Соединения при сварке пластмасс.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 14Следующая ⇒

Соединения при сварке пластмасс.

Различают несколько способов сварки пластмасс.

Сварка горячим воздухом.При сварке воздух, нагретый в специальной горелке до температуры 250 - 300 °С, в зоне сварки несколько охлаждается. Сварка осуществляется присадочным прутком, подающимся в разделку шва вручную или полуавтоматом.

Сварка нагревательным элементом.Позволяет сваривать угловые, тавровые, и стыковые соединения. Один из способов этой сварки является электроимпульсная сварка очень тонких пленок.

Сварка токами высокой частоты.Разогрев соединяемых деталей производится роликами, через которые пропускается ток высокой частоты.

Сварка трением.Трением сваривают стыковые соединения преимущественно тел вращения: стержней круглого сечения, труб.

Сварка ультразвукомпластмасс является одним из прогрессивных способов их соединения. Ультразвуком можно сваривать тонкие пленки, а также детали толщиной в несколько миллиметров из различных термопластичных материалов. Типы сварных соединений при сварке пластмасс представлены на рисунке (рис 2.1 б)

Рис.2. 16Типы сварных соединений конструкций из пластмасс

а — стыковое прутковое; б — стыковое контактное; е —в раструб прутковое; г — враструб контактное; д — нахлесточное прутковое; е — нахлесточное ультразвуковое

Клееносварные соединения.

Клееносварные нахлесточные соединения применяют в конструкциях из алюминиевых сплавов. Клеевая прослойка повышает сопротивляемость конструкции коррозии, а так же воспринимает на себя часть усилия. Кроме того клеевые прослойки способствуют устранению раскрытия нахлестки и смягчают концентрацию напряжений, повышая тем самым работоспособность конструкции. Прочность клеесварных соединений в большей мере зависит от температуры эксплуатации, а также от состава клея, величины зазора, толщины деталей. Эффективность склеивания повышается с уменьшением толщины элементов.

ГОСТы на швы сварных соединений.

ГОСТ 5264-80 Швы сварных соединений. Ручная электородуговая сварка.

ГОСТ 8713-79 Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом.

ГОСТ 14771-76 Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах.

ГОСТ 15164-69 Швы сварных соединений. Электрошлаковая сварка.

ГОСТ 15878-70 Контактная сварка.

Тема 2. 2. Работа сварных соединений при различных нагрузках и воздействиях

Концентрация напряжений.

Работа стали при концентрации напряжений. В местах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, утолщений и т. п.) происходит искривление линий силового потока и их сгущение около препятствий (рис 2. 17), что приводит к повышению напряжений в этих местах.

Рис 2. 17.

Рассмотрим распределение напряжений в пределах упругих деформаций в полосе шириной b, толщиной t, ослабленной круглым небольшим отверстием диаметром d (рис2. 18).

Таким образом, напряжения на небольшом участке около отверстия превысят напряжения по сечению в 3 раза.

При у = 3d, σ ≈ 1,04 σ₀

Как видно из эпюры, возле отверстия образуется значительная концентрация напряжений.

Будем называть теоретическим коэффициентом концентрации (или просто коэффициентом концентрации) величину

 (2-4)

где σ _mах — максимальное значение напряжения;

σ — среднее его значение.

В рассматриваемом случае σ _mах = З σ

Таким образом, возле отверстия в сечении А—А местное напряжение возрастает в 3 раза, по сравнению с его номинальным значением σ.

Коэффициенты концентраций напряжений достигают еще больших значений в зоне отверстий эллиптической формы.

Например, в полосе большой ширины, ослабленной цилиндрическим эллиптическим отверстием, (рис 2. 19)

наибольший коэффициент концентрации напряжений

 (2. 5)

где b - ось эллипса, перпендикулярная направлению растяжения ;

а - ось, параллельная усилию.

Рис2. 19.

Указанные местные напряжения в зоне концентрации не опасны для прочности в конструкциях из пластичных металлов при статических нагрузках. Поясним это положение.

Диаграммы растяжения пластичного металла нередко схематизируются. Их строят в координатах: условных напряжений о и относительной деформации ε (рис 2. 20); их приближенно

заменяют двумя прямыми: одной наклонной, выражающей зависимость силы от деформации в упругой области, другой горизонтальной.

Горизонтальная прямая показывает, что при ε > ε _т деформация протекает пластически, без увеличения нагрузки, приложенной к испытуемому элементу.

Вернемся к рассмотрению эпюры напряжений полосы, ослабленной отверстием (см. Рис 2. 18 ) Напряженное состояние в сечении А—А близко к одноосному, так как σ _т мало. Допустим, что около отверстия σ ₀ достигло σ _т (см. рис 2. 18 в)Это соответствует деформации ε = ε _т- При увеличении нагрузки деформации возросли, но напряжения в зоне, где ε > ε _т, как это следует из диаграммы (рис 2. 20), остаются равными σ _т. Эпюра станет изменять свою форму и выравниваться; приближенно можно принять, что она примет очертание, близкое к прямоугольному (см. рис.2. 18) в это и было положено в основу расчета прочности согласно элементарным формулам.

Сглаживание эпюры напряжений в пластической стадии, рассмотренное на конкретном примере, является закономерным процессом, имеющим место во многих элементах конструкций из пластических сталей,— малоуглеродистых, низколегированных, конструктивных и др. при одноосно напряженных состояниях.

Так как концентрация напряжений не оказывает влияния на величину нагрузки, вызывающей полную текучесть, то тем более величина разрушающей силы не зависит от местных напряжений, возникающих при работе металла в упругом состоянии Многочисленные эксперименты подтвердили правильность высказанных положений для большинства сталей.

Концентрацию напряжений в сварных конструкциях вызывают следующие причины:

1. Технологические дефекты шва - поры, шлаковые включения и особенно трещины и непровары.

2. Нерациональные очертания швов - на основании экспериментальных данных установлено, что в местах резких переходов от шва к основному металлу возникают значительные концентрации напряжений.

3. Нерациональные конструкции соединений. Примером могут служить соединения с накладками, нахлесточные и угловые, выполненные валиковыми швами.

Распределение напряжений в стыковых швах.

Стыковые швы представляют собой наиболее совершенную форму сварных соединений, в которых концентрация напряжений невелика.

Как показали эксперементы, в стыковых соединениях с обработанными гладкими поверхностями швов, не имеющих внутренних дефектов - непроваров, трещин, пор, шлаковых включений, напряжения от продольной силы распределяются по поперечному сечению соединяемых элементов равномерно и определяется по формуле

(2.6)

На рис2.21показано распределение нормальных напряжений, действующих в направлении, перпендикулярном шву, напряжения измерены в различных точках по длине элемента на верхней и нижней плоскостях испытуемого образца. Равномерное напряжение а, действующее в сечении, удаленном от стыкового шва, принято условно за единицу. Как следует из рис 2.21 наибольшая концентрация напряжения имеет место у начала усиления. В шве, имеющем форму и размеры, указанные на рис 2.21 наибольший коэффициент концентрации со стороны усиления равен 1,6 , а с противоположной нижней стороны 1,5.

При усилении шва теоретический коэффициент концентрации напряжений определяется по формуле :

В точках, лежащих на оси шва, напряжения не превышают от Значительной величины достигают напряжения в косом сечении III.

В стыковых швах концентрация напряжений возникает вследствии изменения сечения пластины в зоне соединений. Она может быть очень значительной при отсутствии полного провара корня шва. Чем меньше «усиление» швов и плавнее их сопряжения с основным металлом, тем меньше коэффициенты концентрации.

Концентрация напряжений в зоне стыкового шва может иметь место при смещении кромок соединяемых деталей, (рис2. 22)

Рис. 2. 22

Коэффициенты концентраций характеризуют распределение напряжений лишь при работе соединения в пределах упругих деформаций. В тех случаях, когда результирующая деформация ε_рез превышает ε_Т, рост напряжений в соединении прекращается и происходит их выравнивание. Концентрация же деформаций продолжает увеличиваться до момента разрушения.

Концентрация напряжений, возникающих в зоне пор, имеет

место пространственный характер. Как показывают теоретические расчеты, коэффициенты концентраций напряжений возле сферических пор в 1,5 раза меньше концентрации в зоне цилиндрических отверстий того же радиуса и положения относительно поверхности.

Стыковые швы при всех видах сварки - дуговой, контактной, электроннолучевой — является оптимальными с точки зрения концентрации напряжений. При доброкачественном технологическом процессе, отсутствии пор, непроваров, включений, смещения кромок, при доведении до минимума остаточных местных сварочных деформаций и, наконец , что особенно важно, при рациональном очертании швов, их плавных сопряжении с основным металлом результирующий коэффициент концентрации напряжений может быть сведен до значений, близких к единице. В других типах соединений такой результат получить практически невозможно.

Распределение напряжений в лобовых швах.

В нахлесточных соединениях с лобовыми швами в отличии от стыковых примерно одинаковая концентрация напряжений возникает в двух точках: А и В. (Рис. 2. 23)

Это необходимо учитывать при обеспечении усталостной прочности соединения.

Концентрация напряжений в лобовых швах зависит от глубины проплавления е , угла наклона Р и радиуса закругления в точках А и В.

Наибольшее значение коэффициента концентрации напряжения в крайних точках А и В при β_с = 45° равно к_т = 3,32.

При изменении очертания треугольного лобового шва, то есть при увеличении β до 60° напряжения значительно уменьшаются к_т≈1,75

Таким образом для уменьшения концентрации напряжения в лобовом шве целесообразно применить очертания шва в форме неравнобедренного треугольника с основанием, равным 1,5...3 высоты.

Плавно сопрягать валик шва с основным металлом, это

достигается механической обработкой шва.

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология