фиг.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАВАРЯВАНЕ ЧРЕЗ ЕЛЕКТРОДЪГОВО РАЗТОПЯВАНЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

При заваряването чрез разтопяване в мястото на съединяване частите се загряват до температурата на топене на материала. За изпълване на междината в мястото на заваряване и за компенсиране на изгарянето при високата температура се добавя допълнителен материал, еднакъв или близък до заварявания. Според начина на изпълнение различаваме ръчно, полуавтоматично и автоматично заваряване.

 

фиг. 1

 

Най-широко приложение в химическото машиностроене е получило електродъговото заваряване. При него за разтопяване на метала се използва топлината, която се отделя при получаването на волтова дъга, възбудена между електрода за заваряване и основния материал. На фиг.1 е показана схема за заваряване, при която металният електрод играе роля на проводник за електрическия ток и на източник на добавъчен материал.  При нея процесът протича по следния начин ·:  Единият проводник (1) от източника на електроенергия (2) се свързва непосредствено със съединяваните части (3) и (4), а другият, посредством изолираща ръкохватка (5) - с електрода (6). Между електрода и съединяваните части се получава електрическа дъга (7), от топлината на която се разтопява материалът на частите и електродът, като се образува заваръчният шев (8). За да е възможно съединяването на частите по този начин е необходимо те да са изработени от еднакви или близки по химичен състав материали. От същия материал трябва да бъде изработен и електродът. Обикновено той представлява метална пръчка, покрита с вещество (флюс), което при заваряването се разтопява и предпазва заваръчния шев от окисляване. За да е безопасен за хората, обслужващи апарата за заваряване, източникът на електрически ток трябва да е с ниско напрежение (до 36V).

Според разположението на заваряваните елементи един спрямо друг се използват челно заваряване и ъглово заваряване.

Фиг.2

 

За челното заваряване (фиг. 2) е характерно, че в мястото на заваряване частите лежат в една равнина и се заваряват по челните си повърхнини. Напреженията в шевовете при челно заваряване се разпределят равномерно и концентрацията на напреженията е най-малка. За постигане на качествено заваряване челата на частите се подлагат на обработка (скосяване).

 

 

 

 

 

    

             фиг. 3                                         фиг. 4

 

 

За ъгловото заваряване е характерно, че в мястото на заваряване частите не лежат в една равнина. Заваряването става в ъгъла, под който тесе срещат. Към ъгловите се отнасят заваряванията, когато частите се препокриват или сключват ъгъл помежду си. Заваряването може да става напречно (натоварващата сила е перпендикулярна на шева, фиг.3) или надлъжно (натоварващата сила е успоредна на шева, фиг.4).

 

 

При съединяването на различни по дължина детайли се използват непрекъснати и прекъснати шевове. Според разположението си в простарнството в процеса на заваряване шевовете биват подови, хоризонтални, вертикални, наклонени и таванни.

 

 а)     b)

 c)                            фиг. 5

Ъгловите заварки се изпълняват изпъкнали (фиг.3а), плоски (фиг.3b) и вдлъбнати (фиг.3с). При изпъкналите шевове дебелината е по-голяма, при плоските е равна, а при вдлъбнатите – по-малка от изчислителната (геометричната) височина. По-рационални са плоските и вдлъбнатите профили. Последният е особено целесъобразен при динамични натоварвания, тъй като осигурява понижена концентрация на напреженията.

В зависимост от взаимното положение на шева и натоварващата сила различаваме челен шев – натоварващата сила е перпендикулярна на шева; флангов шев – натоварващата сила е успоредна на шева; комбиниран шев.

 

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЗАВАРЕНИ СЪЕДИНЕНИЯ

 

За изчисляване на заварени съединения трябва да се вземе предвид, че при тяхното изпълнение, вследствие на силното местно нагряване и добавянето на допълнителен материал, настъпват промени в структурата и се появяват вътрешни напрежения в съединяваните части и в самия шев. Прието е допустимото напрежение да се определя като част от допустимото напрежение на основния материал в зависимост от характера на натоварването, вида на шева и неговото изпълнение. Така допустимото напрежение за заварените съединения се получава по-малко от това на основния материал и се определят по изразите:

σ’доп = φ σдоп   и   ,       (1)

където

σ’доп  и t’доп са нормално и тангенциално допустими напрежения за заварения шев;

φ – якостен коефициент на заваряваните шевове – от 0,5 до 1;

σдоп и tдоп са нормално и тангенциално допустими напрежения за основния материал.

 

 

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЧЕЛНИ ШЕВОВЕ

 

фиг. 6

На фиг. 6 е показано заваряване на два плоски профила с челен шеф, натоварен на опън. Както и при други елементи, натоварени на опън, и тук напрежението в шева се определя по основното изчислително уравнение на опън:

 ,                   (2)

 

където Аоп е активната площ на челния шев, определена от най-късата линия на разрушаване h и активната дължина на шева la. Или:

                                    и             (3)

 

Активната дължина на шева е по-малка от пълната му дължина с l1 и l2. Това са съответно дължини на началния и краен участък на шева, при които имаме заваряване, но то не е равностойно по якостни показатели с останалата част на шева, изпълнена при вече установен режим на заваряване. Размерите l1 и l2 се определят в зависимост от дебелината на заваряваните профили. Най-често общата им дължина се приема за равна на 10 мм.

Обикновено при оразмеряването трябва да се определи дължината на заваръчния шев

b=la+(l1+l2).

Активната дължина се определя от ур.3:

                                                           .                                                              (4)

 

 

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЪГЛОВИ ШЕВОВЕ

фиг. 8

 

 

 

 

 

 

 

     

фиг. 9

 

 

На фиг. 8 е показано свързване с надлъжни ъглови шевове на два плоски профила, които се припокриват. Условно е прието такива шевове да се изчисляват само на срязване. Тъй като шевовете са два, ефективната площ се удвоява:

,                 (5),

 

И тук ефективната площ се определя от най-късата линия на разрушаване (срязване). Ако се приеме, че заварката е плоска и напречното сечение на заваръчният шев е равнобедрен триъгълник с катети, равни на дебелината на свързваните елементи h, то линията на срязване ще бъде височината на този триъгълник. Или:

                                  

и    .                   (6)

 

Активната дължина на шева се определя от ур.6:

 

                               (7)

 

 

За избягване на неравномерното разпределение на напрежението при шевове с по-голяма дължина, при възможнсот се прибягва до използване на шев с прекъсване.

По същата изчислителна методика (ур. 5, 6 и 7) се провежда и изчисляването на напречните шевове (фиг.9).