Σιδηρές Κατασκευές ΙΙ Διάλεξη 4 Συγκολλητές συνδέσεις. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών

Transcript

1 ιδηρές ατασκευές Διάλεξη υγκολλητές συνδέσεις χολή Πολιτικών ηχανικών ργαστήριο εταλλικών ατασκευών

2 Άδεια Χρήσης ο παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. ια εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 Παραδείγματα συγκολλήσεων..π. Δ ικόνα. ΔΞ Δ 3

4 Παραδείγματα συγκολλήσεων..π. Δ ικόνα. ΔΞ Δ

5 Παραδείγματα συγκολλήσεων..π. Δ ικόνα.3 ΔΞ Δ 5

6 Παραδείγματα συγκολλήσεων..π. Δ ικόνα. ΔΞ Δ 6

7 ..Π. Δ ΔΞ Δ 7 Παραδείγματα συγκολλήσεων ικόνα.5 ικόνα.7 ικόνα.6

8 ..Π. Δ ΔΞ Δ 8 χηματική διαδικασία συγκολλήσεως Ποιότητα ηλεκτροδίου πάντοτε καλύτερη από εκείνη των συνδεόμενων ελασμάτων

9 Πλεονεκτήματα συγκολλήσεων..π. μικρότερος χρόνος κατασκευής χαμηλότερο κόστος καλύτερη εμφάνιση καλύτερη στεγανότητα μικρότερο βάρος εύκολη εφαρμογή για επισκευές Δ ΔΞ Δ 9

10 ειονεκτήματα συγκολλήσεων..π. δυσκολία ποιοτικού ελέγχου (είναι δυνατόν να υπάρχουν ανωμαλίες στο εσωτερικό των συγκολλήσεων, ενώ η εξωτερική επιφάνεια τους να είναι κανονική) ευαισθησία ποιότητας σε περιβαλλοντικούς παράγοντες Δ ΔΞ Δ

11 έθοδοι συγκολλήσεων..π. έθοδοι τήξης α τμήματα θερμαίνονται μέχρι τήξεως στο σημείο που θα συγκολληθούν. ατά τη τήξη, τα μόρια του ενός μετάλλου διεισδύουν στα μόρια του άλλου και έτσι επιτυγχάνεται η σύνδεση κατά την ψύξη. υχνά χρησιμοποιείται και τρίτο σώμα, που λειώνει, συμπληρώνει τα διάκενα μεταξύ του ενός και του άλλου τμήματος και βοηθάει στην ανάμειξη των μορίων. έθοδοι πίεσης α τμήματα θερμαίνονται στο σημείο συγκολλήσεως σε θερμοκρασία μικρότερη από το σημείο τήξεως τους για να γίνουν εύπλαστα και στη συνέχεια πιέζονται το ένα πάνω στο άλλο. Έτσι τα μόρια του ενός διεισδύουν στα μόρια του άλλου και γίνεται η συγκόλληση. ΔΞ Δ Δ

12 έθοδοι τήξης..π. οξυγονοκόλληση χυτευτή συγκόλληση συγκόλληση ηλεκτρικού τόξου Δ αλουμινοθερμική συγκόλληση τήξης συγκόλληση αντίστασης συγκόλληση ακτίνων ηλεκτρονίων συγκόλληση με laser ΔΞ Δ

13 ..Π. συγκόλληση με εκπυρσοκρότηση χυτευτή συγκόλληση πίεσης συγκόλληση τόξου και πίεσης αλουμινοθερμική συγκόλληση πίεσης συγκόλληση αντίστασης και πίεσης συγκόλληση με τριβή συγκόλληση πίεσης εν ψυχρώ συγκόλληση υπερήχων συγκόλληση επαγωγής έθοδοι πίεσης ΔΞ Δ Δ 3

14 ..Π. υγκολλησιμότητα των μετάλλων ατά τη συγκόλληση παρουσιάζεται το φαινόμενο της διαχύσεως των μορίων του ενός μετάλλου στο άλλο. ια να γίνει αυτό πρέπει να υπάρχει κάποια συγγένεια μεταξύ αυτών των μετάλλων. δυνατότητα αυτή λέγεται συγκολλησιμότητα των μετάλλων. Δ ΔΞ Δ

15 υγκολλησιμότητα των μετάλλων..π. Δ ΔΞ Δ 5

16 ύποι συγκολλήσεων..π. Δ ΔΞ Δ 6

17 ύποι συγκολλήσεων..π. Δ ΔΞ Δ 7

18 ύποι συγκολλήσεων..π. Δ ΔΞ Δ 8

19 Θέσεις συγκολλήσεων..π. Δ ΔΞ Δ 9

20 Θέσεις συγκολλήσεων..π. Δ ΔΞ Δ

21 νοματολογία συγκολλήσεων..π. Δ ικόνα.8 ΔΞ Δ

22 νοματολογία συγκολλήσεων..π. Δ ικόνα.9 ΔΞ Δ

23 νοματολογία συγκολλήσεων..π. ομέας τήξεως ίζα συγκολλήσεως κέλος συγκολλήσεως Πρόοψη συγκολλήσεως Πτέρνα συγκολλήσεως Δ η περιοχή του βασικού μετάλλου στην οποία εισχωρεί το συγκολλητικό υλικό το σημείο που είναι η βάση της συγκολλήσεως η απόσταση από τη ρίζα ως τη φτέρνα της συγκολλήσεως η επιφάνεια της συγκολλήσεως προς τη πλευρά από την οποία έγινε η συγκόλληση το σημείο που συναντιέται η πρόοψη της συγκολλήσεως με το βασικό μέταλλο νίσχυση συγκολλήσεως το μέταλλο, που προεξέχει στη ραφή πάνω από την επιφάνεια του συγκολληθέντος βασικού μετάλλου ΔΞ Δ 3

24 ..Π. ξωραφές πιτρέπεται να χρησιμοποιηθούν σε περιπτώσεις όπου οι συνδεόμενες επιφάνειες σχηματίζουν μεταξύ τους γωνία από 6 ως. Όταν η γωνία αυτή είναι μικρότερη από 6 η συγκόλληση πρέπει να θεωρείται εσωραφή μερικής διείσδυσης. Δ ΔΞ Δ

25 ξωραφές..π. Δ ΔΞ Δ 5

26 ξωραφές..π. Δ ΔΞ Δ 6

27 ξωραφές..π. ι εξωραφές που συνεχίζουν μέχρι τις άκρες των ελασμάτων πρέπει να γυρίζουν πλήρως στη γωνία σε μία απόσταση τουλάχιστον ίση με το διπλάσιο πάχος τους, εκτός αν από τη διαμόρφωση του κόμβου κάτι τέτοιο είναι αδύνατο. Δ ΔΞ Δ 7

28 Διακοπτόμενες εξωραφές..π. Δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιούνται σε διαβρωτικό περιβάλλον. Δ ΔΞ Δ 8

29 εωμετρικoί περιορισμοί διακοπτόμενης εξωραφής..π. ς κενό (L ή L ) πρέπει να λαμβάνεται η μικρότερη από την απόσταση μεταξύ των άκρων διαδοχικών τμημάτων συγκόλλησης σε αντίθετες πλευρές και την απόσταση μεταξύ των άκρων στην ίδια πλευρά. L we max {,75 b,,75 b } ια συγκολλητά μέλη υπό εφελκυσμό: L min {6 t,6 t, mm} ια συγκολλητά μέλη υπό θλίψη ή διάτμηση: L min { t, t,,5 b, mm} ΔΞ Δ Δ 9

30 ξωραφές διακένου ή πλήρωσης οπής..π. πορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για τη μεταφορά διατμητικής δύναμης ή για την αποφυγή λυγισμού ή αποχωρισμού εφαπτόμενων τμημάτων. διάμετρος κυκλικής οπής ή το πλάτος επιμήκους οπής σε μία τέτοια ραφή δεν πρέπει να είναι μικρότερο από το -πλάσιο του πάχους του ελάσματος με την οπή. α άκρα επιμήκων οπών πρέπει να είναι ημι-κυκλικά, εκτός της περίπτωσης που επεκτείνονται μέχρι το άκρο του ελάσματος. αξονική απόσταση ραφών διακένου δεν πρέπει να υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή για την εμφάνιση τοπικού λυγισμού. ΔΞ Δ Δ 3

31 ..Π. σωραφές πλήρους διείσδυσης ς εσωραφή πλήρους διείσδυσης ορίζεται η συγκόλληση που διαπερνά πλήρως και προκαλεί τήξη του αναλώσιμου και του μητρικού μετάλλου σε όλο το πάχος της ένωσης. Δ ΔΞ Δ 3

32 ..Π. σωραφές πλήρους διείσδυσης Χωρίς προετοιμασία των ακμών («φρεζάρισμα») ε προετοιμασία των ακμών («φρεζάρισμα») Δ ικόνα. ΔΞ Δ 3

33 σωραφές πλήρους διείσδυσης..π. Δ ικόνα. ΔΞ Δ 33

34 ..Π. σωραφές μερικής διείσδυσης ς εσωραφή μερικής διείσδυσης ορίζεται η συγκόλληση που δεν διαπερνά πλήρως, αλλά προκαλεί τήξη του αναλώσιμου και του μητρικού μετάλλου σε ένα ποσοστό του πάχους της ένωσης. Δ ΔΞ Δ 3

35 σωραφές μερικής διείσδυσης..π. ικόνα. Δ ΔΞ Δ 35

36 ..Π. σωραφές πλήρωσης οπής ή σχισμής ι ραφές αυτές επιτρέπεται να χρησιμοποιούνται: για τη μεταφορά διατμητικής δύναμης για την αποφυγή λυγισμού ή αποχωρισμού εφαπτόμενων τμημάτων για τη σύνδεση τμημάτων συγκολλητών μελών αλλά δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για την παραλαβή δρώσας εφελκυστικής δύναμης Δ ικόνα.3 ΔΞ Δ 36

37 σωραφές πλήρωσης οπής ή σχισμής..π. διάμετρος κυκλικής οπής ή το πλάτος επιμήκους οπής σε μία ραφή οπής-σχισμής πρέπει να είναι τουλάχιστον κατά 8mm μεγαλύτερο του πάχους του ελάσματος με την οπή. α άκρα επιμήκων οπών πρέπει να είναι ημι-κυκλικά ή να σχηματίζουν γωνίες με ακτίνα καμπυλότητας όχι μικρότερη από το πάχος του ελάσματος με την οπή, εκτός της περίπτωσης που επεκτείνονται μέχρι το άκρο του ελάσματος. αξονική απόσταση ραφών διακένου δεν πρέπει να υπερβαίνει την κρίσιμη τιμή για την εμφάνιση τοπικού λυγισμού. ΔΞ Δ Δ 37

38 ..Π. σωραφές πλήρωσης οπής ή σχισμής ο πάχος μιας ραφής οπής-σχισμής επί ενός μητρικού μετάλλου πάχους μέχρι 6mm πρέπει να είναι ίσο με το πάχος του μετάλλου. ο πάχος μιας ραφής οπής-σχισμής επί ενός μητρικού μετάλλου πάχους μεγαλύτερου από 6mm πρέπει να είναι τουλάχιστον ίσο με το μισό πάχος του μετάλλου, αλλά όχι μικρότερο από 6mm. Δ ΔΞ Δ 38

39 υνδυασμένες εσωραφές και εξωραφές..π. Δ ικόνα. ΔΞ Δ 39

40 Διαστολή και συστολή κατά τη συγκόλληση..π. θερμότητα που συσσωρεύεται στη ραφή κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης προκαλεί τη διαστολή του μετάλλου, ενώ κατά τη διάρκεια της ψύξεως του θα υπάρξει μία αντίστοιχη συστολή. ν η διαστολή των συγκολλούμενων τμημάτων εμποδιστεί μπορεί να προκληθεί στράβωμα εξαιτίας των τάσεων που δημιουργούνται. ο ίδιο μπορεί να συμβεί αν εμποδιστεί η συστολή των κομματιών. ια να αποφεύγουμε τις παραμορφώσεις, πρέπει φροντίζουμε οι τάσεις από τη διαστολή και τη συστολή να είναι όσο το δυνατόν μικρότερες. Έτσι, διατηρείται το επιθυμητό σχήμα αλλά και η αντοχή του συγκολλούμενου μετάλλου. ΔΞ Δ Δ

41 ..Π. Δ ΔΞ Δ Διαστολή και συστολή κατά τη συγκόλληση Παραμορφώσεις ελασμάτων που έχουν προκληθεί μετά τη συγκόλληση τους

42 φάλματα συγκολλήσεων..π. Δ ΔΞ Δ

43 ..Π. φάλματα συγκολλήσεων ικόνα.6 ικόνα.5 λλιπής διείσδυση Δ Όψη X-X Πόροι - φυσαλίδες ΔΞ Δ 3

44 φάλματα συγκολλήσεων..π. λάττωμα λάττωμα λάττωμα λάττωμα λάττωμα Δ ικόνα.7 ΔΞ Δ

45 Έλεγχοι συγκολλήσεων..π. έλεγχος των συγκολλήσεων γίνεται για να διαπιστωθεί η αντοχή και η καλή ποιότητα της συγκολλητικής ραφής. ατ αρχήν η ραφή μπορεί να εξετασθεί οπτικά από τον ίδιο το συγκολλητή για να διαπιστωθεί αν παρουσιάζει τα γνωστά σφάλματα συγκολλήσεως που φαίνονται εξωτερικά με γυμνό μάτι (αυλακώσεις έλλειψη διεισδύσεως υπερβολικό υλικό, έλλειψη συγκολλητικού υλικού, ρωγμές που φαίνεται εξωτερικά, εγκλωβισμός σκουριών κτλ). πίσης έλεγχος της ραφής μπορεί να γίνει, με οξέα, ραδιογραφικά με ακτίνες Χ και ακτίνες γ και υδροστατικά για τον έλεγχο συγκολληθέντων δοχείων και δεξαμενών. ΔΞ Δ Δ 5

46 Έλεγχοι συγκολλήσεων..π. Όταν εφαρμόζουμε νέες μεθόδους συγκολλήσεως ή συγκολλούμε νέα υλικά θα χρειασθεί να συγκολλήσουμε ένα άχρηστο κομμάτι (δοκίμιο), το οποίο στη συνέχεια το υποβάλλουμε σε μηχανικές δοκιμασίες για να διαπιστώσουμε αν η συγκόλληση είναι καλής ποιότητας. ι μηχανικές δοκιμασίες που υποβάλλουμε το δοκίμιο είναι δοκιμασίες κάμψεως, εφελκυσμού, διατμήσεως και σκληρότητας. Δ ΔΞ Δ 6

47 εωμετρικά μεγέθη υπολογισμού ραφών..π. Πάχος a ήκος l ικόνα.9 ικόνα.8 Δ επιφάνεια σχεδιασμού του λαιμού της ραφής A w λαμβάνεται από τη σχέση A w = a l θέση της επιφάνειας αυτής θεωρείται ότι είναι συγκεντρωμένη στη ρίζα της συγκόλλησης ΔΞ Δ 7

48 ..Π. ντοχή εσωραφών πλήρους διείσδυσης αντοχή σχεδιασμού μιας εσωραφής πλήρους διείσδυσης πρέπει να λαμβάνεται ίση με την αντοχή σχεδιασμού του ασθενέστερου από τα συνδεόμενα μέρη, με την προϋπόθεση ότι η συγκόλληση εκτελείται με κατάλληλα αναλώσιμα υλικά, με ελάχιστο όριο διαρροής και εφελκυστική αντοχή μεγαλύτερη από εκείνη του μητρικού μετάλλου. διείσδυση πάχος ραφής Δ ικόνα. ΔΞ Δ 8

49 ..Π. ντοχή εσωραφών μερικής διείσδυσης βάθος διείσδυσης αντοχή σχεδιασμού μιας εσωραφής μερικής διείσδυσης υπολογίζεται για πάχος ίσο με το βάθος ικόνα. διείσδυσης μειωμένο κατά mm. βάθος διείσδυσης Δ ικόνα. βάθος διείσδυσης ΔΞ Δ 9

50 ντοχή εσωραφών μερικής διείσδυσης..π. ι εσωραφές μερικής διείσδυσης σε συνδέσεις επιτρέπεται να υπολογίζονται ως πλήρους διείσδυσης, αν ισχύει : b+d t c & min t/5, 3mm Δ ικόνα.3 ΔΞ Δ 5

51 ατανομή τάσεων σε εσωραφές..π. ανομοιόμορφη κατανομή μπορεί να είναι σημαντική σε προβλήματα κόπωσης τάση Δ ικόνα. μέση τάση πραγματική κατανομή τάσης ΔΞ Δ 5

52 ατανομή τάσεων σε εσωραφές..π. ίναι καλή πρακτική να αποφεύγονται συγκεντρώσεις τάσεων υγκέντρωση τάσεων μαλή κατανομή τάσεων ικόνα.7 Δ Προτείνεται για μικρή διαφορά πάχους ικόνα.5 ικόνα.6 Προτείνεται για σημαντική διαφορά πάχους ικόνα.8 ΔΞ Δ 5

53 ..Π. εωμετρικά μεγέθη υπολογισμού εξωραφών ς ενεργό μήκος l μιας εξωραφής πρέπει να λαμβάνεται το μήκος, στο οποίο η εξωραφή διαθέτει το πλήρες πάχος της. ο μήκος αυτό μπορεί να θεωρηθεί ίσο με το συνολικό μήκος της ραφής μείον δύο φορές το ενεργό πάχος της a. ν η ραφή διαθέτει το πλήρες πάχος της καθ όλο το μήκος εφαρμογής της, συμπεριλαμβανομένης της αρχής και του πέρατος, δε χρειάζεται να γίνει απομείωση του ενεργού μήκους εξαιτίας της αρχής ή του πέρατός της. πίσης δεν πρέπει να σχεδιάζονται για τη μεταφορά φορτίου εξωραφές, με ενεργό μήκος μικρότερο από 3 mm ή μικρότερο από 6 φορές το πάχος τους, το μεγαλύτερο από τα δύο. ΔΞ Δ Δ 53

54 ..Π. εωμετρικά μεγέθη υπολογισμού ραφών ο ενεργό πάχος a εξωραφής πρέπει να λαμβάνεται ίσο με το ύψος του μεγαλύτερου τριγώνου (όχι απαραίτητα ισοσκελούς), εγγεγραμμένου στις επιφάνειες των ελασμάτων που τήκονται και την επιφάνεια της ραφής, μετρούμενο κάθετα στην εξωτερική πλευρά του. Δ ΔΞ Δ 5

55 ..Π. εωμετρικά μεγέθη υπολογισμού ραφών ια τον προσδιορισμό της αντοχής σχεδιασμού μιας εξωραφής βαθειάς διείσδυσης, μπορεί να λαμβάνεται υπόψη το επαυξημένο πάχος ραφής με την προϋπόθεση ότι προκαταρκτικές δοκιμές αποδεικνύουν ότι η απαιτούμενη διείσδυση μπορεί να επιτευχθεί αξιόπιστα. Δ ΔΞ Δ 55

56 υνιστώσες τάσεων σε εξωραφές..π. σ =σ ορθή τάση κάθετα στον άξονα της ραφής σ =σ ορθή τάση παράλληλα στον άξονα της ραφής (αμελείται) τ =τ διατμητική τάση κάθετα στον άξονα της ραφής τ =τ Δ διατμητική τάση παράλληλα στον άξονα της ραφής ικόνα.9 ΔΞ Δ 56

57 έθοδος συνιστωσών για τον υπολογισμό αντοχής εξωραφών..π. αντοχή σχεδιασμού της εξωραφής θεωρείται επαρκής όταν πληρούνται και τα δύο επόμενα κριτήρια: f u β w Δ σ & γ M σ τ τ u 3 βw f u f γ M ονομαστική εφελκυστική αντοχή του ασθενέστερου από τα συνδεόμενα μέρη συντελεστής συσχέτισης ΔΞ Δ 57

58 ..Π. Δ ΔΞ Δ 58 υντελεστής συσχέτισης έθοδος συνιστωσών για τον υπολογισμό αντοχής εξωραφών

59 ..Π. αντοχή της συγκόλλησης θεωρείται ίση προς τη διατμητική της αντοχή, ανεξάρτητα από τη διεύθυνση της δρώσας δύναμης. Δεδομένου ότι η συγκόλληση είναι ασθενέστερη σε καθαρή διάτμηση, η μέθοδος αυτή δίνει πάντοτε αποτελέσματα υπέρ της ασφαλείας. F w,ed F w,rd f vw.d Δ πλοποιημένη μέθοδος (μέσης τάσης) για τον υπολογισμό αντοχής εξωραφών F w,ed F w,rd δύναμη σχεδιασμού της συγκόλλησης ανά μονάδα μήκους αντοχή σχεδιασμού της συγκόλλησης ανά μονάδα μήκους F w,rd = f vw.d a αντοχή σχεδιασμού σε διάτμηση της συγκόλλησης f vw.d β f 3 u w γ M ΔΞ Δ 59

60 ..Π. υγκολλήσεις μεγάλου μήκους ε εξωραφές μεγάλου μήκους L i η αντοχή σχεδιασμού της ραφής πρέπει να πολλαπλασιάζεται με ένα μειωτικό συντελεστή β Lw, με τον οποίο λαμβάνεται υπόψη η μη ομοιόμορφη κατανομή των τάσεων κατά μήκος της. Δ β Lw ικόνα.3. Li.. 5 α ΔΞ Δ 6

61 ..Π. ικόνες. ως.3: ατάλογος αναφορών εικόνων λικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. ε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος προβείτε σε επικοινωνία με τη ονάδα λοποίησης νοικτών καδημαϊκών αθημάτων. Δ ΔΞ Δ 6

62 Χρηματοδότηση ο παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. ο έργο «νοικτά καδημαϊκά αθήματα..π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. ο έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του πιχειρησιακού Προγράμματος «κπαίδευση και Δια Βίου άθηση» και συγχρηματοδοτείται από την υρωπαϊκή Ένωση (υρωπαϊκό οινωνικό αμείο) και από εθνικούς πόρους.