

Расчёт угловых швов
Условия расчёта:
1 – по металлу шва:
2 – по металлу границы сплавления:
n – число швов;
Rwf , Rwz – расчётные сопротивления; Rwf – по табл. 56 СНиП; Rwz = 0,45 Run ;
γwf , γwz – коэффициенты условий работы сварного соединения при низких температурах (обычно равны 1,00);
lw – расчётная длина шва, принимается меньше фактической на 1 см из-за снижения качества сварки на концах шва.

Выбор типа электродов
Прочность шва должна несколько превышать прочность основного металла
Нормативное сопротивление 375 МПа (38 кг/мм2)
Фрагмент табл. 55* и 56 СНиП II-23-81*
Нормативное сопротивление 490 МПа (50 кг/мм2)

Конструктивные требования к угловым швам
Из двух швов с одинаковой несущей способностью более экономичным является шов с меньшим катетом и большей длиной.
Минимальная расчётная длина шва:
lw ≤ 4kf ; lw ≥ 40 мм
Максимальная расчётная длина фланговых швов:
lw ≤ 85βf kf
(так как усилия по длине фланговых швов распределены неравномерно)
Минимальный катет шва
определяется по табл. 38* СНиП
Минимальный катет шва kf,min
определяется по табл. 38* СНиП в зависимости от наибольшей толщины соединяемых элементов tmax
Максимальный катет шва:
kf,max = 1,2 tmin ,
tmin – наименьшая из толщин соединяемых элементов
kf
kf
tmin
kf
kf
tmin
kf ≤ 1,2 tmin
kf ≤ tmin

Если для сварки выбраны электроды в соответствии с требованиями СНиП, то стыковые швы принимаются:
- при сжатии – равнопрочными основному металлу (расчётное сопротивление шва Rwy = Ry) и не рассчитываются;
- при растяжении – имеющими прочность, на 15% меньшую прочности основного металла (Rwy = 0,85 Ry).
Расчёт стыковых швов
Условие расчёта:
lw – расчётная длина шва; при выводе концов шва на технологические планки lw = b, иначе lw = b – 2t .
Швы можно не рассчитывать, если
- осуществляется контроль их качества физическими методами (например, ультразвуковым) – для заводских швов;
- шов выполняется с уклоном не менее 2:1, что увеличивает его расчётную длину – для монтажных швов.
N
N
N
N
t
b
N
N
2
1
b/2
b

Конструктивные требования к стыковым швам
Подварка корня шва
(для монтажных швов)
Вывод концов шва на технологические планки
(для заводских швов)
Обработка кромок шва
Технологические планки

Сварочные деформации
Последовательность сварки монтажного стыка
Продольная усадка угловых швов
(или почему невозможно изготовить сварной профиль таврового сечения)
Поперечная усадка угловых швов
Поперечная усадка стыковых швов