Сварные соединения. Виды сварки и их характеристика

Тема 10.

10.1. Соединения металлических конструкций.

Соединения металлических конструкций предназначены для сопряжения отдельных элементов между собой. Выбор вида соединения зависит от вида напряженного состояния соединяемых элементов; величины и характера действующей нагрузки; формы сопрягаемых элементов; условий работы соединения и др.

В металлических конструкциях применяют в настоящее время сварные, болтовые и заклепочные соединения.

Сварные соединения — наиболее распространенные соединения. Они требуют на изготовление меньше времени и металла по сравнению с заклепочными и болтовыми соединениями. Применение сварки обеспечивает высокую прочность соединения, автоматизированный процесс, высокое качество сварного шва при выполнении его не только в заводских условиях, но и в построечных. Благодаря этому сварные соединения применяются во всех металлических конструкциях.

Болтовые соединения, как и сварные, находят широкое применение в металлических конструкциях. Они применяются в монтажных и рабочих соединениях сборно-разборных и стационарных конструкций. Их достоинство: простота и надежность соединения; недостатки: повышенный расход металла на конструкцию вследствие ослабления сечения сопрягаемых элементов отверстиями, податливость (деформативность) соединения, ввиду наличия зазоров между болтом и отверстием. В настоящее время используют соединения с высокопрочными болтами, работающими на срез и на растяжение. Достоинством этих соединений является их меньшая деформативность, однако трудоемкость такого соединения возрастает.

Заклепочные соединения в настоящее время находят ограниченное применение, поскольку они наиболее трудоемки и дорогостоящи по сравнению с двумя предыдущими. Однако надежность заклепочных соединений при знакопеременных и вибрационных нагрузках определяет область их применения в конструкциях с тяжелым режимом работы (железнодорожных мостов, промышленных этажерок при динамических воздействиях и др.).

Основным видом соединений металлических строительных конструк­ций является сварка. Она почти полностью заменила другие виды сое­динений при изготовлении конструкций и широко применяется как на заводе, так и при монтаже на строительной площадке. Сварка упрощает конструктивную форму соединения, дает экономию металла, позволяет применять высокопроизводительные механизированные способы, что значительно уменьшает трудоемкость изготовления конструкций. Свар­ные соединения обладают не только прочностью, но и водо- и газонепро­ницаемостью, что особенно важно для листовых конструкций.

В строительстве применяется главным образом электродуговая свар­ка: ручная, автоматическая, полуавтоматическая, а также электрошла­ковая. Реже применяется контактная и газовая сварка. Другие виды сварки при сборке и монтаже строительных конструкций не полу­чили распространения.

1. Ручная электродуговая сварки универсальна и широко распрост­ранена, так как может выполняться в любом пространственном положе­нии. Она часто применяется при монтаже в труднодоступных местах, где механизированные способы сварки не могут быть применены. Меньшая глубина проплавления основного металла и меньшая производитель­ность ручной сварки из-за пониженной силы применяемого тока, а так­же меньшая стабильность ручного процесса по сравнению с автоматиче­ской сваркой под флюсом являются недостатками ручной сварки.

Электроды, применяющиеся для ручной сварки, подразделены на несколько типов по значению временного сопротивления металла шва. Например, электрод типа Э42 позволяет получить шов, имеющий σ_в410 МПа (42 кгс/мм²); электрод типа Э50 дает соответственно σ_в490 МПа. Добавление к названию электрода буквы А означает, что данные электроды дают ме­талл, обладающий повышенной пластичностью, характеризуемой отно­сительным удлинением и повышенной ударной вязкостью.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом осуществляется автоматом с подачей сварочной проволоки d = 2—5 мм без
покрытия. Металл получается чистым с ничтожными количествами вредных примесей - кислорода, азота и др. Благодаря хорошей теплозащите расплавленный металл под слоем флюса остывает медленно, хорошо освобождается от пузырь­ков газов и шлака и отличается значительной плотностью и чистотой. Большая сила тока (600—1200 А и более), применяющаяся при автоматической сварке, и хорошая теплозащита шва обеспечивают глубокое проплавление свариваемых элементов и большую скорость сварки. Та­ким образом, хорошее качество швов и высокая производительность являются большими достоинствами автоматической сварки под флюсом, и ее применение желательно во всех соединениях, где это возможно.

К недостаткам относится затруднительность выполнения этой свар­ки в вертикальном и потолочном положении и в стесненных условиях, что ограничивает ее применение на монтаже.

Электрошлаковая сварка представляет собой разновидность сварки плавлением; этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых
швов металла толщиной от 20 мм и более. Процесс сварки ведется голой
электродной проволокой под слоем расплавленного шлака, сварочная
ванна защищена с боков медными формирующими шов ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Качество шва, выполняемого этим способом, получается очень высоким.

Сварка в среде углекислого газа ведется голой электродной проволокой d=1,4—2 мм на постоянном токе обратной полярности. Углекислый газ при высокой температуре активно взаимодействует со
сталью, окисляя ее, что компенсируется повышенным содержанием раскислителей в электродной проволоке.

Дата добавления: 2014-01-04