Кутовий шов по металу: особливості та приклад розрахунку

Зварене з’єднання – технологічна операція, завдяки якій створюється нероз’ємне з’єднання, що виникає за рахунок зв’язків на рівні атомів розплавленого металу. Зчленування деталей під впливом високої температури – найнадійніший метод серед всіх існуючих способів. Якість виконаної операції буде забезпечено на 100%, якщо провести попередній розрахунок кутового шва по металу, коли створюється саме таке з’єднання. Воно виконується як при кутових, так і при напусткових або таврових з’єднаннях, кожне з яких під час експлуатації знаходиться в складному напруженому стані.

Розрахунок зварних з’єднань кутовий форми

Зварні шви в кутах обов’язково розраховуються на міцність незалежно від деформаційно-напруженого стану, так як завжди на одному з катетів конструктивного елементу діють дотичні напруження. Вони виникають під час вигину, стиску і розтягування. На другий катет діють напруги, що залежать від положення зчленування і стану конструктивного елемента. Вони можуть бути стискають, розтягують, дотичними або нормальними.

Опір стали розтягування істотно менше аналогічної характеристики на зрушення або зріз, коли діють дотичні напруження. Тому саме вони визначаються за допомогою обчислень на умовний зріз. В результаті зобов’язаний вийти менший результат в порівнянні з розрахунковим опором.

Стик руйнується з двох перетинах:

  • по металу шва (на малюнку 1 позиція №1);
  • по межі, де відбувається сплавом стали (позиція №2).

У першому випадку застосовується формула: N / (? Fkflw)? Rwfywfyc

У другому варіанті необхідно використовувати: N / (? Zkflw)? Rwzywzyc

В позначених виразах беруть участь наступні числові величини:

  • N – діюча на стик найбільше навантаження на стиск або розтяг (Н, кгс);
  • ?f – коефіцієнт, який не має розмірності і визначається по таблиці СНиП II-23-81 *, що використовується під час зварювання деталей, виготовлених зі сталі, у якій межа плинності становить максимум 530 МПа (якщо плинність вище, тоді? f дорівнює 0,7 незалежно від методів зварювання, товщини зварювального дроту і розташування зчленування);
  • ?z – безрозмірний коефіцієнт, що приймається за тією ж таблиці, що і? f (він має постійне значення, рівне 1, якщо межа плинності перевищує 530 МПа);
  • kf – товщина кутового елемента, може вимірюватися в мм або см (розмір приймається в залежності від конструктивних вимог);
  • lw-довжина кутового стику, зменшена на 10 мм – розмір непроварів;

Примітка! Твір? F * kf * lw є площа перетину.

  • Rwf і Rwz – опору швів зрізу по металу самого елемента і кордону сплаву;

Порада! Розрахункові опори беруться з таблиці 56, що знаходиться в СНиП II-23-8.

  • ?з – безрозмірний коефіцієнт умов проведення роботи, що приймається за зміненим СНиП II-23-81 *, дивитися необхідно таблицю 6;
  • ?wf і? wz – коефіцієнти, що враховують умови роботи кутового стику, рівні завжди 1 за винятком конструкцій, що будуються в холодних районах (? wz постійно = 0,85 для будь-якої стали і? wf = 0,85, якщо сплав шва має нормальний опір 410 МПа).

Порада! СНиП II-23-81 * – документ, обов’язковий для виконання. Тому? Wf і? Wz завжди враховуються при обчисленнях. Хоча значення відсутні в СП 16.13330.2011.

Розрахунок 1 м зчленування

Метал прикріплюється горизонтальним стиком. Довжина конструктивного елементу складає 1 м. Максимальна діюча навантаження на розтягнення дорівнює 1000 кН. Приєднаний метал має марку 40X з мінімальною межею плинності 785 МПа. Сварка здійснюється полуавтоматом електродами Е85. Тому опір зрізу становить 340 МПа. Значення, що визначає умовну роботу, дорівнює 1 так само, як і? Wf.

Необхідно розрахувати напругу в зварному з’єднанні двох деталей під кутом, і визначити катет.

Для вирішення проводиться розрахунок зварного шва по металу з використанням формули N / (? Fkflw)? Rwfywfyc. У вираженні kf приймається рівним 10 мм.

Виконується визначення площі перетину? Fkflw = 0,7 * 10 * (1000-10) = 6930 мм 2 = 6,9 м2.

Отримуємо, що N / (? Fkflw) = 1000 / 6,9 = 145 МПа.

Обчислюємо Rwfywfyc = 340 * 1 * 1 = 340 МПа.

Отримані результати задовольняють умовам початкової формули. Хоча підсумкове напруга перевищує розрахункове значення в 0,43 рази. Тому катет потрібно виконати в 6 мм.

Зварене з’єднання витримає навантаження після правильного розрахунку. Його завжди виконують при проектуванні металевих конструкцій. Грамотні обчислення дозволяють дотриматися технології їх виготовлення. Вони також сприяють економії електродів, так як вдається визначити товщину катета зварювального зчленування.

Ссылка на основную публикацию