Strona główna

PM

Kształtowanie poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Charakterystyka i rodzaje zgrzewania

Zgrzewanie polega na ł

ą

czeniu metali przez podgrzanie miejsca styku zł

ą

cza do stanu ciastowatego i silny

docisk. Poł

ą

czenia uzyskuje si

ę

dzi

ę

ki powstaniu wspólnych ziaren metalu w obszarze styku.

Zale

ż

nie od

ź

ródła ciepła dostarczanego przy zgrzewaniu wyró

ż

nia si

ę

:

a) zgrzewanie ogniskowe –

ź

ródłem ciepła jest ognisko kowalskie;

b) zgrzewanie gazowe –

ź

ródłem ciepła jest płomie

ń

palnika gazowego;

c) zgrzewanie termitowe – spalaj

ą

cy si

ę

termit dostarcza ciepło;

d) zgrzewanie elektryczne – ciepło wytwarza si

ę

przez pr

ą

d elektryczny:

zgrzewanie doczołowe;

zgrzewanie punktowe;

zgrzewanie garbowane;

zgrzewanie liniowe.

e) zgrzewanie tarciowe –

ź

ródłem ciepła jest tarcie .

Rodzaje poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Zgrzewanie czołowe stosuje si

ę

do ł

ą

czenia pr

ę

tów, odkuwek i innych elementów w których zgrzeina

obejmuje całe pole powierzchni styku. T

ą

metod

ą

mo

ż

emy wykonywa

ć

np.: narz

ę

dzia skrawaj

ą

ce

(rysunek poni

ż

ej a), lub wiertła do gł

ę

bokich otworów (rysunek poni

ż

ej b). Zgrzeiny punktowe

stosowane s

ą

do ł

ą

czenia cienkich blach (rysunek poni

ż

ej c, d, e), blach z ró

ż

nymi kształtownikami

(rysunek poni

ż

ej f).

Zgrzeiny liniowe umo

ż

liwiaj

ą

ce wykonanie poł

ą

cze

ń

szczelnych z cienkich blach, rur ze szwem,

pojemników (rysunek poni

ż

ej g), a tak

ż

e poł

ą

cze

ń

kształtowych (rysunek poni

ż

ej h).

Strony zwi

ą

zane:

Podstawy Konstrukcji Maszyn

,

Poł

ą

czenia

,

Dane dla poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Strona 1 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Rys. 1 Zgrzewanie garbowe

Rys. 2. Przykłady zastosowania zgrzein

Zgrzewanie tarciowego: a) narz

ę

dzia skrawaj

ą

cego (frezy), b) wałek kierowniczy, c) dr

ąż

ek poprzeczny

układu kierowniczego, d) szcz

ę

ka klucza nastawnego, e) uchwyt wieszaka; Z – miejsca zgrzewane

Strona 2 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Wymiary zgrzein punktowych

Elektrody kuliste stosowane do zgrzewania metali trudno spawalnych powinny mie

ć

promie

ń

zaokr

ą

glenia (rysunek poni

ż

ej).

Rys. 3. Kształt elektrod do zgrzewania: a) stali, b) aluminiu

Podziałk

ę

zgrzein punktowych i garbowych w zakładkowym statycznie rozci

ą

ganym zł

ą

czu przyjmuje

si

ę

równ

ą

t = (3 ¸ 6)d, (rysunek poni

ż

ej) w szwach dwurz

ę

dowych równoległych odległo

ść

mi

ę

dzy

rz

ę

dami szwu „a” jest równa podziałce (a = t), a w szwach przestawnych a = EQ \R(;2t) /2.

W dwunakładowych zł

ą

czach rozci

ą

gaj

ą

cych ze zgrzeinami dwuci

ę

tymi podziałk

ę

i odległo

ść

mi

ę

dzy rz

ę

dami

zwi

ę

ksza si

ę

o 50%. Podziałka zgrzein dwuci

ę

tych w zł

ą

czach zginanych d

ź

wigarów wynosi t = (3¸ 8) d, po

stronie

ś

ciskanej d

ź

wigara, oraz t = (3 ¸ 12)d po stronie rozci

ą

ganej (rysunek poni

ż

ej d). Odległo

ść

zgrzein od

kraw

ę

dzi ł

ą

czonych cz

ęś

ci nie powinna by

ć

mniejsza od

ś

rednicy zgrzeiny (e ³ d).

Strona 3 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Rys. 4. Rozmieszczenie zgrzein punktowych: a), b) i c) zgrzeiny jednoci

ę

te, d) i f) zgrzeiny dwuci

ę

te, e)

zgrzeina rozci

ą

gana

Klasy jako

ś

ci zgrzein PN – 74/M - 69020

Dane dla poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Technologia konstrukcji elementów zgrzewanych

Przy wykonywaniu i projektowaniu konstrukcji zgrzewanych nale

ż

y kierowa

ć

si

ę

pewnymi zasadami, aby

uzyska

ć

zgrzeiny o jak najlepszej jako

ś

ci, odpowiedniej wytrzymało

ś

ci poł

ą

cze

ń

.

Konstrukcje w

ę

złów przeznaczone do zgrzewania punktowego powinna odpowiada

ć

nast

ę

puj

ą

cym

wymaganiom:

- kształt zgrzewanych cz

ęś

ci, ich wymiary i rozmieszczenie punktów powinny by

ć

tego rodzaju,

ż

eby ze

ś

rodkowane odkształcenia spowodowane dociskiem zgrzewanych cz

ęś

ci mogło

przebiega

ć

bez przeszkód (rys. 5);

- grubo

ść

ł

ą

czonych cz

ęś

ci nie powinno si

ę

zbytnio ró

ż

ni

ć

(rys. 5). Przy ró

ż

nicy przekraczaj

ą

cej

trzykrotn

ą

grubo

ść

Cz

ęś

ci zgrzewanie si

ę

komplikuje;

- nale

ż

y projektowa

ć

takie konstrukcje w

ę

złów, w których trzeba stosowa

ć

typowe, najbardziej

trwałe elektrody, bez specjalnego i skomplikowanego oprzyrz

ą

dowania, umo

ż

liwiaj

ą

ce

ustawienie w

ę

zła podczas zgrzewania poza konturem obwodu wtórnego zgrzewarki;

- je

ż

eli w skutek układu punktów nacisk elektrody przejmuje cały w

ę

zeł, jego sztywno

ść

powinna

by

ć

wystarczaj

ą

ca do zapobiegania nadmiernemu odkształceniu elementów w

ę

zła. W wielu

przypadkach mo

ż

na zapobiec odkształcenia w

ę

zła stosuj

ą

c specjalne elektrody i uchwyty (rys.

5);

- nale

ż

y zgrzewa

ć

jednocze

ś

nie tylko dwie cz

ęś

ci. W wyj

ą

tkowych przypadkach dopuszczalne

jest zgrzewanie trzech lub czterech elementów jednocze

ś

nie (w małowa

ż

nych elementach).

Wraz ze zwi

ę

kszeniem liczby Cz

ęś

ci wyra

ź

nie pogarsza si

ę

jako

ść

i jednolito

ść

zł

ą

cz. Jeden ze

sposobów zmniejszania równoczesnej liczby ł

ą

czonych cz

ęś

ci przedstawia rys. 5.

Strona 4 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

- wymiary zgrzein (patrz punkt 2 rodzaje poł

ą

cze

ń

zgrzewanych D)

Cz

ęś

ci przeznaczone do zgrzewania doczołowego powinny mie

ć

czyste, obrobione powierzchnie

czołowe (ma to istotny wpływ na jako

ść

zł

ą

cza w tej metodzie). Dobr

ą

i powtarzaln

ą

jako

ść

zł

ą

cz

mo

ż

na uzyska

ć

, gdy zgrzewane ko

ń

ce ł

ą

czonych Cz

ęś

ci maj

ą

jednakowy kształt i przekrój (rys. 6).

Rys. 5. Przykłady zł

ą

czy doczołowych

Rys. 12 Zgrzewanie oporowe: a) punktowe, b) liniowe, c) czołowe: 1 – transformator, 2 – elektrody, 3 –

części łączone

Zgrzewanie – spajanie materiału przez docisk z podgrzaniem miejsca łączonego lub bez podgrzania (dyfuzja i
rekrystalizacja sąsiadujących ziaren metalu)

Dane dla poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Skuteczno

ść

zgrzewania zale

ż

y od:

ci

ś

nienia;

temperatury;

Strona 5 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

czasu.

Ź

ródła ciepła:

zgrzewanie gazowe;

zgrzewanie elektryczne:

a) iskrowe;

b) oporowe.

zgrzewanie termitowe;

zgrzewanie tarciowe.

Poł

ą

czenie zgrzewane mo

ż

emy uzyska

ć

przez wywarcie du

ż

ego nacisku (inne metody: wybuchowe,

ultrad

ź

wi

ę

kowe, zgniotowe).

Materiały zgrzewane – najlepiej, gdy maj

ą

jednakowy lub zbli

ż

ony skład chemiczny, np. stal w

ę

glowa ze stal

ą

stopow

ą

lub narz

ę

dziow

ą

).

Odpowiednie procesy to mo

ż

liwo

ść

zgrzania ró

ż

nych metali, tworzyw sztucznych, metali i niemetali.

Rodzaje i zastosowanie poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Zgrzewanie czołowe – ł

ą

czenie pr

ę

tów, odkuwek. W zgrzeinach tych wykorzystywana jest cała

powierzchnia styku.

Zgrzewanie punktowe – cienkie blachy, blacha + kształtownik.

Zgrzewanie liniowe – poł

ą

czenia szczelne (rury ze szwem, pojemniki).

Zgrzewanie garbowe – zgrzewanie oporowe – zgrzewanie oporowe punktowe z uprzednim
wytłoczeniem garbów, w miejscach gdzie maj

ą

utworzy

ć

si

ę

punkty.

Wymiary zgrzein (wg PN-74/M-69021

Dane dla poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Grubo

ść

blach
zgrzewanych

mm

0,5

1

1,5

2

2,5

3

4

5

6

7

8

9

Przy ró

ż

nej grubo

ś

ci blach

ś

rednic

ę

elektrody dobiera si

ę

:

- gdy stosunek g

2

/g

1

<=1,5 - wg blachy cie

ń

szej

- gdy stosunek 1,5<g

2

/g

1

<=3 - ró

ż

ne

ś

rednice elektrod z obu stron wg tabelki

Strona 6 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

Dane dla poł

ą

cze

ń

zgrzewanych

Uwaga:

Unikamy zgrzewania elementów dla g

2

/g

1

>3; Zgrzewamy trzy elementy – grubszy do środka.

Zgrzeiny czołowe – ich wymiary przyrównujemy wymiarom przekroju łączonych części.

Wytrzymałość połączeń zgrzewanych

Obliczenia jak dla połączeń spawanych. Wartości naprężeń dopuszczalnych dla zgrzein czołowych wg wzoru:

k

′′′′

= z

⋅⋅⋅⋅

k

t = 3d

– dwa elementy oraz t≥60[mm]

t = 4d – trzy elementy oraz t

≥

80[mm]

e = 2d – w kierunku działania obci

ąż

enia

e = 1,5d – w kierunku prostopadłym do

działania obci

ąż

enia

b

≈≈≈≈

(2g)

1/2

[mm]

e

≈≈≈≈

(8g)

1/2

Według praktyków:

d=1,2g+4[mm], dla g

≤

3[mm]

d=1,5g+5[mm],

dla g>3[mm]

t=3d – dwa elementy

t=4d – trzy elementy

e=2d

e=1,5d – w kierunku prostopadłym do obci

ąż

enia

Strona 7 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...

z = (0,7

÷÷÷÷

0,85) , (śr. 0,8) – przy zgrzewaniu oporowym

z = (0,8

÷÷÷÷

0,95) , (śr. 0,9) – przy zgrzewaniu iskrowym

Zgrzeiny punktowe – obliczenia z warunku na ścinanie (obciążenia jednakowe).

z = (0,35

÷÷÷÷

0,6) – obciążenia statyczne, grubość blach do 3 mm (większe wartości przy mniejszych g)

z

≈≈≈≈

0,3 – obciążenia zmienne t = 2d

Uwaga:

Rozciąganie z = 0,1

÷÷÷÷

0,2 (takich rozwiązań należy unikać)

Zgrzeiny garbowe i liniowe należy projektować tak, aby narażone były na ścinanie, z – jak dla punktowych.

Wszelkie prawa dotycz

ą

ce formy i funkcjonalno

ś

ci zastrze

ż

one. Przetwarzanie, doł

ą

czanie do innego oprogramowania oraz dekompilacja w

cało

ś

ci lub w cz

ęś

ci jest zabroniona

Pełny tekst warunków u

ż

ywania

PM

zamieszczono w tek

ś

cie

O

P

oradniku

M

echanika

P

oradnik

M

echanika 1.03.11 ©

sof

T

dis

2001-2003™

Strona 8 z 8

Kształtowanie połączeń zgrzewanych - PM (c) SofTdis 2002

2011-11-07

mk:@MSITStore:C:\Users\Fishu\Desktop\Poradnik_mechanika\Poradnik%20mechan...