Стыковые сварные швы и их расчет

Стыковыми называют швы, которые соединяют стыки деталей. При этом металл шва заполняет зазор между стыками соединяемых деталей (рис.1). Общепринято называть свариваемые детали основным металлом в отличие от металла сварного шва. При статическом нагружении стыкового соединения деталей из низкоуглеродистых и многих легирован­ных сталей сварной шов обеспечивает равную прочность с основным металлом, в отличие от угловых сварных швов.

Все стыковые швы рассчитывают на прочность по тем же зависимостям, что и свариваемые детали. Расчет выполняют по номинальному сечению соединяемых деталей, т.е. без учета усиления швов. Катет сварного шва принимают равным толщине основного металла: k = δ  (рис. 2).

Рисунок 2 – К расчету стыкового сварного шва

Например, при дей­ствии на сварное стыковое соединение растягивающей силы F (рис. 2) в материале шва так же, как и в металле соединяемых дета­лей, возникают нормальные напряжения растяжения.

Условие прочности шва на растяжение:

или                                (1)

где  – фактическое и допускаемое напряжение растяжения в  металле сварного шва, МПа;

F – внешняя сила, нагружающая сварное соединение, Н;

к, l – катет и длина сварного шва, соответственно, мм.

Угловые сварные швы и их расчет

По форме поперечного сечения угловые (валиковые) сварные швы делят на нормальные (прямые), выпуклые, вогнутые и улучшенные. Наиболее распространенным является нормальный (или прямой) валиковый шов с сечением в виде равнобедренного треугольника (рис. 3). Все угловые сварные швы рассчитывают на срез потому, что расчетное сечение расположено под углом 45^о к линии действия внешней нагрузки (рис. 3).

	Наименьшее по площади сечение – это сечение по биссектрисе прямого угла, имеет площадь S =m.l , где l. – длина сварного шва. Величина медианы в функции катета сварного шва равна: m = k . sin 45o = k .0,7.
Рисунок 3 – Сечение нормального углового шва

В зависимости от положения сварного шва относительно линии действия внешней силы F, приложенной к соединению, все угловые швы делят на лобовые, фланговые, косые и комбинированные (рис. 4).

Рисунок 4 – Виды угловых сварных швов в нахлесточных соединениях:

а – лобовой; б – фланговый; в – косой; г – комбинированный

Так, например, при нагружении нахлесточного соединения силой F(рис. 4, а) в швах возникают напряжения среза. Условие прочности швов:

                                  (2)

где F – внешняя сила, нагружающая сварное соединение, Н; 0,7^. k ^. l – площадь опасного (расчетного) сечения одного шва, мм²; – фактическое и допускаемое напряжения среза в металле сварного углового шва, МПа.