Połączenia zgrzewane

Zgrzewaniem nazywa się zwykle proces łączenia materiałów w wyniku lokalnego ich ogrzania do stanu ciastowatości i dociśnięcia do siebie.

Charakterystyka połączeń zgrzewanych

a) b)

Przykłady połączeń zgrzewanych

Spotykane sposoby zgrzewania można podzielić na:

• elektryczne (oporowe, łukiem wirującym, ultradźwiękowe, dyfuzyjne);

• mechaniczne ( tarciowy i zgniotowy ),

• ogniskowe,

• gazowe,

• ultradźwiękowe,

• dyfuzyjne

Zgrzewanie oporowe może być realizowane jako:

a) - zgrzewanie punktowe,

b) - zgrzewanie liniowe,

c) - zgrzewanie garbowe,

d) - zgrzewanie doczołowe zwarciowe lub iskrowe

Zgrzewarka punktowa z pneumatycznym układem dociskowym. Zgrzewa małe elementy głównie ze stali niskowęglowej.

Zgrzewanie garbowe umożliwia łączenie szczególnie masywnych elementów metalowych, dla których zgrzewanie punktowe byłoby trudne lub niemożliwe. Zgrzewarki, które je realizują dysponują dużą siłą docisku.W sensie konstrukcyjnym połączenie garbowe można traktować jako odmianę połączenie punktowego.

Do realizacji zgrzewania oporowego liniowego jest stosowana obracająca się elektroda krążkowa przemieszczająca się wzdłuż planowanej zgrzeiny i jednocześnie dociskająca łączone elementy., Grubości łączonych elementów wynoszą od ułamka do 3,5 mm .

Zgrzewarka liniowa z mikroprocesorowym układem sterowania

Zgrzewanie doczołowe, przy którym zgrzeina obejmuje całą powierzchnię styku, służy do łączenia elementów w postaci prętów, odkuwek itp. Jego realizacja obejmuje następujące operacje:

• ustawienie i mocowanie elementów zgrzewanych w elektrodach i ewentualnych ogranicznikach przesunięć,

• dosuwanie elementów do siebie w czasie podgrzewania, wyiskrzania i spęczania,

• nagrzewanie strefy połączenia, w wyniku przepływu prądu, do wymaganej temperatury zgrzewania lub wyżarzania po zgrzewaniu.

Zgrzewanie doczołowe może być realizowane jako zwarciowe lub iskrowe do łączenia elementów wykonanych ze stali i metali nieżelaznych o przekrojach od ułamków mm² do 100 000 mm².

Zgrzewanie łukiem wirującym jest procesem zgrzewania doczołowego podczas którego ciepło wytwarzane jest przez szybko przesuwany siłami pola magnetycznego łuk elektryczny między łączonymi powierzchniami.

Zgrzewanie ultradźwiękowe realizowane jest przez lokalne wprawienie w drgania mechaniczne o wysokiej częstotliwości i amplitudzie 14 ÷ 24 μm, zgrzewanych elementów wzajemnie dociskanych określoną siłą.

Zgrzewanie dyfuzyjne jest procesem łączenia dokładnie oczyszczonych powierzchni, dociskanych w próżni w podwyższonej temperaturze bez doprowadzania do stanu ciastowatości. Umożliwia łączenie metali i stopów trudnotopliwych, metali aktywnych, metali z materiałami ceramicznymi, grafitem, kwarcem lub szkłem, materiałów kompozytowych między sobą i z metalami.

Do czołowego łączenia prętów i rur stosowane jest zgrzewanie

mechaniczne tarciowe.

Przy zgrzewaniu gazowym powierzchnie styku nagrzewa się palnikiem gazowym, natomiast przy zgrzaniu ogniskowym nagrzewanie dokonuje się w kotlinie kowalskiej.

Projektowanie połączeń zgrzewanych

Wytrzymałość połączeń zgrzewanych oblicza się w zasadzie według pełnego przekroju wykonanego złącza, wprowadzając przy obliczaniu naprężeń dopuszczalnych odpowiedni współczynnik osłabienia zgrzeiny z. Jeżeli zgrzewane są materiały o różnej wytrzymałości, do wyznaczenia naprężeń dopuszczalnych należy przyjąć własności materiału słabszego.

k' = z k

- przy rozciąganiu (ściskaniu);

- przy zginaniu;

- przy skręcaniu;

- przy ścinaniu.

Dla stali niskowęglowych i niskostopowych można w przybliżeniu

przyjąć:

,
,

Współczynnik wytrzymałości zgrzein z

Rodzaj i charakter przenoszonego obciążenia	Rodzaj zgrzeiny
		Czołowa				punktowa i liniowa
		ogniskowa	gazowa	oporowa	iskrowa	oporowa
Wszystkie rodzaje obciążeń stałych i zmiennych	0.8	0,9	0.7 ÷ 0,85	0.8÷0.9	-
Obciążenie stałe: tnące rozciągające	-		-	-	0.6÷0.75 0.2÷0.5
Obciążenie zmienne: tnące rozciągające					0.5 0.1

Przekrój obliczeniowy zgrzeiny punktowej to koło o średnicy d, natomiast przekrój obliczeniowy zgrzeiny liniowej - prostokąt o szerokości d.

Zalecane wymiary szwów połączeń zgrzewanych punktowo i liniowo:

d=s+3mm, 3d < t < 5d, 1,5d < c < 2,5d

Projektując połączenia zgrzewane punktowe i liniowe należy dążyć do takiego ich kształtowania aby podlegał naprężeniom stycznym, natomiast należy unikać naprężeń rozciągających.

Przykłady obliczania połączeń zgrzewanych

Przykład 1. Obliczyć potrzebną liczbę n zgrzein punktowych oporowych o średnicy d=4mm dla konstrukcji jak na rysunku, obciążonej siłą P=6kN, zakładając współczynnik bezpieczeństwa x_e=2. Materiał łączonych elementów to stal niskowęglowa o R_e=215MPa

Zgrzeina podlega naprężeniom ścinającym, więc warunek wytrzymałościowy ma postać:

Po przekształceniu powyższego wzoru otrzymano zapis na potrzebną liczbę zgrzein:

gdzie:
- naprężenie dopuszczalne na ścinanie zgrzeiny.

Według z tablicą 5.6 należy przyjąć współczynnik wytrzymałości zgrzeiny z=0.6.

Naprężenie dopuszczalne na rozciąganie dla materiału rodzimego:

Po podstawieniu:

Przyjmujemy: n=12.

Elektrody specjalne - www.laska.com.pl

Elektrody krążkowe

---