Spoje s materiálovým stykem

Prezentace na téma: "Spoje s materiálovým stykem"— Transkript prezentace:

1 Spoje s materiálovým stykem
Svarové spoje

2 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.

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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°

10 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 𝐶𝑟+𝑀𝑜+𝑉 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

11

12 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

13 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)

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

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

16 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

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

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

19 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.

20 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.

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

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

23 Pájené spoje Spoje trubek nebo tyčí s plechem

24 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

25 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.

26 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

27 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.)

28 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.

29 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.

30 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

31 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, F = N Mk = F . r = ,035 = 1 923,25 Nm