Spoje s materiálovým stykem Svarové spoje

Svarové spoje V současnosti nejpoužívanější způsob spojování. Svařují se nejčastěji ocelové součásti, ale i plasty. Vzniká nerozebíratelný celek za působení tepla nebo tlaku, většinou s použitím přídavného materiálu podobných nebo stejných mechanických vlastností.

Svarové spoje Výhody: Menší hmotnost svařovaných konstrukcí oproti nýtovaným Svařování lze automatizovat – produktivita práce Svařovat lze i mimo výrobní závod V porovnání s nýtováním je svařování téměř bezhlučné Svařovat lze oceli, některé oceli na odlitky, hliník a jeho slitiny a některé plasty Svary lze kontrolovat na jakost provedení – okamžitá dodatečná oprava

Svarové spoje Nevýhody: - Oceli s vysokým obsahem uhlíku (C) nelze svařovat vůbec, nebo jen po předchozích úpravách - Před svařováním je nutná úprava spojovaných ploch - Svarový spoj je tuhý a nepoddajný - Vznik pnutí v materiálu vlivem nestejnoměrného zahřátí při svařování - Vyšší nároky na kvalifikaci dělníků, pravidelné přezkušování

Druhy styku spojovaných součástí Tupý Součásti leží v jedné rovině Přeplátovaný Součásti leží konci přes sebe Přeplátovaný se styčnou deskou Součásti leží v jedné rovině a jsou přeplátovány další spojovací deskou Kolmý Jedna součást stojí kolmo na druhou

Druhy styku spojovaných součástí Křížový Dvě součásti stojí kolmo na třetí Dvě součásti se stýkají svými konci – libovolný úhel Rohový Tři nebo více součástí se stýká svými konci Vícenásobný

ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553 Lemový svar ½ U - svar I - svar Koutový svar V- svar Děrový svar ½ V - svar Bodový svar Y - svar Švový svar Y - svar V-svar se strmým úkosem U - svar ½ V-svar se strmým úkosem

ZÁKLADNÍ ZNAČKY SVARŮ DLE ČSN EN 22553 Doplňující značky svaru Čelní plochý svar Tvar povrchu a kořene svaru Návary Plochý Přeplátovaný spoj Převýšený Sdrápkový spoj Vydutý Oblý svar Opracované přechody M ½ Oblý svar Přivařená podložka MR W -svar Odnímatelná podložka Podložení svarem UV - svar

POLOHY SVAŘOVÁNÍ PA PB PF PC PG PD PE PODLE ČSN EN ISO 6947 H-L045 SVISLÉ SVARY SKLONĚNÁ OSA PA Vrchol svaru H-L045 PB PF L=45° PC ORIENTAČNÍ PŮLKRUH PG Vrchol svaru J-L060 PD PE L=60°

Svařitelnost kovů - Vhodnost kovu na zhotovení svarku. - Pro nelegované, nízko legované a středně legované ocele je základní charakteristika vhodnosti na svařování vyjádřena uhlíkovým ekvivalentem Ce: Ce = C + 𝑀𝑛 6 + 𝐶𝑟+𝑀𝑜+𝑉 5 + 𝑁𝑖+𝐶𝑢 15 Za značky prvků se dosadí hmotnostní procenta obsahu prvku v oceli. Ocel vhodná ke svařování musí mít Ce ≤ 0,45 Přehled ocelí vhodných pro svařování je uveden ve ST

Tavné svařování Svařování plamenem - zdroj tepla je plamen vzniklý spalováním směsi hořlavého plynu, většinou acetylénu s kyslíkem. Svařovací souprava se skládá z tlakových lahví, lahvových a redukčních ventilů, hadic, hořáků a příslušenství. Nehoří, hoření podporuje Nehoří Netečný

Tavné svařování Svařování elektrickým obloukem – zdrojem tepla je elektrický oblouk. Svařování obalenou elektrodou Svařování pod tavidlem Svařování v ochranné atmosféře oxidu uhličitého CO2 (MAG – Metal Aktiv Gas) Svařování v argonu netavnou elektrodou WIG (Wolfram Inert Gas)

Další způsoby svařování Svařování elektrickým odporem Svařování stykové Svařování bodové Svařování švové Svařování tlakem za studena

Svařování plastů Svařovat lze pouze termoplasty. - svařování horkým vzduchem topným tělesem třením vysokofrekvenční ultrazvukové

Výpočet svarového spoje Ϭ = 𝐹 𝑆 = 𝐹 𝑠 . 𝑙 ≤ ϭDsv ϭDsv = ϭDtl ( v tlaku) ϭDsv = 0,85 ϭDtah ( v tahu) Výpočtová délka svaru se určí ze vztahu l = l´ - 2s – počátek a konec svaru nemá plný průřez

Výpočet svarového spoje τ = 𝐹 𝑆 = 𝐹 𝑠 . 𝑙 ≤ τDsv τDsv = 0,7 ϭD

Výpočet svarového spoje τII = 𝐹𝐼𝐼 2𝑎 . 𝑙 ≤ τDsvII τDsvII = 0,65 ϭD τ⊥ = 𝐹⊥ 2𝑎 . 𝑙 ≤τDsv⊥ τDsv⊥ = 0,75 ϭD

Pájené spoje nerozebíratelné spojení stejných nebo různých kovů v tuhém stavu roztaveným přídavným kovem nižších mechanických vlastností - pájkou. Spojované materiály se neroztavují, pájka má nižší tavící teplotu. Spojení nastává difúzí -prolínáním- pájky do spojovaného materiálu. Podle velikosti tavící teploty rozeznáváme pájky měkké (do 450 °C) a pájky tvrdé (nad 450 °C). Hlavní složky měkkých pájek – cín a olovo – použití zejména v elektrotechnice Hlavní složky tvrdých pájek jsou hliník, měď (mosaz) a stříbro – pro silové zatížení.

Pájené spoje Výhody pájení: Možnost spojování různých materiálů – i nesvařitelných. Nedochází k natavení spojovaných materiálů – vlastnosti se působením tepla nenaruší. Nevýhody: - Poměrně malá pevnost spojů. - Složité tvary spojů – pracnost.

Pájené spoje Spoj provedený plátováním plechů Spoj podložený styčnou deskou Spoj s přehybem

Pájené spoje Spoj trubek pomocí vnějšího kroužku Spoj s rozehnaným koncem jedné z trubek

Pájené spoje Spoje trubek nebo tyčí s plechem

Pájené spoje Ϭt = 𝐹 𝑆 . k ≤ ϬDt τs = 𝐹 𝑆 . k ≤ τDs Pevnostní výpočty provádíme obdobně jako u svarů, nepočítáme však s pevností spojovaného materiálu, ale pájky! Ϭt = 𝐹 𝑆 . k ≤ ϬDt k – součinitel bezpečnosti spoje (k > 1) Pro cínové pájky je: Ϭt = 30 až 80 MPa τs = 20 až 40 MPa τs = 𝐹 𝑆 . k ≤ τDs

Lepené spoje - nerozebíratelné spoje s materiálovým stykem. Podstata lepení: Adheze – přilnavost – lepidlo vniká do pórů a nerovností povrchu lepeného materiálu. Koheze – soudržnost – výslednice přitažlivých sil molekul lepidla.

Lepené spoje Výhody: Lepený spoj nezeslabuje konstrukci děrami V lepeném spoji nejsou podél švů koncentrace napětí Struktura materiálu se nemění vysokými teplotami Lze spojovat různé materiály – např. kov + sklo Spoje jsou těsné vůči plynům i kapalinám Spoj nezpůsobuje korozi

Lepené spoje Nevýhody: Lepený spoj má nižší pevnost oproti svařování Nehodí se pro vyšší provozní teploty Nižší odolnost proti stárnutí (ultrafialové záření, kolísání teplot, vlhkost apod.)

Lepidla Podle teploty tuhnutí: Lepidla tuhnoucí při normální teplotě ~ 20 °C Lepidla tuhnoucí při zvýšené teplotě – 20 až 200 °C Lepidla tuhnoucí při vysoké teplotě – nad 200 °C Lepidla tuhnoucí při vysoké teplotě za současného působení vnějšího tlaku Na stykovou plochu se mohou nanášet za studena, nebo za tepla.

Lepidla Podle složení: Jednosložková – osahují tvrdidla Dvousložková – tvrdidlo se musí namíchat těsně před upotřebením Tvrdidlo – látka umožňující a urychlující vytvrzení lepidla ve spoji Vývoj lepidel přináší stále nové typy, nutno sledovat trh a určení lepidel. Základní složkou jsou zpravidla epoxidové pryskyřice.

Pevnostní výpočet lepených spojů Lepený spoj by měl být namáhán pouze na smyk. Pro lepení kovových součástí uvažujeme τD = 25 až 55 MPa. Konkrétní hodnota je závislá na druhu použitého lepidla, čistotě spojovaných ploch, druhu lepeného materiálu apod. F = 𝒃 . 𝒍 . 𝝉𝑫 𝒌 k = míra bezpečnosti k = 3 až 5

Příklad Litinová objímka s přilepeným ocelovým pastorkem. Lepidlo CHS-Epoxy 1200 má pevnost ve smyku τD = 25 MPa. Míru bezpečnosti volíme k = 5. Jak velký kroutící moment spoj přenese? τD = F . k S → F = S . τD k F = 𝛑 . 𝐃 . 𝐥 . 𝛕𝐃 𝐤 F = 3,14 . 70 . 50 . 25 5 F = 54 950 N Mk = F . r = 54 950 . 0,035 = 1 923,25 Nm