исследовательская часть дипломного проекта. ИЧ25docx. В настоящее время большинство металлических конструкций изготавливают используя дуговую сварку плавлением

• Название: В настоящее время большинство металлических конструкций изготавливают используя дуговую сварку плавлением
• Анкор: исследовательская часть дипломного проекта
• Дата: 12.01.2020
• Размер: 1.52 Mb.
• Имя файла: ИЧ25docx.docx
• Тип: Документы; #103755
• страница: 9 из 9

Тавровое сварное соединение
Полезная модель относится к области сварки и может найти применение при изготовлении конструкций в различных отраслях машиностроения, а также в строительстве.

Известно тавровое сварное соединение, содержащее соединяемые детали пластинчатой формы и сварной шов [1].

Недостатком этого сварного соединения является низкая стабильность показателей прочности соединения, что обусловлено возможностью неполного проплавления корневой части сварного шва.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является сварное соединение, содержащее две пластины, одна из которых своей торцовой частью посредством симметрично расположенных угловых сварных швов соединена с плоскостью другой пластины [2].

Недостатком таврового сварного соединения, принятого за прототип, является значительный расход материальных, энергетических и трудовых ресурсов, используемых на его изготовление, т.к. для достижения необходимой прочности из-за отсутствия полного проплавления приходится увеличивать катеты угловых сварных швов.

Задачей полезной модели является снижение расхода ресурсов при изготовлении соединения.

Поставленная задача достигается тем, что в тавровом сварном соединении, содержащем две пластины, одна из которых своей торцовой частью посредством симметрично расположенных угловых сварных швов соединена с плоскостью другой пластины, согласно полезной модели, пластина, торец которой связан с угловыми сварными швами, выполнена в виде стопки из трех пластинчатых элементов. Пластинчатые элементы соединены друг с другом так, что поперечное сечение составной пластины имеет ось симметрии. параллельную плоскости соприкосновения пластинчатых элементов. Соединение пластинчатых элементов друг с другом выполнено с помощью сварных, паяных либо клеевых швов. В пакете пластинчатых элементов толщина среднего элемента составляет 0,4…0,6 суммарной толщины составной пластины.

Благодаря тому, что пластина, торец которой связан с угловыми сварными швами, выполнена в виде стопки из трех пластинчатых элементов при изготовлении и конструировании таврового соединения создается возможность уменьшения общей толщины составной пластины за счет использования масштабного фактора, либо за счет использования в пакете материалов различной прочности. Это способствует снижению расходов на основной материал при изготовлении соединения.

Благодаря тому, что пластинчатые элементы соединены друг с другом так, что поперечное сечение составной пластины имеет ось симметрии, при эксплуатации сварного соединения под нагрузкой в опасном его сечении не образуется дополнительный нагружающий момент и происходит стабилизация полей рабочих напряжений.

Благодаря тому, что в пакете пластинчатых элементов толщина среднего элемента составляет 0,4…0,6 суммарной толщины составной пластины, при изготовлении соединения создается возможность упрощения подготовки кромок и последующего снижения объема наплавленного металла в процессе сварки. Это снижает трудоемкость, а также затраты на заготовку и сварку.

Благодаря тому, что соединение пластинчатых элементов друг с другом выполнено с помощью сварных, паяных либо клеевых швов, отпадает необходимость в использовании механических соединений, что снижает затраты на создание стопки пластинчатых элементов и соединения в целом.

Таким образом, заявляемые отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной задачи полезной модели.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 схематически показано заявляемое тавровое сварное соединение, на фиг. 2 - вариант возможной упрощенной подготовки кромок при выполнении соединения, на фиг. 3 – вариант выполнения, при котором пластинчатые элементы соединены друг с другом посредством паяных или клеевых швов.

Заявляемое сварное соединение содержит соединяемые пластины 1 и 2, а также сварные швы 3 и 4, посредством которых соединяемая пластина 1 своей торцовой частью соединена с плоскостью пластины 2. Соединяемая пластина 1 выполнена в виде стопки из трех пластинчатых элементов, соединенных друг с другом. Для соединения пластинчатых элементов друг с другом использованы дополнительные сварные швы 5, которые при нагружении готового изделия не воспринимают значительной нагрузки и являются связующими. Поскольку при работе под нагрузкой отсутствует необходимость в достижении высокой прочности соединения пластинчатых элементов друг с другом, для этих целей вместо сварных швов 5 могут быть использованы паяные или даже клеевые швы 6. Пластинчатые элементы, составляющие соединяемую пластину 1, подобраны таким образом, что поперечное сечение составной пластины 1 имеет ось симметрии. параллельную плоскости соприкосновения пластинчатых элементов. Поэтому крайние из этих элементов имеют одинаковую толщину, а толщина среднего пластинчатого элемента составляет 0,4…0,6 суммарной толщины составной пластины 1.

Заявляемое тавровое сварное соединение работает следующим образом. Эксплуатационная нагрузка Р прикладывается к соединяемым пластинам 1 и 2, а от них передается на сварные швы 3 и 4. При этом, благодаря симметричному расположению сварных швов 3 и 4 в сварном соединении отсутствует дополнительный нагружающий момент и рабочая нагрузка распределяется между обоими швами при незначительной концентрации напряжений. Это обеспечивает не только высокую стабильность, но и высокую прочность соединения.

Пример. При подготовке заявляемого таврового сварного соединения к сварке отдельные пластинчатые элементы могут смещаться друг относительно друга для создания оптимальных зазоров между соединяемыми пластинами 1 и 2 в разных местах сварных швов 3 и 4. Как показано на фиг. 2, торцы крайних пластинчатых элементов допускают смещение относительно торца среднего пластинчатого элемента, а на торце среднего пластинчатого элемента можно без затруднений выполнить скосы, что обеспечивает простоту и экономичность при заготовке, сборке и сварке соединения в целом.

Использование заявляемого сварного соединения не требует усложнения технологии и позволяет получить экономический эффект при его промышленном применении.
Источники известности:

1. 
   Блинов А.Н., Лялин К.В. Сварные конструкции. Стройиздат, М., 1990, с.113, рис. 6.7 г.
   

2. ГОСТ 14771-76. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. Стандартинформ, М., 2007.- с. 30, табл. 40, соединение Т3.
Формула полезной модели

1. 
   Тавровое сварное соединение, содержащее две пластины, одна из которых своей торцовой частью посредством симметрично расположенных угловых сварных швов соединена с плоскостью другой пластины, отличающееся тем, пластина, торец которой связан с угловыми сварными швами, выполнена в виде стопки из трех пластинчатых элементов, соединенных друг с другом так, что поперечное сечение составной пластины имеет ось симметрии. параллельную плоскости соприкосновения пластинчатых элементов.
   
2. 
   Тавровое сварное соединение по п. 1, отличающееся тем, что толщина среднего пластинчатого элемента составляет 0,4…0,6 суммарной толщины составной пластины.
   
3. 
   Тавровое сварное соединение по п.п. 1 и 2, отличающееся тем. что пластинчатые элементы соединены друг с другом посредством сварных швов.
   
4. 
   Тавровое сварное соединение по п.п. 1 и 2, отличающееся тем. что пластинчатые элементы соединены друг с другом посредством пайки.
   
5. 
   Тавровое сварное соединение по п.п. 1 и 2, отличающееся тем. что пластинчатые элементы соединены друг с другом посредством клеевых швов.
   

Реферат
(54) Название: Тавровое сварное соединение.

(57) Область использования: Сварка в различных отраслях машиностроения и строительстве. Задача полезной модели: снижение расхода ресурсов при изготовлении соединения. Сущность полезной модели: Тавровое сварное соединение, содержащее две пластины, одна из которых своей торцовой частью посредством симметрично расположенных угловых сварных швов соединена с плоскостью другой пластины, отличающееся тем, пластина, торец которой связан с угловыми сварными швами, выполнена в виде стопки из трех пластинчатых элементов, соединенных друг с другом так, что поперечное сечение составной пластины имеет ось симметрии. параллельную плоскости соприкосновения пластинчатых элементов. Толщина среднего пластинчатого элемента в стопке составляет 0,4…0,6 суммарной толщины всех пластинчатых элементов, а соединены пластинчатые элементы друг с другом с помощью сварных, паяных либо клеевых швов. Ил 3.

Тавровое сварное соединение

5

5



1





3




4




2



Фиг.1


Тавровое сварное соединение


5




5



1









2


Фиг.2

Тавровое сварное соединение

6

6




1





4




3









2






Фиг.3


Выводы

1. 
   Показано, что асимметрия односторонних тавровых соединений, обусловленная наличием выступающей части либо непровара является причиной возникновения значительных дополнительных напряжений в корне углового сварного шва, снижающих несущую способность и повышающих расход ресурсов на изготовление;
   
2. 
   Проведен сравнительный конечно-элементный анализ напряженного состояния, который подвердил высокую концентрацию напряжений в корне шва в одностороннем тавровом соединении при большом объеме наплавленного металла в нем;
   
3. 
   Предложена и запатентована новая конструкция сварного соединения с составным соединяемым элементом, обеспечивающая отсутствие изгибающих напряжений и снижение толщины основного металла без снижения несущей способности.
   
4. 
   Проведен расчет напряженного состояния предложенного таврового соединения, показавший более равномерное распределение напряжений и соответственно меньший уровень максимальных напряжений в нем.
   

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Цумарев, Ю.А. Критериальный подход к созданию конструктивных форм паяных соединений / Ю.А. Цумарев // Сварочное производство.- 2010.- № 3.- С. 34 – 38.
   
2. 
   Цумарев, Ю.А. Получение комбинированных неразъемных соединений / Ю.А. Цумарев // Сварочное производство.- 2011.- № 4.- С. 42-46.
   
3. 
   Иващенко Г.А., Снежков Н.С. Уменьшение массы наплавленного металла угловых швов тавровых соединений с разделкой кромок // Сварочное производство.- 1991.- № 8.- С. 14 – 16.
   
4. 
   Махненко, В.И. Проектирование сварных соединений с угловыми швами с минимальным количеством наплавленного металла / В.И. Махненко, В.Е. Починок // Экономия материальных и трудовых ресурсов в сварочном производстве.- Тезисы докладов Всесоюзной НТК.- Челябинск.- 1986.- С. 207-210.
   
5. 
   Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Б.Е. Патона. М.: Машиностроение.- 1974.- 768 с.
   
6. 
   Бакши, О.А. Некоторые пути снижения технологических затрат при выполнении угловых швов / О.А. Бакши, Н.Л. Зайцев, В.А. Гиндин // Экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов в сварочном производстве: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции.- Челябинск.- 1986.- с. 213 – 215.
   
7. 
   Цумарев, Ю.А. Критериальный подход к созданию конструктивных форм паяных соединений / Ю.А. Цумарев // Сварочное производство.- 2010.- № 3.- С. 34 – 38.
   
8. 
   Рагунович, С.П. Первоочередные задачи реализации концепции развития сварочного производства Республики Беларусь на 2001 – 2005 г.г. / С.П. Рагунович, В.К. Шелег // Сварка и родственные технологии: мировой опыт и достижения : материалы 2 – го междунар. симпозиума.- М, 2001.- С. 20 – 25.
   
9. 
   Патон, Б.Е. О повышении несущей способности и долговечности сварных конструкций / Б.Е. Патон, В.И. Труфяков // Автоматическая сварка.- 1982.- № 2.- С. 1 – 6.
   

10. 
    Эшби У.Р. Введение в кибернетику. Изд. Иностранной лит-ры:.М., 1959. – 433 с.
    
11. 
    Волкова, В. Н. Теория систем: учебное пособие / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. — М.: Высшая школа, 2006. — 511 с.
    
12. 
    Цумарев, Ю.А. Оценка статической прочности паяных комбинированных соединений / Ю.А. Цумарев // Сварка и диагностика.- 2010, №2.- С. 46 – 49.
    
13. 
    Цумарев, Ю.А. Эволюция паяного косостыкового соединения / Ю.А. Цумарев, Е.В. Игнатова // Сварочное производство.- 2012.- № 9.- С. 43 - 46.
    
14. 
    Yu. A. Tsumarev and E.V. Ignatova, Carrying Capacity of Braced Soldered Joints // Russian Engineering research, 2011, - №9, - p. 865-867.
    
15. 
    Лашко, Н.Ф. Пайка металлов / Н.Ф. Лашко, С.В. Лашко.- М.: Машиностроение, 1967.- 367с.
    
16. 
    Цумарев, Ю.А. Снижение концентрации напряжений в тавровых неразъемных соединениях / Ю.А. Цумарев, Е.В. Игнатова, Цумарев Е.Н., Е.Ю. Латыпова // Сварочное производство.- 2013.- № 5.- С. 12 – 16.
    
17. 
    Патон, Б.Е. О повышении несущей способности и долговечности сварных конструкций / Б.Е. Патон, В.И. Труфяков // Автоматическая сварка.- 1982.- № 2.- С.1 – 6.
    
18. 
    Б.И. Медовар. Сварка жаропрочных аустенитных сталей и сплавов. С. 391, рис. 165.
    
19. 
    Цумарев, Ю.А. Снижение концентрации напряжений в сварных соединениях с помощью пайки / Ю.А. Цумарев, Е.Н. Цумарев, Е.В. Игнатова, Е.Ю. Латыпова // Сварочное производство, 2014.- № 3 .- С. 32-34.
    
20. 
    Майзель, В.С. Сварные конструкции / В.С Майзель, Д.И. Навроцкий.- Л.: Машиностроение, 1973.- 302 с.
    
21. 
    Сварка в машиностроении. Т.3. Под ред..В.А. Винокурова.- М.: Машиностроение, 1979.- 567 с.
    
22. 
    Гарф, Э.Ф. Сопротивление усталости сварных узлов конструкций из труб при сложном нагружении / Э.Ф. Гарф, Е.П. Лисниченко // Автоматическая сварка, 1991, № 9.- с. 1 – 6.
    
23. 
    Радченко А.А. и др. Сварная трубчатая ферма. Пат.Республики Беларусь № 10529 (U}, МПК E 04C 3/00. Заявл. 20.08.2014, опубл. 28.02.2015.
    
24. 
    Радченко А.А. и др. Трубчатая сварная ферма. Пат. Республики Беларусь № 10530(U), МПК E 04C 3/00. Заявл. 20.08.2014, опубл. 28.02.2015.
    
25. 
    Цумарев Ю.А., Шелег В.К., Цумарев Е.Н. Сварное соединение с угловыми швами. Пат. Республики Беларусь № 9173(U). МПК В 23 К 11/00. Заявл. 15.10.2012, опубл. 30.04.2013.
    
26. 
    Цумарев Ю.А. и др. Сварное соединение. Пат. Республики Беларусь № 9826(U). МПК В 23 К 11/00. Заявл. 8.07.2013, опубл. 30.12.2013.
    
27. 
    Цумарев Ю.А., Игнатова Е.В., Тюльменкова И. В. Стыковое паяное соединение с накладками. Пат. Республики Беларусь № 8613 (U). МПК В 23 К 3/00. Заявл. 12.03.2012, опубл. 30.10.20912.
    
28. 
    Цумарев, Ю.А. Снижение концентрации напряжений в тавровых неразъемных соединениях / Ю.А. Цумарев [и др] // Сварочное производство.- 2013.- № 5.- с. 12-16.
    
29. 
    Цумарев, Ю.А., Шелег В.К., Цумарев Е.Н. [и др.]. Сварное соединение с прорезным швом. Пат. Республики Беларусь № 9833(U). МПК В 23 К 11/00. Заявл. 8.07.2013, опубл. 30.12.2013.
    
30. 
    В. Мебиус, М. Кише, Г. Шримпф [и др.] Аргоно-дуговая сварка тонколистовых конструкций без присадочного металла // Автоматическая сварка, 1987, № 12.- с. 46 – 48.
    
31. 
    Николаев, Г.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование / Г.А. Николаев, В.А. Винокуров.- М.: Высшая школа, 1990.- 446 с.
    
32. 
    Винокуров, В.А. Расчет сварных соединений на прочность / В.А. Винокуров.- М.: МГТУ, 1989.- 80 с.
    
33. 
    Иващенко, Г.А. Уменьшение массы наплавленного металла угловых швов тавровых соединений с разделкой кромок / Г.А. Иващенко, Н.С. Снежков // Сварочное производство, 1991.- № 8.- С. 14 – 16.
    
34. 
    Барышев, В.М. Области применения сварных элементов с односторонними швами в строительных стальных конструкциях / В.М Барышев [и др.] // Экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов в сварочном производстве: тезисы докладов всесоюз. науч.-техн. конф.- Челябинск, 1986.- С. 231.
    

35 Аснис, А.Е. Аргоно-дуговая обработка – резерв снижения металлоемкости сварных конструкций / А.Е. Аснис [и др.] // Автоматическая сварка.- 1986.- № 6.- С. 69 – 70.

36 Аснис, А.Е. Применение рассредоточенной плазменной дуги для снижения концентрации напряжений / А.Е. Аснис, Г.А. Иващенко // Автоматическая сварка.- 1982.- № 6.- С. 51 – 52.

37 Аснис, А.Е., Иващенко Г.А., Явдощин И.Р. Наплавка штучными электродами границ швов для повышения циклической прочности сварных