Chơng liên kết Hàn 2.1 Khái niệm chung 2.1.1 Nguyên lý hàn - Dùng que hàn vật hàn làm cực để sinh hồ quang - Nhiệt độ cao hồ quang làm chảy que hàn vật hàn - Khi kim loại chảy phân tử kết hợp chặt chẽ lại với - Nguồn điện : xoay chiều chiều, U < 65V Hình 2.1 - Que hàn thờng làm thép hợp kim loại E42 hàn thép CT3 E50 hàn thép hợp kim thép cờng độ cao 2.1.2 Phân loại mối hàn - Hàn đối đầu: (hình a) - Hàn góc: (hình b) Hình 2-2a Hình 2-2b 2.1.3.Cờng độ tính toán mối hàn Cờng độ tính toán mối hàn phụ thuộc vào loại mối hàn, trạng thái ứng suất, phơng pháp kiểm tra chất lợng, que hàn, vật liệu vật hàn, điều kiện làm việc Cờng độ tính toán mối hàn Rh (daN/cm2) Chú thích : Cờng độ tính cho bảng dới ứng với hệ số điều kiện làm việc m =1 Loại mối Ký CT3 Trạng thái ứng suất hàn hiệu E42 h - Nén Rn 2100 - Kéo: + kiểm tra phơng pháp tiên tiến Rkh Hàn 2100 h + kiểm tra phơng pháp thông thờng đối đầu 1800 Rk h - Cắt 1300 Rc h Hàn góc - Cắt 1500 Rg 2.2 Cấu tạo tính toán mối hàn đối đầu 2.2.1.Mối hàn chịu lực dọc i u thng: Hình 2-3a Hình 2-3b N = F Rkh ( N - lực kéo) h N = F Rnh ( N - lực nén) h Chữ nhật : Fh = h Lh Lh = L - 10mm i u xiờn: dựng ng hn thng khụng chu lc: 2.2.2.Mối hàn chịu mômen uốn chịu cắt Hình 2-4 Kiẻm tra ứng suất pháp: M k = W (+ ) Rkh , h M n = Wh( ) Rnh h L2h với t/d Fh chữ nhật : Wh = Wh = M 6M nên : = W = Rkh hLh h (+) (-) Kiểm tra /s tiếp: = Q Sc R ch Jh bc , với Jh mo men quán tính Fh trục X Tiết diện chữ nhật nên: Q Q = = Rch Fh h Lh ( điểm kiểm tra có ứng suất pháp ứng suất tiếp lớn đờng hàn) 2.2.3.Mối hàn đồng thời chịu M, N, Q - Cho phép kiểm tra riêng loại ứng suất - Tính ứng suất nội lực - Tính ứng suất tổng cộng ( điểm chịu kéo nén lớn đờng hàn ) ứng suất pháp: k = M + N Rkh n = M + N Rnh ứng suất tiếp : = Q R ch Ví dụ 1: Kiểm tra mối hàn đối đầu cho hình vẽ Cho biết P = 50kN, Rkh = 1800 daN/cm2, Rch = 1300 daN/cm2, m = 0,85 Giải: - Là đờng hàn đối đầu, xác định Fh chọn hệ trục XOY nh hình vẽ - Nội lực: N = Px = P cos45o = 35 kN () Q = Py = P sin45o = 35 kN ( ) M = 0,2 Py = 0,2.35 = kNm () - ứng suất : N = N 35.10 = = 184 daN / cm Fh 1.19 M 6.7.10 = = 1163 daN / cm M = Wh 1.19 Q = Hình 2-5 Q 35.10 = = 276 daN/cm2 Fh 1.19 - Tổng hợp ứng suất kiẻm tra: max = N + M < m Rkh , thay số: max = 184 + 1163 = 1347 daN/cm2 < 0,85.1800 = 1530 daN/cm2 max = 276 daN/cm2 < 0,85.1300 = 1105 daN/cm2 2.3 Cấu tạo tính toán mối hàn góc: 2.3.1 Mối hàn chịu lực dọc lực cắt - Khi chịu lực dọc N lực cắt Q, đờng hàn sinh ứng suất tiếp mặt phẳng phá hoại đợc coi phân bố Mối hàn loại thờng gặp số dạng liên kết sau: + Liên kết chồng dùng ghép: = N N h = Rg Fh hh l h Trong đó: N - Lực dọc tính toán Rgh- Cờng độ tính toán mối hàn góc Hình 2-6 lh- Tổng chiều dài đờng hàn phía liên kết + Liên kết thép định hình thép bản: Hình 2-7 - Kiểm tra đờng hàn l1 l2 nh sau: Lực N1 N2 lực dọc N sinh ra: Trong đó: N1 = N e2 e1 + e N1 = N e1 e1 + e N1 + N = N ứng suất đờng hàn thoả mãn điều kiện: = N1 e2 h = N Rg Fh1 e1 + e Fh1 N2 e1 h = N Rg Fh e1 + e Fh Fh1 = l h1 hh = Với: Fh = l h hh + Liên kết đỡ với cột: Hình 2-8 - Giả thiết mối hàn bị phá hoại mặt phẳng 45o - Mặt phẳng phá hoại mặt ghềnh, giả thiết phẳng để tính - Trong mối hàn sinh ứng suất tiếp đợc tính nh sau: + Khi có lực dọc N: + Khi có lực cắt Q: N N N = = R gh Fh h Lh 0,7hh Lh Q Q Q Q = = = R gh Fh h Lh 0,7 hh Lh N = + Khi có lực cắt Q lực dọc N: max = N + Q R g h 2.3.2.Mối hàn chịu mômen uốn M Hình 2-9a Trờng hợp Mặt phẳng tác dụng M tiết diện tính toán mối hàn M = Hình 2-9b Trờng hợp Mặt phẳng tác dụng M // tiết diện tính toán mối hàn M y max R gh Jh M = Jh : momen quán tính Fh M J hp rmax Rgh Momen q/t cực Jh= Jxh +Jyh 2.3.3.Tính mối hàn đồng thời chịu M, N, Q - Tính ứng suất nội lực - Tính ứng suất tổng cộng max = N + Q + M Rgh Ví dụ : Kiểm tra mối hàn cho hình vẽ Biết = 0,7, hh = 10mm (hàn hai bên), h Rg = 1500 daN/cm2, m = 0,85 Giải Hình 2-10 - Là dờng hàn chọn hệ trục XOY nh hình vẽ - Nội lực: N = 240 - 300.0,7 = 30 kN góc, xác điịnh Fh () Q = 300.0,7 = 210 kN ( ) M = 0,08.240 = 19,20 kNm () - ứng suất : N = N 30.10 = = 73,9 daN/cm2 Fh 2.0,7.29 Q 210.10 = Q = = 517,2 daN/cm2 Fh 2.0,7.29 M 6.19,20.10 = M = = 978,4 daN/cm2 Wh 2.0,7.29 - Tổng hợp ứng suất (tại điểm B có ứng suất lớn nhất): Hình 2-11 Q + ( N + M ) < m Rgh , thay số: max = max = 517,2 + (978,4 + 73,9) = 1173 daN/cm2 < 0,85.1500 = 1275 daN/cm2 Ví dụ 3: Kiểm tra mối hàn cho hình vẽ Biết = 0,7, hh =10mm, Rgh = 1500 daN/cm2, m = M = 41,15 KNm, Q = 320 KN, hàn hai bên Giải: Hình 2-11 - Là đờng hàn góc, xác định Fh chọn hệ trục XOY nh hình vẽ, tính đặc trng hình học Fh : (cho đờng hàn) Fh = 23,4 0,7 + 2.10 0,7 = 30,38 cm2 Syoh = 23,4 0,7 (0,7 / 2) + 2.10 0,7 (5+0,7) = 85,53 cm3 xc = S hy o Fh = 85,53 = 2,81 cm 30,38 23,4 22 Jx = 10,7 10 = 2551 cm4 12 12 0,7 10 Jyh = 23.4.0,7( 2,81 0,35) + 23,4 + 2.0,7 + 2.10.0,7( 5,7 2,81) = 333,4 cm4 12 12 h Jph = 2551 + 333,4 = 2884,4 cm4 rA = (10,7 2,81) + 11,7 = 14,1 cm -ứng suất : (hàn bên) M = Q = M J hp rA = 41,15.10 14,1 = 1005 daN/cm2 2.2884,4 Q 320.10 = = 526 daN/cm2 Fh 2.30,38 - Tổng ứng suất : Chọn góc nh hình vẽ, đó: 10,7 2,81 = 0,560 14,1 11,7 = 0,830 sin = 14,1 cos = Hình 2-12 Mx = M sin = 1005.0,830 = 834 daN/cm2 My = M cos = 1005.0,560 = 563 daN/cm2 max = ( Mx + Q + My )2 = 834 + ( 526 + 563) = 1371 daN/cm2 < Rgh =1500 daN/cm2 Bài tập Xác định lực P để liên kết không bị phá hoại Cho biết : hh = 10mm, = 0,7; h Rg = 1500 daN/cm2, m = (hàn bên) Giải: Hình 2-13 - Nội lực: N = Px = Pcos = 0,7P kN () Q = Py = Psin = 0,7P kN () M = 0,2 Py - 0,1 Px = 0,07P kNm ( ) 0,7 P.10 = 2,631 P daN/cm2 N = 2.0,7.19 10 Q = M = max = 0,7 P.10 = 2,631 P daN/cm2 2.0,7.19 6.0,07.10 2.0,7.19 = 8,310 P daN/cm2 Q + ( N + M ) = P 2,6312 + ( 2,631 + 8,310) 1500 daN/cm2 Do P 133,45 kN Bài tập : Kiểm tra liên kết cho hình dới Cho biết P = 20kN, Rkh = 1800 daN/cm2 m = 0,9 Rch = 1300 daN/cm2 Giải: Hình 2-14 - Nội lực : N = 1,5P = 30 kN () Q = P = 20 kN () M = 0,25P - 0,1.1,5P = 0,1P = kNm ( [...]... 0,7P (kN) ( ) M = 0,1.2P = 0,2P (kNm) () - ứng suất: N 1,3P.10 2 = = 4,89 ( daN / cm 2 ) 2. 0,7.19 Q = 0,7 P.10 2 = 2, 63 (daN / cm 2 ) 2. 0,7.19 M = 0 ,2 P.10 4 = 23 ,94 (daN / cm 2 ) 2 2.0,7.19 Hình 2- 20 - Tổng hợp ứng suất: max = (4,89 + 23 ,74) 2 + 2, 63 2 P = 28 ,75 P 28 ,75P 1500 vậy P 52, 17 kN Bài 6 Kiểm tra liên kết sau, cho P = 163 KN, Rkh = Rnh = 21 00daN/cm2, Rch = 1300 daN/cm2, m = 0,85 - Nội lực... = 1300 daN/cm2, m = 0,85 - Nội lực : N = 163kN () Q = 163 () M = 0,2P - 0,1P = 0,1P = 16,3 kNm ( ... 40 cm2 Syo = 1 .20 .0,5 +2. 1.10.5 = 110 cm3 xo = S hy = o Fh 110 = 2, 75 cm 40 20 13 22 20 + 10 + 1.10.10,5 .2 = 10 = 28 73,3 cm Jx = 12 12 12 12 h h y J = 20 rA = 10 13 + 1 .20 .2, 75 + 2. 1 +... Fh = 85,53 = 2, 81 cm 30,38 23 ,4 22 Jx = 10,7 10 = 25 51 cm4 12 12 0,7 10 Jyh = 23 .4.0,7( 2, 81 0,35) + 23 ,4 + 2. 0,7 + 2. 10.0,7( 5,7 2, 81) = 333,4 cm4 12 12 h Jph = 25 51 + 333,4 = 28 84,4 cm4 rA... = 73,9 daN/cm2 Fh 2. 0,7 .29 Q 21 0.10 = Q = = 517 ,2 daN/cm2 Fh 2. 0,7 .29 M 6.19 ,20 .10 = M = = 978,4 daN/cm2 Wh 2. 0,7 .29 - Tổng hợp ứng suất (tại điểm B có ứng suất lớn nhất): Hình 2- 11 Q + ( N +