POŁĄCZENIA NITOWE:

Wady połączeń nitowych:

- bardzo ograniczone możliwości konstrukcyjne;

- osłabiają przekroje zasadnicze ;

- znaczna robocizna;

- trudność uzyskania szczelności połączenia;

- duże koszta nakładowe.

Zalety:

-łączymy materiały trudno spawalne;

przenoszą duże drgania;

-tradycja;

-wytrzymałość przy niskich temperaturach.

Rodzaje połączeń nitowych:

-mocne (konstrukcje stalowe, duże obciążenia);

-szczelne (zbiorniki niskociśnieniowe);

-mocno - szczelne (zbiorniki wysokociśnieniowe);

-nieznacznie obciążone (drobne konstrukcje).

W złączach nitowych elementów stalowych stosuje się nity ze stali plastycznych St2N, St3N, St4. Do innych łączonych metali stosować nity z podobnego materiału co materiały łączone.

ZALETY: brak zmian strukturalnych mat. Łączonego, brak naprężeń wewnętrznych i odkształceń w elementach łączonych

WADY: znaczny ciężar połączenia, osłabienie przekroju elementów łączonych (od13do40%), pracochłonność połączenia, trudność uzyskania szczelności połączenia.

Zakuwanie odbywa się na zimno (stalowe < 8-10mm, mosiężne, aluminiowe, miedziane), lub na gorąco 1000stC

Połączenie nitowe może ulec zniszczeniu na wskutek: ścinania,

zbyt dużych nacisków na ścianki otworów, zerwanie elementu łączonego w miejscu osłabionym otworami.

POŁĄCZENIA ZGRZEWANE: zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie mat przez miejscowe ogrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie

Podział sposobów zgrzewania:1)wg.zródła ciepła(ogniskowe gazowe, mechaniczne(tarciowe zgniotowe)elektryczne)2)wg kształtu zgrzeiny(punktowe garbowe liniowe doczołowe)

a)Zgrzeiny czołowe 3-150mm;b)czołowe oporowe i iskrowe-do łączenia prętów i innych kształtowników o niewielkich wymiarach poprzecznych;c)czołowe zgniotowe-do łączenia blach 3-8mm wykonanych z aluminium miedzi i innych plastycznych blach

POŁĄCZENIA KLEJONE: zalety:1)równomierny rozkład naprężeń 2)gładka powierzchnia

3)brak skurczu i naprężeń własnych4)nie wymagają wysokich temperatur5)nie powodują zmian strukturalnych6)możliwość łączenia różnych materiałów

wady:1)mała odp na rozwarstwienie2)mała odp na temp3)konieczność stos zacisków i pras przy niektórych klejach

Dla uzyskania dobrego połączeniaklej musi zwilżyć pow klejoną. Wytrzymałość połączeń klejonych zależy od mechanicznych i technologicznych własności klejonego mat i klejuoraz od warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń

B,l-szerokość i długość spoiny klejonej

Ft-siła ścinająca

Rt-wytrzym na ścinanie

Xt-wsp bezp na ścinanie

At-pole ścinanego przekroju

Obliczenia połączenia zakładkowego przeprowadza się metodą kolejnych przybliżeń przyjmując b i l odczytuje się Rt z wykresów po czym oblicza się siłę niszczącą

SPAWANE- to laczenie ze soba elementow metalowych przez ich miejscowe stopienie.

Połączenia spawane powstają w wyniku nadtopienia brzegów topionych części i wprowadzenia stopionego materiału dodatkowego (spoiwa) w miejscu łączenia; materiały te po ostygnięciu tworzą spoinę - wiążącą część w jedną całość. Połączenie to wykorzystuje zjawisko kohezji (spójność międzycząsteczkowa), w miejscu podziału powierzchnia ulega zanikowi - połączenie nierozłączne - bezpośrednie.

Zalety połączeń spawanych:

- pozwalają na dowolne ustawienie łączonych ścianek, nie wprowadzając elementów pomocniczych;

- nie osłabiają przekrojów otworami na nity;

- nie wymagają dodatkowych zabiegów w celu uzyskania szczelności łączenia;

- wymagają mniej robocizny, mniejszego wyposażenia, mniejsza powierzchnia warsztatu.

Wady:

- wysoka temperatura - naprężenia, zmiany strukturalne i paczenie.

W zależności od źródła ciepła rozróżniamy spawanie:

-gazowe - coraz mniejszy zakres stosowania. Temperatura uzyskiwana - 3200°C. Płomień uzyskujemy - acetylen + tlen, w stosunku 1 ÷ 1,2, g = 1,5 ÷ 2 mm - bez dodatkowego metalu. Wprowadzenie dodatkowego metalu: przedmioty grubsze + możliwość spawania metali różniących się składem chemicznym.

-łukowe - powstanie łuku przez zetknięcie biegunów na skutek wielkich oporów omowych występujących w miejscu styku dwóch biegunów. Miejsca te silnie się nagrzewają. Wywołuje to emisję elektronów polegającą na wypromieniowywaniu swobodnych elektronów z powierzchni metalu, które zderzają się z cząsteczkami i atomami powietrza, jonizują je, przy czym powietrze staje się przewodnikiem elektryczności. Zjonizowane cząsteczki z ładunkiem ujemnym poruszają się w kierunku anody bombardując i oddając zasób posiadanej energii, przy czym biegun rozgrzewa się bardzo silnie. Podobnie dzieje się z cząsteczkami z ładunkiem dodatnim, które bombardują katodę. Temperatura na biegunach zależy od rodzaju prądu (np. prąd zmienny ≈ 6000°C).Najczęściej stosowane ze względu na szybkie nagrzewanie się części, obejmuje mniejszą powierzchnię niż przy gazowym.

Rodzaje spawania łukowego:

- elektrodą stapiającą się lub niestapiającą;

- jedną lub dwiema elektrodami, w strumieniu argonu lub helu;

-łukiem bezpośrednim lub pośrednim;

-prądem zmiennym lub stałym;

-łukiem otwartym z ochroną żużlową lub gazową;

-z metalem dodatkowym lub bez;

-ręczne, automatyczne lub półautomatyczne.

Stosowane są bardziej nowoczesne rodzaje spawania:

• spawanie atomowe;

• spawanie plazmowe;

• spawanie elektronowe;

• spawanie laserowe;

• spawanie gorącym powietrzem tworzyw termoplastycznych.

zalety: 1) dobre wzajemne ustawienie części bez użycia dodat el obciążających masowo 2) szczelność bez dodat zabiegów 3) nie wymagają specjalnie rozbudow zaplecza i można je realizować przy małym nakładzie robocizny wady: 1) zmiany strukturalne w obszarze złącza 2) odkształcenia el łączonych podział spoin wynika z ułożenia ich wzgl części łącz

W połączeniach niesymetrycznych kształtowników powinien być spełniony war statycznej równowagi momentów sił względem środka ciężkości kształtownika

Bardzo niekorzystnym połączeniem jest poł jednostronna spoiną pachwinową

Obl poł spaw:wszystkie poł s.pachwinowymi oblicza się wytrzymałościowo operując umownymi naprężeniami tnącymi a złożony stan i spiętrzenie naprężeń uwzględnia się sumując naprężenia biorąc pod uwagę tylko ich kierunek „a”sp przyjmuje się=wysokości równoramiennego trójkąta wpisanego w sp dł obl sp jak poprzednio(czołowe)m.bezwł wsk wytrzymałości oblicza się z kładu na płaszczyznę przekroju spoin grubości”a” i długości”l”

Należy pamiętać o umownym charakterze wzorów przy obl sp pachwinowych

Obliczenia poł s.czołowymi przeprowadza się zwykłymi metodami uwzględniając osłabienie obliczonego przekroju obecnością spoiny naprężenia:grubość „d”przyjmuje się=grubości mniejszego elementu; długość obliczeniową=szerokości el łączonych gdy spoinę wyprowadza się na podkładki jeżeli nie to lo=l-2a;przekrój mom bezwł przyjmuje się =odpowiednim wartościom dla mat rodzimego

Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażo na wysokie naprężenia przy obc stat i zmiennych .ich wykonanie wymaga stosowania metod zapewniających dobrą jakość spoiny

oraz wysokiej kwalifikacji spawacza .spoiny wyrywkowo kontroluje się .spoiny specjalne stosowane są w odpowiedzialnych złączach(naczynia ciśnieniowe)wymagają kontroli rentgenowskiej. WspółczynnikZa(zmęczeniowej wytrz spoiny)określany jest dla naprężeń tętniących pomija się jego zmianę przy obc wahadłowych8%-dla ścinania6%-dla rozciągania i ściskania7-14%-ścinanie poł pachwinowyc

POŁĄCZENIA SPAWANE

ZALETY: umożliwiaj ą łączenie części metalowych bez użycia dodatkowych elementów zwiększających ciężar całości, pozwalają uzyskać szczelność bez dodatkowych zabiegów, nie wymagają rozbudowanego zaplecza i umożliwiają łączenie przy małym nakładzie robocizny.

WADY: Naprężenia wewnętrzne wywołane gradientami cieplnymi, zmiany strukturalne w materiałach w obszarze złącz, odkształcenie elementów łączonych.

Wytrzymałość spoiny zależy od jakości wykonania spoin- zwykłej jakości, mocne, specjalne.

Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażonych na naprężenia spowodowane obciążeniami statycznymi lub zmiennymi o dużej amplitudzie. Ich wykonanie wymaga wysokich kwalifikacji spawacza i stosowania metod gwarantujących dobrą jakość spoiny (kontrola wyrywkowa).

Spoiny specjalne stosowane w odpowiedzialnych złączach takich jak naczynia ciśnieniowe lub przy znacznych naprężeniach zmiennych- pełna kontrola.

Jakość spoin uwzględnia się we współczynniku Z (k_t'=z*z₀*k_t) (z-jakość spawania (z=0.5-zwykła jakość, z=1 spoina mocna badana radiologicznie, z₀-rodzaj spoiny (1.czołowa-rozciąganie 0.75, ściskanie 0.85, zginanie 0.8, ścinanie 0.65 2.pachwinowa-wszystkie obciążenia-0.65.)

Współcześnie wprowadza się tylko jeden współczynnik s (k'_t=s*k_t), dla spoin czołowych (s=1-ściskanie,zginanie), (s=0.8-1-rozciąganie, zginanie), (s=0.6- ścinanie) a dla spoin pachwinowych s=0.65.

OBLICZANIE POŁ SPAWANYCH (STANEM GRANICZNYM):

Metoda obowiązuje w konstrukcjach stalowych hal, mostów, suwnic, jezdni podsuwnicowych, dźwignic. Ogólna postać warunku δ=F_obl/A_s⊆R_s F_obl- uogólnione obciążenie obliczeniowe, R_s- wytrzymałość obliczeniowa spoiny, δ- uogólnione naprężenie obliczeniowe (normalne, styczne), A_s- uogólniony wskaźnik wytrzymałości przekroju spoiny.

Obciążenia obliczeniowe- są sumą iloczynów tak zwanych obciążeń charakterystycznych i odpowiednich współczynników uwzględniających dynamiczny charakter obciążenia oraz prawdopodobieństwo wystąpienia obciążeń bardziej niekorzystnych od obciążeń charakterystycznych bądź równoczesnego wystąpienia kilku obciążeń o maksymalnych wartościach.

Wytrzymałość obliczeniowa spoin- jest iloczynem wytrzymałości obliczeniowej stali R i współczynnika s. Rs=s*R.

Wytrzymałość obliczeniowa stali R- otrzymuje się przez podzielenie minimalnej gwarantowanej granicy plastyczności Re przez współczynnik materiałowy R=Re/γ_s (γ_s(Re<355Mpa)=1.15

Współczynnik s określa się w zależności od rodzaju spoiny i naprężenia, granicy plastyczności oraz jakości złącza.

W przypadku konieczności uwzględnienia wpływu zmęczenia materiału wartość wytrzymałości obliczeniowej R mnoży się przez współczynnik zmęczeniowy m_zm. Jego wartość zależy od rodzaju materiału, rozwiązania konstrukcyjnego węzła, przewidywanej trwałości oraz charakterystyki cyklu zmęczeniowego R* m_zm.

Zastosowanie metody stanów granicznych w konstrukcjach maszynowych jest ograniczone brakiem informacji o obciążeniu obliczeniowym.

POŁĄCZENIA ZGRZEWANE:

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

Skuteczność zgrzewania zależy od:

• ciśnienia;

• temperatury;

• czasu.

Źródła ciepła:

• zgrzewanie gazowe;

• zgrzewanie elektryczne:

1. iskrowe;

2. oporowe.

• zgrzewanie termitowe;

• zgrzewanie tarciowe.

Połączenie zgrzewane możemy uzyskać przez wywarcie dużego nacisku (inne metody: wybuchowe, ultradźwiękowe, zgniotowe).

Materiały zgrzewane - najlepiej, gdy mają jednakowy lub zbliżony skład chemiczny, np. stal węglowa ze stalą stopową lub narzędziową).

Odpowiednie procesy to możliwość zgrzania różnych metali, tworzyw sztucznych, metali i niemetali.

Rodzaje i zastosowanie połączeń zgrzewanych

1. Zgrzewanie czołowe - łączenie prętów, odkuwek. W zgrzeinach tych wykorzystywana jest cała powierzchnia styku.

2. Zgrzewanie punktowe - cienkie blachy, blacha + kształtownik.

3. Zgrzewanie liniowe - połączenia szczelne (rury ze szwem, pojemniki).

4. Zgrzewanie garbowe - zgrzewanie oporowe - zgrzewanie oporowe punktowe z uprzednim wytłoczeniem garbów, w miejscach gdzie mają utworzyć się punkty.

Zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie materiałów przez miejscowe podgrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie.

Podział sposobów zgrzewania:

a)według źródeł ciepła-ogniowe, gazowe, mechaniczne (tarcie, zgniot), elektryczne b)wg kształtu zgrzeiny- punktowe, garbowe, liniowe

Połączenia zgrzewane należy tak kształtować aby występowały tylko naprężenia ścinające.

POŁĄCZENIA KLEJOWE

Klejeniem - nazywa się laczenie elementow za pomoca cienkiej warstwy zestalujacej się substancji.

Proces klejenia metali polega na:

• oczyszczeniu powierzchni metodami chemicznymi lub mechanicznymi;

• dokładnym nałożeniu warstwy kleju (grubość ok. 0,1 mm) na powierzchnie klejone;

• utwardzeniu skleiny w odpowiedniej temperaturze z zachowaniem właściwego nacisku.

Zalety:

• wykorzystanie pełnej wytrzymałości materiałów łączonych;

• uzyskanie zestawu elementów o nienaruszonej powierzchni (bez otworów);

• równomierne rozłożenie naprężeń na całej powierzchni złącza;

• odporność połączeń na korozję;

• zdolność tłumienia drgań itd.

Wady:

• możliwość rozwarstwienia połączenia pod wpływem obciążeń;

• mała odporność klejów na zmiany temperatury;

• długi czas utwardzania większości klejów;

• spadek wytrzymałości połączenia z upływem czasu, spowodowany starzeniem się kleju itd.

Rozróżniamy następujące kleje:

• fenolowe - BFW - 41;

• epoksydowe - Epidian 100 i 101;

• kauczukowe - Butapren;

• winylowe P.O.W.

Technologiczność konstrukcji elementów klejonych

Wytrzymałość złączy klejowych zależy od:

- rodzaju kleju;

- rodzaju łączonych materiałów;

- rodzaju przenoszonych obciążeń (przede wszystkim);

- działanie kleju polega głównie na adhezji. Uzyskać dobre połączenie to dokładnie zwilżyć powierzchnie klejone tak, aby warstwa kleju była wolna od pęcherzy gazowych; powierzchnia przygotowana zgodnie z technologią dla danego kleju;

- warstwa kleju do 0,1 [mm];

- do łączenia blach użyjemy złącz zakładkowych (zapewnimy wystąpienie ścinania);

- obliczenia wytrzymałościowe jak dla lutowania;

Zalety: równomierny rozkład naprężeń, brak skurczu i własnych naprężeń, gładka powierzchnia, nie wymagają wysokich temperatur, nie powodują zmian strukturalnych, istnieje możliwość łączenia dużych materiałów .

Wady: mała odporność na rozwarstwienia, mała odporność na temperaturę, konieczność stosowania zacisków i pras przy niektórych klejach.

Wytrzymałość połączeń klejowych zależy od- mechanicznych i technologicznych własności klejonego materiału i kleju, warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń.

Współczynnik spiętrzenia naprężeń β_t=f(c1/c2*c_s/c₁) (c1/c2=E₁*g₁/(E₁*g₁)) (c_s/c₁=(G*l/s)/(E₁*g₁/l)=G*l²/(E*g₁*s))

POŁĄCZENIA NITOWE:

Wady połączeń nitowych:

- bardzo ograniczone możliwości konstrukcyjne;

- osłabiają przekroje zasadnicze ;

- znaczna robocizna;

- trudność uzyskania szczelności połączenia;

- duże koszta nakładowe.

Zalety:

-łączymy materiały trudno spawalne;

przenoszą duże drgania;

-tradycja;

-wytrzymałość przy niskich temperaturach.

Rodzaje połączeń nitowych:

-mocne (konstrukcje stalowe, duże obciążenia);

-szczelne (zbiorniki niskociśnieniowe);

-mocno - szczelne (zbiorniki wysokociśnieniowe);

-nieznacznie obciążone (drobne konstrukcje).

W złączach nitowych elementów stalowych stosuje się nity ze stali plastycznych St2N, St3N, St4. Do innych łączonych metali stosować nity z podobnego materiału co materiały łączone.

ZALETY: brak zmian strukturalnych mat. Łączonego, brak naprężeń wewnętrznych i odkształceń w elementach łączonych

WADY: znaczny ciężar połączenia, osłabienie przekroju elementów łączonych (od13do40%), pracochłonność połączenia, trudność uzyskania szczelności połączenia.

Zakuwanie odbywa się na zimno (stalowe < 8-10mm, mosiężne, aluminiowe, miedziane), lub na gorąco 1000stC

Połączenie nitowe może ulec zniszczeniu na wskutek: ścinania,

zbyt dużych nacisków na ścianki otworów, zerwanie elementu łączonego w miejscu osłabionym otworami.

POŁĄCZENIA ZGRZEWANE: zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie mat przez miejscowe ogrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie

Podział sposobów zgrzewania:1)wg.zródła ciepła(ogniskowe gazowe, mechaniczne(tarciowe zgniotowe)elektryczne)2)wg kształtu zgrzeiny(punktowe garbowe liniowe doczołowe)

a)Zgrzeiny czołowe 3-150mm;b)czołowe oporowe i iskrowe-do łączenia prętów i innych kształtowników o niewielkich wymiarach poprzecznych;c)czołowe zgniotowe-do łączenia blach 3-8mm wykonanych z aluminium miedzi i innych plastycznych blach

POŁĄCZENIA KLEJONE: zalety:1)równomierny rozkład naprężeń 2)gładka powierzchnia

3)brak skurczu i naprężeń własnych4)nie wymagają wysokich temperatur5)nie powodują zmian strukturalnych6)możliwość łączenia różnych materiałów

wady:1)mała odp na rozwarstwienie2)mała odp na temp3)konieczność stos zacisków i pras przy niektórych klejach

Dla uzyskania dobrego połączeniaklej musi zwilżyć pow klejoną. Wytrzymałość połączeń klejonych zależy od mechanicznych i technologicznych własności klejonego mat i klejuoraz od warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń

B,l-szerokość i długość spoiny klejonej

Ft-siła ścinająca

Rt-wytrzym na ścinanie

Xt-wsp bezp na ścinanie

At-pole ścinanego przekroju

Obliczenia połączenia zakładkowego przeprowadza się metodą kolejnych przybliżeń przyjmując b i l odczytuje się Rt z wykresów po czym oblicza się siłę niszczącą

SPAWANE- to laczenie ze soba elementow metalowych przez ich miejscowe stopienie.

Połączenia spawane powstają w wyniku nadtopienia brzegów topionych części i wprowadzenia stopionego materiału dodatkowego (spoiwa) w miejscu łączenia; materiały te po ostygnięciu tworzą spoinę - wiążącą część w jedną całość. Połączenie to wykorzystuje zjawisko kohezji (spójność międzycząsteczkowa), w miejscu podziału powierzchnia ulega zanikowi - połączenie nierozłączne - bezpośrednie.

Zalety połączeń spawanych:

- pozwalają na dowolne ustawienie łączonych ścianek, nie wprowadzając elementów pomocniczych;

- nie osłabiają przekrojów otworami na nity;

- nie wymagają dodatkowych zabiegów w celu uzyskania szczelności łączenia;

- wymagają mniej robocizny, mniejszego wyposażenia, mniejsza powierzchnia warsztatu.

Wady:

- wysoka temperatura - naprężenia, zmiany strukturalne i paczenie.

W zależności od źródła ciepła rozróżniamy spawanie:

-gazowe - coraz mniejszy zakres stosowania. Temperatura uzyskiwana - 3200°C. Płomień uzyskujemy - acetylen + tlen, w stosunku 1 ÷ 1,2, g = 1,5 ÷ 2 mm - bez dodatkowego metalu. Wprowadzenie dodatkowego metalu: przedmioty grubsze + możliwość spawania metali różniących się składem chemicznym.

-łukowe - powstanie łuku przez zetknięcie biegunów na skutek wielkich oporów omowych występujących w miejscu styku dwóch biegunów. Miejsca te silnie się nagrzewają. Wywołuje to emisję elektronów polegającą na wypromieniowywaniu swobodnych elektronów z powierzchni metalu, które zderzają się z cząsteczkami i atomami powietrza, jonizują je, przy czym powietrze staje się przewodnikiem elektryczności. Zjonizowane cząsteczki z ładunkiem ujemnym poruszają się w kierunku anody bombardując i oddając zasób posiadanej energii, przy czym biegun rozgrzewa się bardzo silnie. Podobnie dzieje się z cząsteczkami z ładunkiem dodatnim, które bombardują katodę. Temperatura na biegunach zależy od rodzaju prądu (np. prąd zmienny ≈ 6000°C).Najczęściej stosowane ze względu na szybkie nagrzewanie się części, obejmuje mniejszą powierzchnię niż przy gazowym.

Rodzaje spawania łukowego:

- elektrodą stapiającą się lub niestapiającą;

- jedną lub dwiema elektrodami, w strumieniu argonu lub helu;

-łukiem bezpośrednim lub pośrednim;

-prądem zmiennym lub stałym;

-łukiem otwartym z ochroną żużlową lub gazową;

-z metalem dodatkowym lub bez;

-ręczne, automatyczne lub półautomatyczne.

Stosowane są bardziej nowoczesne rodzaje spawania:

• spawanie atomowe;

• spawanie plazmowe;

• spawanie elektronowe;

• spawanie laserowe;

• spawanie gorącym powietrzem tworzyw termoplastycznych.

zalety: 1) dobre wzajemne ustawienie części bez użycia dodat el obciążających masowo 2) szczelność bez dodat zabiegów 3) nie wymagają specjalnie rozbudow zaplecza i można je realizować przy małym nakładzie robocizny wady: 1) zmiany strukturalne w obszarze złącza 2) odkształcenia el łączonych podział spoin wynika z ułożenia ich wzgl części łącz

W połączeniach niesymetrycznych kształtowników powinien być spełniony war statycznej równowagi momentów sił względem środka ciężkości kształtownika

Bardzo niekorzystnym połączeniem jest poł jednostronna spoiną pachwinową

Obl poł spaw:wszystkie poł s.pachwinowymi oblicza się wytrzymałościowo operując umownymi naprężeniami tnącymi a złożony stan i spiętrzenie naprężeń uwzględnia się sumując naprężenia biorąc pod uwagę tylko ich kierunek „a”sp przyjmuje się=wysokości równoramiennego trójkąta wpisanego w sp dł obl sp jak poprzednio(czołowe)m.bezwł wsk wytrzymałości oblicza się z kładu na płaszczyznę przekroju spoin grubości”a” i długości”l”

Należy pamiętać o umownym charakterze wzorów przy obl sp pachwinowych

Obliczenia poł s.czołowymi przeprowadza się zwykłymi metodami uwzględniając osłabienie obliczonego przekroju obecnością spoiny naprężenia:grubość „d”przyjmuje się=grubości mniejszego elementu; długość obliczeniową=szerokości el łączonych gdy spoinę wyprowadza się na podkładki jeżeli nie to lo=l-2a;przekrój mom bezwł przyjmuje się =odpowiednim wartościom dla mat rodzimego

Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażo na wysokie naprężenia przy obc stat i zmiennych .ich wykonanie wymaga stosowania metod zapewniających dobrą jakość spoiny

oraz wysokiej kwalifikacji spawacza .spoiny wyrywkowo kontroluje się .spoiny specjalne stosowane są w odpowiedzialnych złączach(naczynia ciśnieniowe)wymagają kontroli rentgenowskiej. WspółczynnikZa(zmęczeniowej wytrz spoiny)określany jest dla naprężeń tętniących pomija się jego zmianę przy obc wahadłowych8%-dla ścinania6%-dla rozciągania i ściskania7-14%-ścinanie poł pachwinowyc

POŁĄCZENIA SPAWANE

ZALETY: umożliwiaj ą łączenie części metalowych bez użycia dodatkowych elementów zwiększających ciężar całości, pozwalają uzyskać szczelność bez dodatkowych zabiegów, nie wymagają rozbudowanego zaplecza i umożliwiają łączenie przy małym nakładzie robocizny.

WADY: Naprężenia wewnętrzne wywołane gradientami cieplnymi, zmiany strukturalne w materiałach w obszarze złącz, odkształcenie elementów łączonych.

Wytrzymałość spoiny zależy od jakości wykonania spoin- zwykłej jakości, mocne, specjalne.

Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażonych na naprężenia spowodowane obciążeniami statycznymi lub zmiennymi o dużej amplitudzie. Ich wykonanie wymaga wysokich kwalifikacji spawacza i stosowania metod gwarantujących dobrą jakość spoiny (kontrola wyrywkowa).

Spoiny specjalne stosowane w odpowiedzialnych złączach takich jak naczynia ciśnieniowe lub przy znacznych naprężeniach zmiennych- pełna kontrola.

Jakość spoin uwzględnia się we współczynniku Z (k_t'=z*z₀*k_t) (z-jakość spawania (z=0.5-zwykła jakość, z=1 spoina mocna badana radiologicznie, z₀-rodzaj spoiny (1.czołowa-rozciąganie 0.75, ściskanie 0.85, zginanie 0.8, ścinanie 0.65 2.pachwinowa-wszystkie obciążenia-0.65.)

Współcześnie wprowadza się tylko jeden współczynnik s (k'_t=s*k_t), dla spoin czołowych (s=1-ściskanie,zginanie), (s=0.8-1-rozciąganie, zginanie), (s=0.6- ścinanie) a dla spoin pachwinowych s=0.65.

OBLICZANIE POŁ SPAWANYCH (STANEM GRANICZNYM):

Metoda obowiązuje w konstrukcjach stalowych hal, mostów, suwnic, jezdni podsuwnicowych, dźwignic. Ogólna postać warunku δ=F_obl/A_s⊆R_s F_obl- uogólnione obciążenie obliczeniowe, R_s- wytrzymałość obliczeniowa spoiny, δ- uogólnione naprężenie obliczeniowe (normalne, styczne), A_s- uogólniony wskaźnik wytrzymałości przekroju spoiny.

Obciążenia obliczeniowe- są sumą iloczynów tak zwanych obciążeń charakterystycznych i odpowiednich współczynników uwzględniających dynamiczny charakter obciążenia oraz prawdopodobieństwo wystąpienia obciążeń bardziej niekorzystnych od obciążeń charakterystycznych bądź równoczesnego wystąpienia kilku obciążeń o maksymalnych wartościach.

Wytrzymałość obliczeniowa spoin- jest iloczynem wytrzymałości obliczeniowej stali R i współczynnika s. Rs=s*R.

Wytrzymałość obliczeniowa stali R- otrzymuje się przez podzielenie minimalnej gwarantowanej granicy plastyczności Re przez współczynnik materiałowy R=Re/γ_s (γ_s(Re<355Mpa)=1.15

Współczynnik s określa się w zależności od rodzaju spoiny i naprężenia, granicy plastyczności oraz jakości złącza.

W przypadku konieczności uwzględnienia wpływu zmęczenia materiału wartość wytrzymałości obliczeniowej R mnoży się przez współczynnik zmęczeniowy m_zm. Jego wartość zależy od rodzaju materiału, rozwiązania konstrukcyjnego węzła, przewidywanej trwałości oraz charakterystyki cyklu zmęczeniowego R* m_zm.

Zastosowanie metody stanów granicznych w konstrukcjach maszynowych jest ograniczone brakiem informacji o obciążeniu obliczeniowym.

POŁĄCZENIA ZGRZEWANE:

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

Skuteczność zgrzewania zależy od:

• ciśnienia;

• temperatury;

• czasu.

Źródła ciepła:

• zgrzewanie gazowe;

• zgrzewanie elektryczne:

3. iskrowe;

4. oporowe.

• zgrzewanie termitowe;

• zgrzewanie tarciowe.

Połączenie zgrzewane możemy uzyskać przez wywarcie dużego nacisku (inne metody: wybuchowe, ultradźwiękowe, zgniotowe).

Materiały zgrzewane - najlepiej, gdy mają jednakowy lub zbliżony skład chemiczny, np. stal węglowa ze stalą stopową lub narzędziową).

Odpowiednie procesy to możliwość zgrzania różnych metali, tworzyw sztucznych, metali i niemetali.

Rodzaje i zastosowanie połączeń zgrzewanych

5. Zgrzewanie czołowe - łączenie prętów, odkuwek. W zgrzeinach tych wykorzystywana jest cała powierzchnia styku.

6. Zgrzewanie punktowe - cienkie blachy, blacha + kształtownik.

7. Zgrzewanie liniowe - połączenia szczelne (rury ze szwem, pojemniki).

8. Zgrzewanie garbowe - zgrzewanie oporowe - zgrzewanie oporowe punktowe z uprzednim wytłoczeniem garbów, w miejscach gdzie mają utworzyć się punkty.

Zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie materiałów przez miejscowe podgrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie.

Podział sposobów zgrzewania:

a)według źródeł ciepła-ogniowe, gazowe, mechaniczne (tarcie, zgniot), elektryczne b)wg kształtu zgrzeiny- punktowe, garbowe, liniowe

Połączenia zgrzewane należy tak kształtować aby występowały tylko naprężenia ścinające.

POŁĄCZENIA KLEJOWE

Klejeniem - nazywa się laczenie elementow za pomoca cienkiej warstwy zestalujacej się substancji.

Proces klejenia metali polega na:

• oczyszczeniu powierzchni metodami chemicznymi lub mechanicznymi;

• dokładnym nałożeniu warstwy kleju (grubość ok. 0,1 mm) na powierzchnie klejone;

• utwardzeniu skleiny w odpowiedniej temperaturze z zachowaniem właściwego nacisku.

Zalety:

• wykorzystanie pełnej wytrzymałości materiałów łączonych;

• uzyskanie zestawu elementów o nienaruszonej powierzchni (bez otworów);

• równomierne rozłożenie naprężeń na całej powierzchni złącza;

• odporność połączeń na korozję;

• zdolność tłumienia drgań itd.

Wady:

• możliwość rozwarstwienia połączenia pod wpływem obciążeń;

• mała odporność klejów na zmiany temperatury;

• długi czas utwardzania większości klejów;

• spadek wytrzymałości połączenia z upływem czasu, spowodowany starzeniem się kleju itd.

Rozróżniamy następujące kleje:

• fenolowe - BFW - 41;

• epoksydowe - Epidian 100 i 101;

• kauczukowe - Butapren;

• winylowe P.O.W.

Technologiczność konstrukcji elementów klejonych

Wytrzymałość złączy klejowych zależy od:

- rodzaju kleju;

- rodzaju łączonych materiałów;

- rodzaju przenoszonych obciążeń (przede wszystkim);

- działanie kleju polega głównie na adhezji. Uzyskać dobre połączenie to dokładnie zwilżyć powierzchnie klejone tak, aby warstwa kleju była wolna od pęcherzy gazowych; powierzchnia przygotowana zgodnie z technologią dla danego kleju;

- warstwa kleju do 0,1 [mm];

- do łączenia blach użyjemy złącz zakładkowych (zapewnimy wystąpienie ścinania);

- obliczenia wytrzymałościowe jak dla lutowania;

Zalety: równomierny rozkład naprężeń, brak skurczu i własnych naprężeń, gładka powierzchnia, nie wymagają wysokich temperatur, nie powodują zmian strukturalnych, istnieje możliwość łączenia dużych materiałów .

Wady: mała odporność na rozwarstwienia, mała odporność na temperaturę, konieczność stosowania zacisków i pras przy niektórych klejach.

Wytrzymałość połączeń klejowych zależy od- mechanicznych i technologicznych własności klejonego materiału i kleju, warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń.

Współczynnik spiętrzenia naprężeń β_t=f(c1/c2*c_s/c₁) (c1/c2=E₁*g₁/(E₁*g₁)) (c_s/c₁=(G*l/s)/(E₁*g₁/l)=G*l²/(E*g₁*s))

---