Сварные конструкции. Расчет и проектирование

УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ РАЗНЫХ ВИДОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Прочность нахлесточных соединений и соединений о накладками, работающих при переменных нагрузках, низка из-за концентрации напряжений в соединениях

этого рода. Она образуется в основном металле вблизи угловых швов, между швами, в поперечных сечениях

самих швов, а также по длине швов вследствие неравно­мерного распределения усилий.

Для стали СтЗ при растягивающих усилиях и г=0,15 соединения с лобовыми швами при отношении катетов

21 1, когда механическая обра­ботка отсутствует, имеют предел выносливости о,=81. . .109 МПа; при ее наличии ов=113 МПа.

Особенно пониженной усталост­ной прочностью обладают соеди­нения с фланговыми швами. У со­единений с фланговыми швами обычного типа предел выносливо­сти 76 МПа, в соединениях с вы - и-!,о -05 о 0,5 to г точками в накладках у начала Рис. 5.8. Пределы вы'. Фаговых швов - до 90 МПа. носливости сварных со - данные указывают на низкие

единений с концентрато - усталостные свойства соединений о

рами напряжений угловыми швами и на возможность их повышения путем применения улучшенных форм и технологической обработки.

Работоспособность соединений с фланговыми швами при переменных нагрузках зависит от длины фланговых швов, от ширины накладок.

На рис. 5.8 приведены кривые пределов выносливости для различных типов сварных соединений из низкоугле­родистой стали. Кривая 1 получена для сварных соеди­нений с наиболее резкими концентраторами напряжений; кривая 4 — с наиболее слабыми концентраторами; кривые 2 и 3 — с промежуточными. Дія соединений из более прочных сталей отношение а',1а'л имеет еще меньшие зна­чения.

На рис. 5.9 приведены значения эффективных коэф­фициентов концентрации Ка, полученные опытным путем при испытаниях сварных соединений и элементов кон­струкций из сталей СтЗ и 15ХСНД. Стыковые соединения имеют наименьшие значения К»: соединения с фланго­выми швами — наибольшие.

В конструкциях из низколегированной стали 15ХСНД коэффициенты Кя выше, чем в конструкциях из стали СтЗ.

Влияние концентраторов на прочность при переменных нагрузках наглядно видно на рио. 5.10, где изображены различные виды сварных соединений и их пределы вынос -

лнвости при испытаниях в условиях отнулевых циклов (г=0).

Пределы выносливости при наличии концентраторов в форме дефектов возрастают с повышением статической

прочности лишь в незначительной степени. Сопоставим стали СтЗ и ЗОХГСА. Их пределы прочности имеют отно­шения 40/160, а пределы выносливости—6/7, т. е. прак­тически не меняются.

При дефектах высокие пластические свойства аусте - нитной стали Х18Н9Т не оказывают улучшающего дей­ствия в отношении выносливости.

Без дефектов СтЗ имеет аг=150 МПа, сталь XI8M9T — о,= 170 МПа, при дефекте (непровар 50%) СтЗ имеет ог= =60 МПа, сталь Х18Н9Т — ог=35 МПа.

Экспериментальным путем установлено, что усталост­ная прочность сварных соединений элементов больших

толщин, сваренных электрошлаковым способом из низко­углеродистых и углеродистых сталей, например марки 35Л, удовлетворительная. С увеличением размера свар­ного элемента предел выносливости несколько снижается. Однако достаточная прочность сварных соединений при переменных нагрузках позволяет применять электрошла- ковую сварку в самых ответственных машиностроительных конструкциях.