Îmbinări sudate cu piese suprapuse
a. cusătură frontală, b. cusături laterale l aterale
pieselor or asamb asamblate late în unghi Îmbinări sudate ale piesel
Aşezarea pieselor în vederea sudării
Transmiterea Transmiterea eforturilor eforturilor prin cusăturile de colţ sau în relief
colţ întrerupte Sudu Su duri ri de colţ întrerupte
L0 min( 0,75 ,75b;0,7 b;0,75b1 ),L ),L1 min( 16t; 16t1; 200mm ), L2 min(1 in(12t; 12t1 ; 0,25b; 200 mm)
CRESTĂ ĂTURI sunt cusături colţ realizate în găuri circular SUDURI ÎN CREST sunt cusături de colţ realizate circularee sau alungite
d 4t1 lw =2l +π d - a Sudurile de colţ în găuri sunt sunt recom recomand andat atee numai numai pentru pentru a trans transmit mitee eforturi de forfecare sau pentru a evita voalarea sau separarea pieselor suprapuse. SUDURI ÎN GĂURI UMPLUTE CU SUDURĂ (în buşon) se utilizează pentru trans transmi mite tere reaa unui unui efort efort de forfec forfecar are, e, pentru pentru împie împiedic dicar area ea voalării sau evitarea separării pie pieselo selorr supr supraapuse puse sau sau pentru tru soli solida dari riza zarrea componentelor elementelor metalice compuse. Aceste suduri nu se folosesc pentru pentru prelu preluar area ea efortu eforturil rilor or de întind întinder ere. e. Diametrele găurilor cir circula culare re sunt sunt cu cel cel puţin 8mm 8mm mai mai mari mari decâ decât t grosimile pieselor în care sunt realizate. Grosimea sudurilor în gaură este egală cu grosim grosimea ea piesei piesei,, pentru pentru grosi grosimi mi de până la 16mm 16mm şi min (jumătate din grosimea grosimea piesei; piesei; 16mm 16mm)) pentr pentru u grosimi grosimi ce depăşesc 16mm.
Sudurra se numeşte cu pătrundere completă dacă fuziunea Sudu metalului de adaos şi a metalului de bază are loc pe toată grosimea caz con contr trar ar sudu sudura ra es este te cu pătru îmbinării; în caz pătrundere ndere parţi parţială ală.
Sudură cap la cap sau în adâncime
Transmiterea Transmiterea eforturilor eforturilor prin cusăturile cap la cap sau în adâncime
Dacă piesele metalice ce se îmbină au grosimi de până la 10 mm, pătrun runder derea ea co compl mpletă etă,, sudura se execută pe o pentru a asigura păt singură parte, pe ambele părţi sau se dispune sub piese o placă supo su port rt în funcţie de grosime. Pot fi utilizaţi şi el elec ectr troz ozii cu pătrundere pătru ndere adân adâncă că la pie iesse cu gr gro osi sim mi ma maii ma mari ri,, de până la 16 mm.
Suduri cap la cap fără prelucrarea prelucrarea marginilor pieselor: a,b. - suduri executate de o singură parte, c. - sudură executată din ambele părţi, d - repre reprezentare zentare simbolică
Rosturi între piese
Dacă piesele de îmbinat au grosimi diferite racordarea se face în rapo raport rt cu diferenţa grosimilor
Pen entr tru u sudar area ea pies eseelo lorr cu grosimi spo pori ritte es estte necesară prelucrarea marginilor acestora, dimensiunile fiind dependente de proc pr ocede edeul ul de su sudar daree uti utili liza zat t
Prelucra Pre lucrarea rea mar margini ginilor lor piese pieselor lor de sudat
Prelucrarea marginilor pieselor metalice cap la cap şi forme ale secţiunilor cordoanelor de sudură
Îmbinările pi pies esel elor or în formă de T
a. b. Îmbinarea pieselor dispuse în T cu suduri cap la cap: a.-în K, b.-în 1/2V
Poziţia Poziţia cusăturilor cusăturilor de sudură în timpul execuţiei poate fi: orizontală în plan orizontal şi vertical, verticală sau înclinată în plan vertical, peste cap (de plafon). Sudurile orizontale în plan vertical se execută greu şi marginile se prelucrează, ca în det.1, det.1, pentru pentru a evit evitaa scur scurger gerea ea meta metalulu luluii topit. topit.
Poziţia sudurilor în timpul execuţiei: a. - sudură sudură orizonta orizontală lă în plan vertical, b.- sudură sudură orizonta orizontală lă în plan plan orizo orizonta ntal, l, c. - sudură pest pestee cap, cap, d. - sudură plan vertic vertical. al. sudură vertical verticalăă în plan
Pozitiile principale de sudare Nottatiil iile e po pozit zitiil iilor or Obs. No conform standa standardelor. rdelor. PA PA PC PB PE PD PF PG PF PG
de
suda sud are
poziţie orizontală orizontală în jgheab orizontală pe perete vertical orizontală cu perete vertical pest pe ste e ca cap p
orizontală peste cap verticală ascendentă cap la cap verticală descendentă cap la cap verticală ascendentă colţ verticală descendentă colţ
Diverse Diverse cusături cus ături cap la cap şi în T, poziţionate pe orizontală sau verticală
Comportarea îmbinărilor suda sudate te sol solic icita itate te sta stati ticc est estee diferită de cea a meta me talu lului lui di din n pi pies esel elee as asam ambl blat atee da dato tori rită tă ne neun unif ifor ormi mită tăţi ţiii tensiunilor, prezenţei con onccen entr trat ator oril ilo or de tensi siun uni, i, efe fect ctel elor or de încr cres esta tarre, compactităţii ma maii re redus dusee pr prin in sol solid idif ific icar aree et etc. c.
Diagrame ale distribuţiei tensiu Diagrame tensiunilor nilor norma normale le şi ta tang ngen enţi ţial alee în di dife feri rite te zon zonee al alee îmbinărilor sudate: a. - sudură în adâncime, b. - sudură de colţ colţ la la piese suprapuse, c. suduri sud uri de colţ la el elem emen ente te în cr cruc uce. e.
În porţiunile de racor acorda darre a îngroşării (bombament) şi a rădăcinii sudu suduri rilo lorr în adân adânci cime me se form formea ează ză conc oncentr entrăr ării de tensiuni normale ale căror valori pot depăşi cu 60% tensiunea de explo exploatar ataree (a).
Prin prelucrarea mecanică a supra suprafeţ feţei ei cusătu cusăturii rii şi îndep îndepărt ărtar area ea îngro îngroşăr şării ii până până la nivelul pieselor metalice, comportarea la diverse solicitări se îmbunătăţeşte mult.
tensiu iuni ni apar apar şi în cazu cazull unor unor defe defeccte în Concentrările de tens cord cordon onul ul de sudură sau al uno unor nepătrunderi la rădăcină.
În figur iguraa (b) (b) este evidenţiată concentrarea substanţială a tens tensiu iuni nilo lorr norma normale le la rădăcina sudu suduri riii de colţ care îmbină elemente elemente suprapuse suprapuse,, cauzată de devi devier erea ea linii liniilo lorr de forţă care acţionează în planuri diferite. O distribuţ distribuţie ie asemănăt asemănătoare oare apare şi la îmbinările sudate în cruce (c). Rădăci Rădăcina na cusătu cusăturii rii este solicitată comp comple lexx la înti întinde ndere re şi forfecare.
Comportarea îmbinărilor cu suduri de colţ diferă după modul cum este realizată îmbinarea şi după natura solicitării. solicitării. Ruper Ruperea ea cordoa cordoanel nelor or de sudură depind depindee de poziţia sudu suduri riii în rapor aportt cu direcţia efortului.
Ruperea cusăturilor de colţ la piese suprapuse: a,b.a,b.- cusături frontale, c.c.- cusături laterale
Metalul depus în zona cusăturii are o tenacitate rid ridica icată şi în consecinţă comportarea sudurii este plastică iar redistribuirea tens ensiun iunilor ilor în secţiu efectu tull anum anumit itor or ţiune neutra tralizează efec tensiuni. ni. concentrări de tensiu Redis edistr trib ibui uirrea tensi ensiun unil ilor or nu mai mai est este posibilă în zona influenţată termic (ZIT) unde materialul poate deveni fragil şi se fisuri ri care care provoacă ruperea îmbinării . formează fisu
La piesele sudate cu grosimi ce depăşesc 15 mm se manifestă fenomenul de smulgere (desprindere) lamelară atunci când se produc tensiuni perpendiculare pe direcţia grosimii grosimii acestor acestora. a.
Ruperea prin desprinderea lamelară a îmbinărilor sudate
Ruperea prin desprinderea lamelară lamelară a îmbinărilor îmbinărilor sudate şi soluţii de eviare a acesteia
Solicitarea îmbinării
RUPEREA PIESELOR DISPUSE ÎN TE SUD SUDATE CU CUSĂTURI ÎN RELIEF SOLICITA SOLICITATE ÎN LUNGUL LUNGUL (ari riii de rupe rupere re)) ÎMBINĂRII (a Ruperea prin forfecare a
materialului de bază (modul 1)
Ruperea prin forfecare a
Solicitarea îmbinării
RUPER RUPEREA EA PIESEL PIESELOR OR DISPUS DISPUSE E ÎN TE SUDATE CU CUSĂTURI ÎN REL RELIEF SOLICITATE ÎN PLAN PER PERPENDICULAR PE PLA PLANUL (ari riii de rupe rupere re)) ÎMBINĂRII (a Ruperea prin forfecare a materialului de bază (modul 1)
Ruperea prin forfecare a materialului de bază
Solicitarea îmbinării
RUPEREA PIESELOR PLATE DISPUSE SUPRAPUS SUDATE CU CUSĂTURI ÎN RELIEF SOLICITATE ÎN LUNG LUNGUL UL ÎMBINĂRII (a (ari riii de rupere) Ruperea prin forfecare a materialului de
bază (modul 1)
Ruperea prin forfecare a materialului de
Solicitarea îmbinării
Ruperea prin forfecare a materialului de
bază (modul 1)
Ruperea prin forfecare a materialului de
RUPER UPERE EA PIES PIESEL ELOR OR DISP DISPUS USE E SUPRAPUS (PROIFIL CORNIER PE ELEMEN MENT PLAT) SUD SUDATE CU CUSĂTURI ÎN RELIEF SOLICITATE ÎN LUNGU LUNGUL L ÎMBINĂRII (a (ari riii de rupere)
RUPERE LAMELAR Ă
RECOMANDĂRI PRIVIND EVITAREA EVITAREA RUPERII LAMELARE LA MELARE
CUSĂTURI CAP LA CAP
CUSĂTURI DE COLŢ
grosimea
grosimea a = t min
3mm a 0, 7t 7tmin
lungimea lw = l - 2a 2a
lungimea lw = l - 2a lw (6a; 40mm)
CUSĂTURI CAP LA CAP/ÎN ADÂNCIME Lungimea de calcul a unui cordon de sudură este lungimea sa reală redusă cu de două ori grosimea teoretică (cratere finale) pentru a ţine seama de faptul că extr extremi emităţ tăţile ile cordonului au în general o penetrare restul ul cusăturii şi o secţiune secţiune diferită diferită de rest Lungimea de calcul se ia egală cu lungimea efectivă în cazul când ambele extremităţi sunt sunt real realiz izat atee cu piese piese de prel prelun ungi gire re Lungimea cusăturii
lw = l - 2a 2a
Grosimea cusăturii a = t min
CUSĂTURI CAP LA CAP/ÎN ADÂNCIME
Pentru
II
0:
CUSĂTURI CAP LA CAP/ÎN ADÂNCIME
Rezistenţa de calcul a sudurilor cap la cap se stab stabil ileş eştte după după cum cusăturile sunt sunt cu pătrunder pătrunderee completă completă sau parţială. parţială. ,
Sudurile cu pă pătr trun unde dere re co comp mple letă tă asigură continuitatea metalului din piese pe toată grosimea acestora. Dacă metalul de adaos din cordonul de sudură are aceleaşi caracteristici caracteristici mecanice cu metalul de bază, verificate prin încercarea la tracţiune pe epruveta integral sudată, nu mai este necesară verificarea rezistenţei deoarece secţiunea pies piesei ei est este reconstituită în drept dreptul ul cusăturii. cusăturii. Rezistenţa unei cusături cap la cap cu pătru pătrunder nderee parţi parţială ală se determină ca în cazul unei suduri de colţ cu penetraţie mare adoptând pentru grosimea grosimea sudurii sudurii valoare valoareaa nominală nominală redusă redusă cu 2mm
CUSĂTURI CAP LA CAP /ÎN ADÂNCIME
Aria
efectivă
Îmbinare cu pătrundere completă
Aria
efectivă
Îmbinare cu pătrundere parţială
Îmbinare cu sudură a pieselor aşezate în T
a. pătrundere completă,
b. pătrundere parţială
anom, 1 + anom, 2 t
a1 = anom,1 - 2m 2mm
cnom min ( t / 5; 3 3m mm )
a2 = anom,2 - 2m 2mm
CUSĂTURI CUSĂ TURI DE COL COLŢ/ÎN Ţ/ÎN RELIEF Cusăturile de colţ pot avea secţiunea secţiunea transv transversal ersalăă dreaptă,c dreaptă,con onve vexă xă sau concavă în funcţie de tipul tipul elec electr trod odulu ului. i. Aria efectivă[
Grosimea de calcul reprez triunghiul dreptunghic dreptunghic reprezintă intă înălţime înălţimeaa în triunghiul isoscel înscris în secţiunea secţiunea transv transversal ersalăă a cusăturii
Figura 4.7. Geometria îmbinarii sudate de colt a1 – grosimea practica; a 2 – grosimea de calcul
CUSĂTURI CUSĂ TURI DE COLŢ/ÎN COLŢ/ÎN RELIEF
Grosimea cusăturii de sudură 3mm a 0, 7tmin
Lungimea cusăturii de sudură lw = l - 2a 2a lw (6a; 40mm)
CUSĂTURI CUSĂ TURI DE COLŢ/ÎN COLŢ/ÎN RELIEF Când Când sudu sudurra este este realizată prin prin proc proced edeu eull auto automa matt cu arc arc min(1,, 2a; 2a; a + 2mm 2mm)) acop acoper erit it sub sub flux flux,, a = min(1
La sudarea cornierelor şi a profilelor se admite îngroşarea cu 20% a sudur uduril ilo or aşezate ezate la muchia muchia (coto (cotorul) rul) acesto acestora ra::
a1
0, 7tmin ; tmin = min ( t1 , t2 )
a2
0, 85t1 ; t1 < t 2
a2
0, 7t2 ; t2 < t 1
consid ider erăă egal egalăă cu Lungimea de calcul a cordonului de colţ col ţ se cons lungimea totală a sudurii, inclusiv întoarcerile de la extremităţ i, i, în toat toatee locu locuril rilee unde unde această întoarcer întoarceree este posibilă în acelaşi plan.
CUSĂTURI CUSĂ TURI DE COL COLŢ/ÎN Ţ/ÎN RELIEF
Pentru
II
0
:
CUSĂTURI CUSĂ TURI DE COL CO LŢ/ÎN RELIEF Verificare aplicând metoda direcţională care ţine seama de starea complexă de solicitare şi care cons consid ider erăă că ruperea se produce în secţiunea de gros grosim imee minimă datorit rită sol solicitării rii de forfe forfecar caree (pla (planu null bise bisect ctor or al secţi sau plan planul ul cţiunii unii cusă cusătu turi riii de sudură sau rezistent).
σ L2 + 3 ( τ L2 + τ I2I )
şi
f u βw γ M2
σ L 0.9
σ;L =
Fσ L a l w
;
τL =
f u γ M2
F τ L a lw
τ II =
Fτ II a l w
unde : valoarea nominală a rezistenţei la rupere prin întindere a materialului - f u este valoarea piesei cele mai slabe din îmbinare, rupere a metalului metalului depus depus şi ceaa - βw este un factor de corelare între rezistenţa la rupere bază: β 0.8 pentru oţel S235, metalu metalului lui de bază: w - γ M2 este coeficient parţial t parţial de siguranţă pentru îmbinări sudate γ M2 = 1.25
Metoda simplificată de verificare are la bază rezultate experiment experimentale ale potrivit potrivit cărora cord cordoa oane nele le late latera rale le de sudură solicitate rezistă cel mai mai puţin. Constă în verif erific icar area ea tutur tuturor or cusăturilor de colţ (frontale, laterale sau oblice) ca şi cum ar fi supus puse numa umai la tensiun iuni τ I I.
F w,Ed F w,Rd unde: - F w,Ed este efortul ce solicită cusătura, - F w,Rd este efortul capabil la forfecare al cusăturii, pe unitatea de lungime, dat de relaţia:
Fw,Rd =a fvw ,d -
f vw,d este rezistenţa rezistenţa de calcul calcu l la forfecare a sudurii:
fvw,d =
fu
3
βw γ M2
SOLICITARE Întindere Forfecare
Încovoiere Încovoiere Răsucire
Întindere
Întindere Forfecare
Încovoiere
TENSIUNI ÎN CUSĂTURA DE SUDURĂ
SUDURI ÎN CRESTĂTURĂ Efortul capabil F w,Rd al unei suduri în gaură este dată de relaţia: relaţia:
F w,Rd = Aw fvw,d = Aw
fu
3
βw γ M2
unde Aw este aria de calcul a sudurii, egală cu aria găurii.
Îmbina nare re prin prin supr suprapu apune nere re,, cu cusături de colţ laterale şi 1. Îmbi frontale, solicitată de un un efort efort axial axial 3mm a 0,7tmin tmin =min t,t1 lw =2( =2(b- a)+s
lw 6a lw 40mm
τ= unde: - f vw,d
este rezistenţa rezistenţa de calcul la forfecare a sudurii:
fvw,d =
fu
3
βw γ M2
- βw 0.8 pentru piese din oţel S235 - γ M2 = 1.25
N E d N Ed = f vw,d Aw a lw
2. Îmbi Îmbina nare re prin prin supr suprapune apunere re cu cord cordoan oanee de colţ laterale şi frontale, solicitată la moment încovoietor şi forţă rţă tăietoare în planul îmbinării
Tensiunea de forfecare din moment:
τM =
M Ed dmax I w,y +I w,z
unde: - I w,y ,I w,z sunt momentele de ineţie ale tuturor cusăturilor de colţ în raport cu axele y şi z, - dmax este distanţa maximă GA.
Componentele tensiunii de forfecare τ Mo = τ M sinα
τ
după axele y-y şi z-z z-z :
M
τ Mv = τ M cosα
Tensiunea de forfecare din forţă tăietoare τ
V
=
VE d Aw
=
VE d a(2l w,1 +l w,2 )
În final, se verifică rezultanta rezultanta tensiunilor în punctul A: τ rez = τ
2 Mo
+ (τ Mv + τ VEd ) 2
12
f vw ,d
cu f vw,d rezistenţa de calcul la forfecare a sudurii:
fvw,d =
fu
3
βw γ M2
mbinare cu cusătură în adân adânci cime me solicitată la mome moment nt 3. Îmbi încovoietor, forţ forţăă axia axială lă şi forţă forţă tăie tăieto toar aree în plan planul ul îmbinării
Cusătura de sudu sudurră execut ecutat atăă cu pătr pătrun unde dere re comp comple letă tă,, având caracteristicile caracteristicile geometrice geometrice a şi l w , se verifică cu relaţiile următoare :
f y N Ed M Ed σ= + Aw Ws γ M0
f y N Ed 6M Ed σ= + 2 a lw a lw γ M0 M0
sau
VEd f y 3 τ= γ M0 Aw
fy / 3 VEd τ= a lw γ M0
sau
σec = σ + 3τ 3τ 2
2
f y γ M0
II
0
