Как усилить сварочный шов

Усиление соединений металлических конструкций

Усиление сварных швов производят путем увеличения их длины или толщины.

Стыковые швы не усиливают, так как их высота определяется толщиной стыкуемых элементов и устройство валика шва, выступающего от поверхности элементов, может только ухудшить условия его работы из-за концентрации местных напряжений.

Усиление угловых швов выполняется увеличением их длины (за счет устройства дополнительных лобовых швов или приварки дополнительных ребер, накладок и т.д.) и (или) катета. При этом с целью снижения влияния сварочных напряжений расстояние между элементами узлов сопряжений рекомендуется принимать не менее 40 мм (рис. 15.12, 15.13, а, б).

Рис. 15.12. Усиление сварных швов: а – увеличением длины за счет наложения
лобового шва; б – увеличением высоты катетов угловых швов: 1 – существующие швы,
2 – дополнительный лобовой шов, 3 – дополнительная наплавка

Увеличение толщины шва необходимо производить послойно, наплавляя слой не более 2 мм, начиная с места дефекта усиливаемого шва (подрезы, кратеры, наплывы и т.д.) и используя при этом электроды толщиной не более 4 мм. Усиление последующего шва выполняется после остывания предыдущего до 100°С. Высота катета шва после наплавления не должна превышать: толщины полки со стороны пера, полутора толщин полки профиля со стороны обушка.

Усиление поперечных швов растянутых элементов под нагрузкой не допускается.

При увеличении длины сварных швов соединяемых элементов уголкового профиля дополнительные швы следует накладывать в направлении уже существующих, начиная от края фасонки со стороны обушка.

Расчет усиленных сварных швов производится без учета начальных напряжений от нагрузки при усилении.

Рис. 15.13. Усиление узловых соединений: а, б – сварных; в – клепаных:
1 – дополнительные швы, 2 – накладки, 3 – дополнительные фасонки,
4 – дополнительные ребра, 5 – дополнительные высокопрочные болты

Усиление заклепочных и болтовых соединений при ослабевании стяжки пакета деталей производится увеличением количества заклепок и болтов (рис. 15.13, в) или их заменой высокопрочными болтами с предварительным напряжением путем закручивания гаек тарировочными ключами. Натяжение высокопрочных болтов выполняют от середины узла к краям. В ряде случаев усиление заклепочных и болтовых соединений производится заменой их сваркой.

Расчет высокопрочных болтов и сварных швов усиленных заклепочных и болтовых соединений, сочетающих после усиления заклепки («черные» болты) и высокопрочные болты (сварные швы), из-за разной деформативности производится на полное усилие после усиления.

15.5. Усиление металлических конструкций
изменением их расчетной схемы

Усиление металлических конструкций изменением их расчетной схемы является эффективным методом, который позволяет перераспределить усилия между элементами. Все методы, рассмотренные для железобетонных конструкций (тема 12) (изменение места передачи нагрузки, повышение степени внешней статической неопределимости, повышение степени их внутренней статической неопределимости), применимы и для металлических конструкций.

На рис. 15.14 – 15.16 приведены схемы усиления металлических конструкций повышением степени статической неопределимости: путем обеспечения неразрезности стальных шарнирно опертых балок (рис. 15.14), путем устройства дополнительных жестких и упругих опор в виде подкосов, подвесок и кронштейнов для балочных конструкций (рис. 15.15), устройством затяжек, шарнирно-стержневых цепей для стропильных ферм (рис. 15.16, а, б), включением в совместную работу со стропильной фермой конструкции светоаэрационного фонаря (рис. 15.16, в).

Рис. 15.14. Усиление стальных балок обеспечением их неразрезности:

1 – стальные накладки

При проектировании усиления конструкций изменением их расчетной схемы следует производить проверку прочности и устойчивости всех элементов и их сопряжений на действие изменившихся усилий. Применение данных методов усиления может повлечь за собой необходимость усиления не только отдельных элементов, но и узловых соединений.

Следует стремиться к максимальной разгрузке усиливаемых конструкций, т. к. перераспределяться по новой схеме будут только усилия от нагрузки, приложенной после усиления. Эффективно выполнять предварительное напряжение дополнительных элементов усиления.

Рис. 15.15. Схемы усиления стальных балок дополнительными жесткими и упругими опорами: а – предварительно напряженными подкосами с опиранием на фундаменты;
б – подкосами с опиранием на колонну; в – подвесками; г – предварительно
напряженными кронштейнами: 1 – подкосы, 2 – затяжка с натяжным
приспособлением, 3 – подвески, 4 – кронштейны

Рис. 15.16. Схемы усиления стропильных ферм: а – предварительно напряженными
затяжками, б – шарнирно-стержневыми цепями, в – включением конструкции фонаря
в совместную работу с фермой: 1 – затяжка, 2 – натяжное приспособление, 3 – стальной канат, 4 – подвеска, 5 – дополнительная стойка, 6 – дополнительный раскос

На рис. 15.17 приведены примеры усиления стальных балочных конструкций повышением степени внутренней статической неопределимости устройствами предварительно напряженной горизонтальной и шпренгельной затяжки.

Рис. 15.17. Схемы усиления стальных балок повышением степени внутренней
статической неопределимости: а – предварительно напряженной горизонтальной затяжкой; б – предварительно напряженной шпренгельной затяжкой: 1 – горизонтальная затяжка, 2 – натяжное приспособление, 3 – анкерное устройство, 4 – шпренгельная затяжка,
5 – дополнительная стойка, 6 – дополнительный подкос

При этом анкерные устройства по концам затяжки могут быть размещены в любом месте по длине пролета усиливаемой конструкции. Принципы расчета стальных балочных элементов, усиленных предварительно напряженными затяжками, не имеют отличий от расчета усиленных железобетонных элементов. Расчет узлов сопряжения затяжки с усиливаемым элементом производится на действие усилий в затяжке в предельном состоянии по действующим нормативным документам для стальных конструкций.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные особенности усиления металлических конструкций.

2. Приведите примеры усиления растянутых стальных элементов увеличением их поперечного сечения.

3. Как, в общем случае, производится усиление сжатых элементов стальных конструкций?

4. Приведите примеры усиления сжатых стальных элементов увеличением их поперечного сечения с уменьшением их гибкости.

5. В чем состоит особенность усиления изгибаемых металлических конструкций?

6. Приведите примеры усиления изгибаемых стальных элементов увеличением их поперечного сечения.

7. Как производится усиление стенок стальных элементов с целью повышения их местной устойчивости?

8. Приведите примеры усиления металлических конструкций за счет уменьшения их расчетной длины.

9. Изложите методику расчета прочности усиленных увеличением поперечного сечения растянутых металлических элементов.

10. Изложите методику расчета прочности усиленных увеличением поперечного сечения сжатых стальных элементов (из условия обеспечения прочности и устойчивости).

11. Изложите методику расчета прочности усиленных увеличением поперечного сечения изгибаемых металлических элементов (по упругой и пластической стадии).

12. Как производится усиление стальных элементов, имеющих повреждения?

13. Назовите методы усиления сварных соединений стальных элементов.

14. Приведите примеры усиления металлических конструкций повышением степени внешней статической неопределимости.

15. Приведите примеры усиления металлических конструкций повышением степени внутренней статической неопределимости.

Источник

Что такое усиление сварного шва?

Сварка — надежный метод соединения, но иногда сварочным швам нужно дополнительно усиление, чтобы сделать их прочнее и устойчивее. А метод укрепления будет зависеть от того, какого типа наплав сделан, поэтому при наработке навыка сварки важно одновременно учиться усиливать его, где бы он ни находился и какой величины ни был. Подробнее о том, что такое усиление сварного шва, а также о том, как его правильно реализовать, рассказывается далее.

Особенности усиления сварных швов

Сделать укрепление обычной сварки не так трудно, но когда дело касается угловых соединений, им потребуется особый подход.

Задача будет осложнена тем, что нередко при усилении шва с помощью увеличения его длины приходится использовать дополнительные наплавы, ребра, накладки и другие конструкции. А подбираются они индивидуально под размер области варки, ее расположения, материала, который сваривали, характеристик катета и т. д.

Термин усиление шва снять что значит?

По названию сложно сразу понять, что это значит — «усиление шва». Так, в специальной литературе этот термин расшифровывается, как часть наплавленного металла, образующая выпуклость.

А вот обозначение на чертеже «усиление шва снять» (незакрашенный круг на горизонтальной линии, ГОСТ 2.312-72 ЕСКД) предполагает, что этот самый бугорок нужно устранить. Чаще всего он зачищается болгаркой. Но стоит не забывать, что усиления на угловых и стыковых сварных областях нужно снимать не одним и тем же способом. На угловых, к примеру, должен остаться катет, хотя на стыковых наплавах предполагается снятие всего, что выступает над поверхностью соединяемых материалов.

Снятие усиления сварного соединения может маркироваться также маленькими буквами английского алфавита, где:

Система обозначений позволяет лучше понять не только особенности варки, но также материалов, а также конструкций из них, с которыми предстоит работать.

Технология усиления сварного шва

Сам принцип усиления варки понять не трудно, производиться он будет постепенной и послойной наплавкой, где каждый слой будет составлять примерно 2 мм в высоту. Обработка начинается с самых сложных мест, то есть в тех зонах, где есть какие-либо дефекты — кратеры, подрезы, наплывы.

Для электродов, которые будут использоваться в процессе, есть стандарт ГОСТ, предполагающий диаметр в 4 мм.

Каждый слой обрабатывается только после того, как предыдущий остывает до 100 °C. Постепенно сварочный след удлиняется, потом немного расширяется, благодаря этому как раз получается усиливающий эффект.

Важно помнить о превышениях рабочих высот катетов, которых нужно избегать, а также не проводить усиление поперечных компонентов под нагрузкой.

Это может привести к порче всего сварного соединения, а значит всей конструкции, где он использовался.

Говоря о катетах соединений, то здесь после наплавления усиливающего слоя высота самого катета должна быть меньше, чем толщина полки со стороны пера, а также меньше толщины полки профиля, если смотреть со стороны обушка. Во втором случае, высота катета должна быть не просто меньше толщины, а меньше полутора толщин.

Обработка уголкового профиля осуществляется только в том направлении, которое было выбрано изначально. Менять его не рекомендуется, так как можно создать излишнее напряжение в месте соединения.

Усиление стыковых швов

Усиление стыковой сварки осложнено тем, что чаще всего его усиление может привести к порче места соединения. К примеру, если стыковой шов сделан во всю длину или высоту металлических компонентов, то никакого укрепления и вовсе делать нельзя. Наплавка создаст излишнюю концентрацию в месте плавления, из-за чего наплав может не только испортиться, но также вовсе разрушиться. Все дело в том, что высота таких сварных швов определяется только по стыкуемым элементам и при учете строения валика самого соединения. Этот валик и есть выступ.

Если же стыковую варку все же нужно обработать, то предварительно нужно снять напряжение абразивными инструментами. После этого рассчитывается площадь накладок, с помощью которых предстоит усилить шов.

Усиление угловых швов

Здесь усиление сварных соединений будет осуществляться путем увеличения длины или толщины сварных наплавов. Первый вариант применяется чаще, так как лучше увеличивать площадь и распределять напряжение по ней, а не концентрировать его.

Длина и толщина созданных сварных швов, а также толщина самого усиливающего слоя рассчитывается математически. Так, определить их можно по разности между расчетным усилием в сварном соединении и несущей способностью этого наплава. Здесь важно учесть, что на расчетное усилие всегда будет действовать его смещение относительно центра тяжести сечения элемента.

Все формулы, обозначения к ним и таблицы с подходящими значениями есть в ГОСТах, потому в большинстве случаев можно рассчитать все с максимальной точностью. А точность расчетов позволит сделать точнее усиление сварных швов.

Иногда усиление сварных угловых соединений происходит с введением дополнительных деталей, но это не обязательно. Такой метод будет оправдан только в том случае, если есть место для наложения новых слоев. В основном же используется стандартное сварочное оборудование с верно подобранными по диаметру электродами.

Если увеличивать соединения путем увеличения их длины, то здесь нагрузка на сварные крепления не должна превышать расчетного сопротивления. Так прочность наплавов увеличится пропорционально увеличению длины и толщины соединения.

Этот способ подойдет для любых угловых швов, кроме поперечных.

Также для того, чтобы сделать сварную область длиннее, можно применять фасонки, что привариваются к основным элементам с помощью стыковых сварных соединений.

Важно быть внимательными с формированием обратной стороны шва, так как если подача тепла будет неравномерной, появятся непровары, которые негативно скажутся на характеристиках детали.

Но основной дефект, появляющийся в таких ситуациях, называется «превышение выпуклости», то есть избыток наплавленного металла на лицевой стороне материалов. Это превышение выпуклости возникает чаще всего из-за несоблюдения техники самой варки и большой скорости подачи присадочной проволоки. Он исправляется зашлифовкой или прокаткой роликами.

Сделать сварной шов безупречным — задача невозможная, но стремиться к этому можно всегда. Поэтому нужно не просто обладать хорошими навыками работы со сваркой, но и понимать небольшие, но важные нюансы сварочного процесса. Как раз таким будет способность сделать качественное усиление уже сделанного соединения.

Источник

Усиление сварочного шва!

День добрый всем специалистам в сварочном производстве!

Прикрепленные изображения

Просьба не хамить мне,а не то буду жмать кнопку жалоба

angelhranytel , вы здесь маловероятно найдете специалиста данного типа. вам на форум дефектоскопистов.

при аттестации грузоподъемных механизмов швы заподлицо, даже можно мех обработку (даже риски от ушм должны быть под 45 градусов относительно оси)

Западная Якутия звонить в любое время 89142527650 хэш тэг #ykt_master

angelhranytel , начать вопрос надо с названия стали. Разные стали ведут себя по разному.

Так же есть требование ко шву в зависимости от условий эксплуатации. Следовательно и от сюда требования к типу стали вылазят.

зарабатываем и получаем удовольствие от процесса.

На правах фантазера поинтересуюсь. А вам зачем? Про тока какая сталь имеется в виду, тип сварки и пр. скромно опущенные мелочи помолчу.

Когда нас в техникуме вели к испытательному стенду с железкой, мы всегда знали что это за железка, для чего её щас будут раздирать и что делать с циферкой на против которой замрет стрелочка то же знали.

Просьба не хамить мне,а не то буду жмать кнопку жалоба

Посмотрите книгу Николаев Г.А. Сварные конструкции.расчет и проектирование.Параграф 4.3 Распределение напряжений в стыковых швах стр 109

Желательно услышать ответы не фантазеров и теоретиков

На правах фантазера поинтересуюсь. А вам зачем? Про тока какая сталь имеется в виду, тип сварки и пр. скромно опущенные мелочи помолчу.

Когда нас в техникуме вели к испытательному стенду с железкой, мы всегда знали что это за железка, для чего её щас будут раздирать и что делать с циферкой на против которой замрет стрелочка то же знали.

saper24 ,да похоже образец не прошел испытаний,а человек же старался,кувалдой хреначил и не смог разорвать,а там смогли,начал выяснять,а там усиление сняли,обидно).

Шутник )

Просьба не хамить мне,а не то буду жмать кнопку жалоба

angelhranytel ,»снять усиление»-с чем у вас ассоциируется?

убрать валик заподлицо с основным металлом

Просьба не хамить мне,а не то буду жмать кнопку жалоба

Все зависит от того где находится этот шов.

Если счищать облицовку заподлицо с плоскостью свариваемых деталей( при условии что материал шва по прочностным характеристикам равен либо превосходит характеристики свариваемых деталей) никакого ослабления не произойдет. Потому что при равных прочностных характеристиках шва и деталей,( при наличии облицовки и качественно выполненном шве) несущая способность стыка будет равна несущей способности наименее тонкого сечения. По простому где тонко, там и рвется. При равном сечении детали и шва, место разрушения зависит от прочностных характеристик применяемых материалов, а так же от типа прилагаемых нагрузок. Потому не факт что без валика порвется именно по шву.

Так что если вы варите стык согласно нормативной документации и формируете шов заданных параметров, ничего зачищать нельзя если это не указано в нормативных документах. Поскольку параметры шва будут соответствовать расчетным нагрузкам и выдерживать эти нагрузки шов гарантированно будет только в пределах своих габаритов, при качественном его исполнении. А если вы к алюминиевой кастрюле дно привариваете, то зачищайте как нравится.

Источник

Повышение прочности сварных соединений

Прочность сварных соединений повышают конструктивными (рациональное расположение швов относительно действующих усилий, целесообразная форма швов) и технологическими приемами (защита шва от вредных воздействий при сварке, термическая обработка, упрочняющая обработка холодной пластической деформацией). Конструктивные приемы повышения прочности приведены на рис. 1

рис.1

На видах 1 — 3 показано последовательное усиление узла приварки фланца, нагруженного крутящим моментом, путем увеличения диаметра кольцевого шва. Сопротивление срезу (пропорциональное квадрату диаметра соединения) в конструкции 2 при одинаковом сечении шва в 7 раз, а в конструкции 3 в 18 раз больше, чем в конструкции 1

При правильной конструкции шва дополнительные крепления [на резьбе (вид 4), прессовой посадке (вид 5), и др.] излишни

В центрирующих соединениях свариваемые детали устанавливают на посадках с зазором (посадки H10, e9, f9). При необходимости более точного центрирования применяют посадки скольжения H8, h7 и напряженные посадки типа k7, m7

Целесообразно разгружать сварные швы, перенося восприятие нагрузок на участки целого материала и оставляя за сварными швами только функцию соединения деталей.
Некоторые примеры разгрузки сварных швов показаны на видах 6, 7 (стержень, нагруженный осевой силой) и на видах 8, 9 (упорный фланец)

В узле крепления крышки к обечайке цилиндрического резервуара, нагруженного внутренним давлением (вид 10), сварные шайбы крышки обечайки подвергаются изгибу и срезу силами давления. В улучшенной конструкции 11 сварной шов обечайки разгружен заведением обечайки во фланец, а шов днища — зажатием днища между фланцами обечайки и днища

Силовые швы следует нагружать предпочтительно на сдвиг и растяжение, устраняя изгиб.
Конструкция 12 приварного стержня, нагруженного поперечной силой Р, нецелесообразна. Сила Р, повертывая стержень вокруг точки О, вызывает высокие разрывающие напряжения в области, противоположной этой точке. Кроме того, шов подвергается срезу

Несколько лучше конструкция 13, где стержень центрирован в гнезде детали, благодаря чему шов разгружен от среза. Однако опасное сечение стержня ослаблено сварным швом

В конструкции 14 изгиб и срез силой Р воспринимают целые (не ослабленные сваркой) сечения стержня. Шов практически разгружен от действия силы и служит только для фиксации стержня в детали

Шов приварной стенки (вид 15), изгибаемой силой Р, целесообразно разгрузить введением ребра (вид 16).
Изгиб стыкового шва (вид 17) можно устранить введением накладки (вид 18), швы которой работают преимущественно на растяжение. Стыковой шов в этой конструкции работает на сжатие

Стыковое соединение уголков (вид 19) недостаточно прочное. Целесообразнее сваривать уголки по плоскости полок (вид 20) с усилением (для тяжелых условий работы) косынками (вид 21).
Косынки целесообразно приваривать не встык (вид 22), а внахлестку (вид 23)

Приварные ребра рекомендуется располагать так, чтобы они работали не на растяжение (вид 24), а на сжатие (вид 25), что практически полностью разгружает сварные швы

На видах 26—29 показано последовательное усиление листового соединения, нагруженного растягивающей силой Р и изгибающим моментом М_изг Сравнение прочности различных конструкций приведено в таблице

Прочность стыкового соединения 26 принята за единицу

Приварные листы, накладки, косынки и т. д. большой протяженности и малой толщины целесообразно, помимо обварки по контуру, соединять с основной деталью точечной сваркой (вид 30) во избежание отставания листов при деформациях системы

Косые швы нахлесточного соединения (вид 31), подвергающиеся растяжению, испытывают дополнительные нагрузки от сдвига вдоль линии шва. В уравновешенном соединении с двусторонним скосом (вид 32) швы разгружены от сдвига

На видах 33—36 показаны конструкции узла сварки швеллеров. В соединении со швеллером, расположенным полками вверх (вид 33), верхние участки m вертикальных сварных швов подвергаются высоким разрывающим напряжениям от действия силы Р

В конструкции со швеллером, расположенным полками вниз (вид 34), усилие воспринимает горизонтальный шов n большой протяженности; слабые конечные участки вертикальных швов работают на сжатие.
В конструкции с присоединением швеллера в шип (вид 35) сварные швы разгружены от изгиба силой Р; изгибающий момент воспринимают фланговые швы и поперечный шов t, работающие на срез. На виде 36 изображено соединение, усиленное косынкой.
Следует избегать внецентренного приложения сил, вызывающего изгиб шва

Отбортованные швы в узлах, подвергающихся растяжению (вид 37), испытывают изгиб. Целесообразнее конструкции со стыковым швом (вид 38). В узле приварки днища к цилиндрическому резервуару с отбортовкой (вид 39) сварной шов под действием внутреннего давления подвергается изгибу. Стыковой шов (вид 40) работает преимущественно на разрыв

Следует избегать расположения сварных швов в зоне высоких напряжений.
В сварных балках, подвергающихся изгибу, целесообразно располагать швы не у полок (вид 41), а у нейтральной линии сечения (вид 42), где нормальные напряжения имеют наименьшую величину

В соединениях, подверженных действию циклических и динамических нагрузок, следует избегать расположения сварных швов на участках концентрации напряжений, например в переходах от одного сечения к другому (вид 43). Шов в этих условиях подвергается повышенным напряжениям и, кроме того, усиливает концентрацию напряжений вследствие неоднородности, своей структуры.
Улучшенная конструкция приведена на виде 44

Если вывести шов за пределы участка концентрации напряжений невозможно, то рекомендуется применять вогнутые швы (вид 45) с глубоким проплавлением, достигаемым сваркой короткой дугой.
Профиль шва должен быть по возможности симметричен относительно действия нагрузок. В тавровых соединениях, подвергающихся растяжению (вид 46), целесообразно применять двусторонние швы (вид 47). Нахлесточные соединения (вид 48) следует по возможности заменять стыковыми (вид 49). В стыковых соединениях целесообразно применять двустороннюю разделку кромок (вид 51), так как в соединениях с несимметричным швом (вид 50) происходит искривление силового потока, сопровождающееся скачками напряжений

Циклическую прочность сварных швов можно значительно повысить механической обработкой с приданием шву рациональной формы, уменьшающей концентрацию напряжений.
Угловые швы целесообразно обрабатывать по радиусу с плавным переходом в поверхности соединяемых деталей (вид 52). Стыковые швы обрабатывают заподлицо с поверхностью изделия, удаляя наплывы (усиления) как со стороны основного шва, так и со стороны подварки (вид 53)

Для плавного соединения шва со стенками изделия в большинстве случаев необходимо одновременно с обработкой шва подрезать стенки (штриховые линии на видах 52, 53), для чего следует предусмотреть припуски с на обработку.
Значительно (на 30 — 40%) повышает циклическую прочность заглаживающее оплавление швов вольфрамовым электродом в атмосфере аргона

Упрочнение швов пластической деформацией в холодном состоянии (накатывание, дробеструйный наклеп, чеканка пневматическим инструментом с пучковыми чеканами) позволяет довести циклическую прочность шва до прочности основного металла

Источник