Вибрационна якост на заварени съединения
Общите закони за устойчивост на вибрации, посочени в § 5 на глава II, остават валидни за заварени съединения. Тъй като силата на вибрациите до голяма степен зависи от явленията на концентрация на напрежение и тези явления в заварените съединения са много разнообразни и изразени, силата на вибрациите на заварените съединения е много различна. На първо място, устойчивостта на вибрации зависи от вида на връзката и формата на връзката, свързана с нея. Паралелно с това силата на вибрациите зависи до голяма степен от заваръчните дефекти и основния метал и съответно от технологичните фактори на заваряването. Липсата на проникване и порьозност изключително рязко намалява якостта на вибрациите на заварените съединения: например порьозността от 1% намалява якостта на вибрациите с 30%, липсата на проникване в 5% от площта в основата на заваръчния шев - с 50%.
Стегнатостта на шева е основата за добра устойчивост на вибрации. Много стегнат шев дава автоматично заваряване, което трябва да се използва на първо място. Силата на вибрациите намалява с увеличаване на площите на напрегнати (преохладени) конструкции към зоната на топлинно въздействие; следователно, в конструкции, работещи под вибрационно натоварване, технологията на заваряване трябва да бъде избрана така, че размерите на тези зони да са най-малки. В съответствие с това трябва да се избягва заваряване при замръзване в конструкции, работещи при динамично натоварване. В същото време силата на вибрациите се увеличава с намаляване на температурата; следователно надеждната работа на добре заварени и неповредени конструкции, работещи при вибрационно натоварване при ниски температури, е напълно възможна. В критични конструкции, работещи при динамично натоварване, трябва да се използва стомана 3, спокойна, доставена в подгрупа B, както и нисколегирана, поради по-висококачествена структуратези стомани и ниската вероятност от горещо напукване в тях, което има много голям отрицателен ефект върху якостта на вибрациите.
Режещите ръбове и вида на тока не влияят на силата на вибрациите, но за конструкции, работещи под вибрационно натоварване, заваряването на корена е абсолютно необходимо. Както вече беше отбелязано, коефициентът на мащаба, т.е. размерите на елементите, оказва голямо влияние върху силата на вибрациите. Това е особено важно за заварени съединения; следователно определянето на силата на вибрациите на последното трябва да се извърши върху големи проби.
Всички мерки за намаляване на явлението концентрация на напрежение, описани по-горе, служат за увеличаване на силата на вибрациите; някои от тях са показани на фиг. 71.
Разрушаването на умората на заварените съединения се получава по дължината на основния метал в местата на най-висока концентрация на напрежение.
От гореизложеното следва, че дисперсията на стойностите на вибрационната якост на заварените съединения трябва да бъде много голяма. За съединения с челни заварки, големината на якостта на вибрациите зависи от формата на заваръчния шев; той е по-скоро за шевове с отстранен поток. В този случай границата на умора за съединения, изработени от стомана 3 спокойствие, варира с шлакообразуващи електроди и наличие на кореново заваряване в диапазона от 20 до 14 kg / mm2, с автоматично заваряване - от 22 до 12 kg / mm2 (последното в по-големи проби). При пълен асиметричен цикъл (вижте фиг. 18 > якостта на вибрациите на съединението е близка до границата на провлачване и е 25 - 20 kg / mm2; наличието на приток върху челната заварка намалява якостта на вибрациите с пълен симетричен цикъл до 18 - 10 kg / mm2, с пълен асиметричен цикъл - до 22 - 16 kg / mm2. отсъствието на кореново заваряване (което не е разрешено от спецификациите) намалява границата на умора до 8 - 6 kg / mm2 и по-долу при пълносиметричен цикъл. Вибрационната якост на фугите с ъглови заварки е много ниска, следователно в конструкции, които работят за вибрационни натоварвания, се използват само подобрени ъглови заварки: челни, машинно обработени и по-нежни (със съотношение на краката 1: 1,5 или по-малко): фланг, машинно обработени и за ръчно заваряване, вдлъбнати. При автоматично заваряване е достатъчно шевовете да имат равна повърхност. При посочените условия устойчивостта на вибрации на челните шевове, разположени от двете страни на листа (например закрепване на две облицовки), може да достигне следните стойности: при пълен симетричен цикъл - 8 kg/mm2. с асиметрична - 14 kg / mm2. и с по-нежни шевове и по-високи. Конвенционалните челни шевове имат устойчивост на вибрации с асиметричен цикъл от 12 - 8 kg1mm2. Вибрационната якост на обработените флангови заварки с пълен симетричен цикъл е 6-4 kg/mm2, а с пълен асиметричен цикъл -12-8 kg/mm2, необработени - съответно 4-3 kg/mm2 и 10-6 kg/mm2. Вибрационната якост на К-образните шевове (виж фиг. 51), които са подобни по структура на челните съединения, е по-висока (около 15 kg / mm2). Сдвоени ъглови заварки в Т-образно сечение, направени чрез автоматично заваряване с пълно проникване на стената, имат еднаква якост. Много високите коефициенти на концентрация при ъглови заварки (челни и флангови) правят неразумно използването на конструкции от нисколегирана стомана с работни фуги на ъглови заварки при работа с вибрационно натоварване, тъй като по-високата цена на стоманата не се компенсира от намаляване на размера на елементите.
Заваряването към елемента на допълнителни детайли (изпъкнали клинове, ребра и др.) се отразява негативно на вибрационната работа на елемента. Така че, заваряване към елемента на две изпъкнали клинове, дори плавно приближаване до мястото на закрепване на елемента,намалява силата на вибрациите при съотношение на напрежение
от 22 до 17 kg1mm2, т.е. с около 20%; замяната на такъв клин с правоъгълен или трапецовиден намалява броя на циклите, необходими за разрушаване при определеното съотношение на напрежението и най-високото напрежение от 17 kg / mm2, от 2 000 000 на 300-400 хиляди, т.е. приблизително 5-6 пъти.
Коефициентите на ефективна концентрация на напрежение в тези и подобни случаи могат да бъдат взети:
1) при закрепване на клинове с гладка криволинейна форма и обработка на краищата на шевовете - 1,5;
2) без обработка на краищата на шевовете - 2,7;
3) при закрепване на правоъгълни клинове - 2,3;
4) при закрепване на диафрагми и ребра чрез автоматично заваряване 1,5-1,9.