Конструктивные элементы соединений

Конструктивные элементы соединения (рис. 4.3) оговорены ГОСТ 15 878–79 для соединений двух групп — А и Б. Группу устанавливают при проектировании узла в зависимости от требований, предъявляемых к сварной конструкции, и от особенностей технологического процесса. Соединения группы, А имеют более высокие прочностные характеристики.

Основными конструктивными элементами являются расчетный (минимальный) диаметр ядра (для точечной) и ширина литой зоны (для шовной сварки). Их измеряют в плоскости сопряжения деталей и обозначают d для обоих случаев сварки. Эти размеры устанавливают из условия получения необходимой и стабильной прочности, герметичности шва при минимальной нахлестке. Максимальные размеры ядра ограничивают из-за возможности появления различных дефектов, снижения стойкости электродов, устанавливая верхние пределы на 15—25% больше минимально допустимых (при s > 0,5 мм). Приближенно при толщине деталей s > 0,5 мм минимальный диаметр литого ядра для соединений группы, А можно определить по эмпирической формуле

Более точные его значения, учитывающие уменьшение отношения d/s с ростом толщины, описываются формулой.

Другие конструктивные элементы соединений:

И — величина проплавления; g — глубина вмятины от электрода;

— расстояние между центрами соседних точек в ряду (шаг);

/ — величина перекрытия литых зон (при шовной сварке);

В — минимальная величина нахлестки; и — расстояние от центра точки до края нахлестки; с — расстояние между осями соседних рядов точек и др.

Величина проплавления h (/7,) в большинстве случаев должна находиться в пределах 20—80% толщины детали. Ее измеряют отдельно для каждой детали. Минимальные значения соответствуют проплавлению тонкой детали при сварке деталей неравной толщины. На титановых сплавах верхний предел увеличивают до 95%, а на магниевых — уменьшают до 70%.

Глубина вмятины g (g,) не должна превышать 20% толщины детали, однако при сварке деталей неравной толщины и в труднодоступных местах она может достигать 30%. При микросварке глубина обычно не превышает нескольких процентов. Глубокие вмятины ухудшают внешний вид и в большинстве случаев уменьшают прочность точек.

Шаг t — минимальное расстояние между центрами соседних точек в ряду — устанавливают из условия незначительного шунтирования тока при сохранении высокой прочности шва.

Величина перекрытия литых зон герметичного шва/должна составлять не менее 25% длины литой зоны (рис. 4.3).

Минимальная величина нахлестки В — это наименьшая ширина сопрягаемой части соединяемых деталей без радиуса закругления соседних элементов (стенки, полки). При r"2s в нахлестку включают не только радиус, но и толщину стенки (рис. 4.3).

Расстояние от центра точки или оси шва до края нахлестки и должно быть не менее 0,5 В.

Расстояние между осями соседних рядов с выбирают на 20% большим, чем /_ш.

Абсолютные размеры конструктивных элементов возрастают с увеличением толщины деталей. Некоторые из них (В, h) зависят и от материала; размеры /_ш, w, с также косвенно связаны с материалом деталей, так как из конструктивных соображений при изменении В меняют и эти величины. Например, при сварке легированных сталей несколько уменьшают /_ш, однако это не связано с меньшим шунтированием тока через соседнюю точку. Действительно, при уменьшении электропроводимости возрастает как сопротивление шунтирующей цепи, так и сопротивление зоны сварки. Условия шунтирования остаются практически постоянными. Величины В, t_m, и, с, кроме того, зависят от соотношения толщины свариваемых деталей: при s/s_x > 2 их увеличивают на 20—30%. При сварке деталей неравной толщины конструктивные элементы необходимо выбирать по более тонкой детали.

В микросварке в связи с малой толщиной деталей и спецификой ее технологических процессов абсолютные размеры и соотношения конструктивных элементов отличаются от приведенных выше.

Высокий современный технический уровень машин и надежность аппаратуры позволяют в ряде случаев (при s < 3 мм) уменьшать d (на 22—33%) и получать соединения, которые относят к группе Б.

Для сохранения высокой прочности узла увеличивают число точек в ряду, уменьшая т_ш. Увеличение числа точек обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на них при эксплуатации с меньшей концентрацией напряжений; замедляется развитие усталостных трещин, они несколько локализуются. При уменьшении В снижается масса соединений, но возрастают требования к точности изготовления деталей, сборке, подготовке поверхности, стабильности работы машин.

Рис. 4.3. Конструктивные элементы соединения.

Подготовка деталей к стыковой сварке заключается в получении определенной формы торцов, очистке их поверхности и поверхности деталей, правильной установке торцов перед началом сварки. Торцы деталей получают механической резкой на ножницах, пилах, металлорежущих станках, горячей или холодной высадкой на прессах, а также с помощью плазменной и кислородной резки с последующим удалением шлака.

Токоподводящие участки деталей и торцов очищают различными механическими способами и травлением.

При сварке сопротивлением (вследствие трудности обновления поверхности) требуется более тщательная установка деталей при сборке, чем при сварке оплавлением. Так, зазор между торцами при сварке сопротивлением не допускается более 0,5 мм. При сварке оплавлением он может быть большим (до 15% Д_ОШ1). При сварке «развитых» сечений требования к качеству сборки, в частности к взаимной параллельности торцевых поверхностей деталей, ужесточаются. Торцы деталей, подлежащие стыковой сварке, должны быть рационально сконструированы:

• • необходимо создать условия для равномерного нагрева и по возможности одинаковой пластической деформации при осадке;
• • обеспечить защиту торцов от окисления и облегчить вытеснение окисленного металла из рабочей зоны шва (особенно при сварке сопротивлением);
• • форма деталей должна обеспечить надежное закрепление их в зажимах сварочной машины и токоподвод вблизи зоны сварки. Форму и размеры сечения торцов заготовок следует выполнять примерно одинаковыми. Различие в диаметрах не должно превышать 15%, а по толщине — 10%.