Концентрация напряжений в сварных точечных соединениях

КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИИ В СВАРНЫХ ТОЧЕЧНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ 28] [58] [c.447]

Внешние поперечные размеры такого условного стержня являются неопределенными, однако при глубоких выточках для расчета это существенного значения не имеет, в силу чего в таких случаях радиус поперечного сечения стержня, расположенного вне выточки, даже не входит в формулы для определения местных максимальных напряжений. Такая расчетная схема позволяет использовать формулы Г. Нейбера [19] для определения значений теоретического коэффициента концентрации напряжений и градиентов напряжений. Используя соответствующие формулы, полученные для чистого сдвига стержня с глубокой выточкой, а также принимая некоторые подобранные по экспериментальным данным значения констант а я Ь, входящих в формулу (1.20), В. Д. Маля-нов [11] предложил формулу для расчетного определения значений эффективного коэс х )ициента концентрации напряжений для сварных точечных соединений. [c.19]

Как указывалось выше, основным фактором, определяющим усталостную прочность сварных соединений, является концентрация напряжений. В связи с этим интересно отметить тот факт, что усталостная прочность точечных соединений практически не зависит от диаметра литого ядра точки, несмотря на резко различную статическую прочность на срез. На фиг. [c.205]

Обжатие сварных точек образцов из магниевых сплавов повысило усталостную прочность в 1,5 раза. Усталостная прочность точечных соединений, работающих при отрыве, ниже, нежели при срезе. Это объясняется большей концентрацией напряжений в точечном соединении при отрывающих усилиях. [c.462]

К этому же классу задач относится описание концентрации напряжений в пластине в нахлесточных точечных сварных соединениях (рис.5.2.5,<5). Кроме изгиба из-за наличия нахлестки, возникает концент-. рация напряжений вследствие сгущения силовых линий нормальных растягивающих напряжений [120]. [c.90]

При нагружении сварного точечного шва моментом, действующим в плоскости стыка, расчетные силы определяют так же, как для группового резьбового соединения (см. гл. 2). Эффективный коэффициент концентрации напряжений для точечных швов низкоуглеродистых сталей составляет в среднем = 7,5. [c.92]

Применение стыковых швов предпочтительнее, так как они обладают невысокой концентрацией напряжений по сравнению с угловыми и, особенно, точечными швами. Циклическую прочность сварных соединений можно повышать также технологическими методами — проводить старение или отжиг (для снятия остаточных напряжений), удалять механической обработкой утолщение стыкового шва или придать вогнутость угловому шву, создавать наклеп (например, обдувом дроби). Эти мероприятия в сочетании с инструментальным контролем качества шва в значительной мере снижают концентрацию напряжений, а для стыковых швов она практически снимается. [c.94]

Нахлесточные соединения часто применяют для сварки листовых заготовок при необходимости простой подготовки и сборки под сварку. Эти соединения, выполненные сваркой плавлением, менее прочны по сравнению со стыковыми соединениями. Они неэкономичны вследствие перерасхода основного металла, обусловленного наличием перекрытия свариваемых элементов и наплавленного металла в связи с выполнением двух угловых швов. В то же время нахлесточное соединение - основное соединение тонколистовых элементов при сварке давлением, особенно при контактной точечной и шовной сварке. В данном случае оно наиболее технологично, так как удобно для двустороннего и одностороннего подводов электродов перпендикулярно к поверхности металла. Точечные соединения часто играют роль связующих соединений и рабочих усилий не передают (точечные соединения сварных профилей при нагружении продольным усилием, соединения обшивок с каркасами и т.д.). Шовные соединения, как правило, несут рабочие нагрузки, но их прочность меньше, чем стыковых, выполненных сваркой плавлением. Это обусловлено дополнительным изгибом при осевом нафужении и концентрацией напряжений вследствие зазора между элементами. [c.289]

На ряде электростанций отмечалась высокая удельная повреждаемость сварных соединений экономайзеров, выполненных ручной электродуговой сваркой. В большинстве случаев повреждения представляют собой игольчатые свищи в наплавленном металле или околошовной зоне. Материал труб — сталь 20. Повреждения появляются в начальный период эксплуатации и наблюдаются как в стыковых сварных соединениях труб, так и в угловых сварных соединениях в местах приварки змеевиков к камерам. Игольчатые свищи образуются из-за интенсивного перегрева при сварке, вызывающего образование цепочек точечных включений по границам зерен. Наличие технологических дефектов, вызывающих концентрацию напряжений непроваров, смещений 308 [c.308]

Точечному соединению свойственна высокая концентрация напряжений. Поэтому оно сравнительно плохо работает при переменных нагрузках. Концентрация напряжений образуется не только в сварных точках, но и в самих деталях в зоне шва. [c.79]

Обычные полученные точечной сваркой соединения по надежности и прочности не уступают клепаным. Однако неизбежная местная концентрация напряжений у периферии ядра сварной точки, особенно в нахлесточных соединениях с рабочими (силовыми) точками, приводит к сравнительно невысокой циклической прочности (примерно одинаковой с прочностью клепаных соединений). [c.126]

В ядре сварной точки допускаются единичные поры, раковины и даже трещины, если их размер не превышает V3—V4 высоты ядра. Такого рода дефекты не оказывают влияния не только на статическую, но и вибрационную прочность. Это объясняется тем, что прочность сварной точки главным образом зависит от концентрации напряжений, типовая эпюра которых показана на нижней части рис. 96. Круговой концентратор К, который проходит по зоне термического влияния (если она есть) или по границе расплавления, и представляет собой самое опасное сечение сварного соединения. Следовательно, поскольку неустраним сам концентратор К, то, видимо, все внимание технолога должно сосредоточиваться на том слое металла, в котором расположен концентратор К-Таким образом, первая задача технолога —это получить хорошо сформированное расплавленное ядро определенных размеров. Вторая, более сложная задача — обеспечить в зоне концентратора К такую структуру металла, которая в наибольшей мере оказалась бы способной выдерживать концентрации напряжений без образования надрывов и трещин. Если иметь в виду, что при точечной сварке металл в зоне сварного соединения подвергается одновременно тепловому и механическому воздействию, то вполне рационально рассматривать точечную сварку как термомеханический процесс обработки металла. Но и это еще не все, что отличает точечную сварку от классической схемы термической обработки только в координатах температура — время. Через жидкую фазу ядра и горячую зону термического влияния проходят токи огромной плотности. Во многих случаях практики эти токи униполярны. Нельзя поэтому упускать из вида возможность влияния электрического тока — вначале на химическую однородность металла, а затем в конечном итоге и на структуру не только ядра, но и границы плавления. [c.196]

На фиг. 247, г изображены эпюры распределения нормальных напряжений в листе и даны значения коэффициентов концентрации в точечном сварном соединения при / = 100 мм, л = 10 мм. [c.452]

Рис. 4.5. Возможные распределения твердости в зоне точечно-сварного соединения, схема строения ядра и концентрация напряжений вокруг него

Точечные нахлесточные сварные соединения имеют, как указывалось в гл. 2, крайне высокую концентрацию напряжений. Зазор между листами настолько мал, что по периметру литого ядра концентратор может рассматриваться как кольцевая трещина, охватывающая место сплавления. [c.109]

Сопоставление различных методов повышения усталостной прочности сварных соединений за счет снятия растягивающих и создания сжимающих остаточных напряжений показывает, что сварные соединения с растягивающими остаточными напряжениями имеют низкие пределы усталости. Снятие остаточных напряжений растяжения отпуском или создание в местах концентрации (усиление шва) сжимающих остаточных напряжений точечным нагревом, местным пластическим обжатием и т. п. повышает предел выносливости на 40—110% [47]. [c.19]

В сварных точечных соединениях образуются концентраци напряжений в результате следующих факторов. Во-первых, распределение усилий между точками соединения, которое мы принимаем условно равномерным, в действительности происходит неравномерно одни точки оказываются перегруженными за счет недогруза других. Это имеет место главным образом при продольном расположении точек по направлению к действующему усилию. [c.447]

Усталостная прочность в сильной степени зависит от вида сварного точечного соединения. Чем брльше шаг между точками в ряде, направленном перпендикулярно действующей силе, тем выше концентрация напряжений и ниже усталостная прочность. При односторонних [c.232]

Точечной сваркой достигаются а) высокая производительность труда (250—2000 точек в час при одноточечных машинах идо 10 000 точек в час при многоточечных), малый расход электроэнергии (при толщине металла до 5,0 мм) в сравнении с другими способами электросварки б) высокая прочность соединений, работающих при статической нагрузке в) относительно гладкая поверхность сваренного изделия. Наряду с этим при точечной сварке имеет место значительная концентрация местных напряжений вблизи сварных точек и понижение предела выносливости элементов, работающих при регулярных повторнопеременных нагрузках. [c.366]

Точечной, роликовой и стыковой сваркой можно получить сварные соединения, равнопрочные основному материалу. Для этого необходимо применять специалыные приемы (местное увеличение толщины деталей, многорядные швы, клееаварные соединения и т. п.), которые вызывают часто утяжеление узлов или усложняют технологический процесс сварки. В большинстве случаев проч1ность сварных швов несколько ниже прочности основного материала. Это снижение вызывается. в основном двумя причинами резким изменением направления силового поля в нахлестке, которое сопровождается местной концентрацией напряжений у основания сварного шва, и изменением структуры и сплошности сварного соединения. [c.14]

Прн динамических испытаниях разрушение обыч1Но происходит в результате накопления остаточных деформаций в зоне наибольшей концентрации напряжений при многократном нагружении сварных соединений сверх предела упругости материала. Разрушение при испытаниях точечных соединений на статическую выносливость чаще всего происходит от вырыва точек по околошовной зоне, а в многорядных соединениях — от разрыва листа по границе сварных точек. На фиг. 137 представлены кривые статической выносливости точечных соединений [c.203]

Среди различных способов повышения усталостной прочности сварных соединений известен местный нагрев. В зоне сварных соединений, где растягивающие напряжения имеют значительные величины, добавляются напряжения сжатия от местного нагрева. Последний оказывает благоприятное влияние на результирующее поле остаточных напряжений и повышает усталостную прочность. В некоторых случаях приносят также пользу деконцентраторы. Около зон щва, где образуется высокая концентрация напряжений, вызванная сваркой, создают искусственные деконцентраторы, например, высверливают отверстия такик образом, чтобы они на наиболее напряженных растянутых зонах вызвали напряжения сжатия и уменьшили бы остроту первоначальных концентраторов. На рис. 10-13, в показаны деконцентраторы напряжений, полученные высверливанием отверстий. На рис. 10-13, г кругами показаны зоны точечного нагрева. Цифра- [c.236]

Сплавы алюминия обладают относительно большим пределом температур кристаллизации. Для них в средней зоне ядра характерен переход столбчатых кристаллов в мелкозернистые раз-ориентированные (верхняя схема на рис. 4.2, а). Для ядра и его структуры следует еще раз подчеркнуть главное важны его размеры, но не структура. В ядре сварной точки стальных деталей допускаются единичные поры, раковины и даже трещины, если их размер не превышает —Уд высоты ядра. Такого рода дефекты не оказывают заметного влияния не только на статическую, но даже и на вибрационную прочность. Вот насколько сильно для точечно-сварного соединения сказываются концентрации напряжений вокруг ядра. Именно они и определяют, прочностную картину в целом. В связи с этим значительно больший интерес вызывает структура зоны термического влияния вокруг ядра, а не структура ядра. Структура зоны термического влияния управляется и регулируется посредством электротермомеханических операций, которые осуществляются непосредственно после кристаллизации ядра. Эти операции вписываются в общую программу сварочного цикла и должны быть рассмотрены отдельно, с некоторыми подробностями. [c.167]

Геоме грия единичного точечно-сварного соединения из-за концентрации напряжений лишает ядро почти всех его структурных и даже, в известных границах, размерных преимуществ. Тем не менее, за последние 20 лет созданы целые серии уже теперь обычных и стандартных машин с регулируемыми формами кривых сварочного тока. На рис. 4.6 представлена серия такого рода кривых, хотя и не в полном современном ассортименте. На [c.168]

Форма ядра сварной точки, его расположение относительно площади контакта и его размеры —это главные факторы, определяющие прочность единичной сварной точки. Вообщето трудно себе представить более несовершенную прочностную модель, чем единичная сварная точка. Выше уже отмечалось, что вокруг ядра получается резкая концентрация механических напряжений. Картина таких напряжений изображена на рис. 4.5. Никакие ухищрения посредством термомеханической обработки не могут изменить геометрию конструкции соединения с ее концентраторами в точке К- Это значит, что резкость концентрации обязательно сохраняется для любых точечно-сварных соединений из любых металлов. Действие концентрированных напряжений может быть несколько смягчено созданием пластического металла по кольцу концентрации или, наоборот, усилено сохранением послесвароч-ной закаленной структуры. На рис. 4.5 даны типовые графики ядра и зоны термического влияния вокруг него. Сохранение одинаковой твердости ядра и зоны термического влияния (примерно по кривой 1—1—1) свойственно коррозионно-стойким аустенит-ным хромоникелевым сталям. Твердость по кривой 2—2—2 характерна для незакаливающихся металлов и сплавов, упрочненных холодной деформацией. В этом случае в зоне термического влияния происходит операция отжига, которая завершается снижением показателей твердости. Кривые I—3—/ или 1—2—/ [c.166]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...