Стыковые соединения занимают наибольшую долю в общем объеме сварных конструкций. При производстве стыковых соединений используют различные способы сварки (ручную дуговую, автоматическую под флюсом, в углекислом газе, стыковую контактную, трением, электрошлаковую, электронно-лучевую) и разные конструкционные стали различной толщины.
Заметная доля при изготовлении сварных конструкций мостов, кранов, тележек подвижного состава, различных строительных сооружений и транспортных средств отводится соединениям внахлестку. Соединения такого типа обладают, как правило, сильной концентрацией напряжений и поэтому оценка их сопротивления усталости имеет особо важное значение.


Сварные соединения при статической нагрузке часто равнопрочны основному металлу, потому что усиление шва увеличивает поперечное сечение элемента, а концентраторы напряжений не проявляются в столь резкой форме, как эти имеет место при циклических или ударных нагрузках. Прочность соединений при переменных нагрузках, как правило, оказывается пониженной по сравнению с основным металлом. Причиной снижения прочности являются наличие неблагоприятных сварочных остаточных напряжений и концентраторов напряжений, создаваемых формой соединения и технологическими дефектами.
Соединения встык по сравнению с другими типами соединений обладают повышенной прочностью, характеризуются менее резким изменением геометрической формы и меньшей концентрацией напряжений. По усталости стыковых соединений имеется большое количество экспериментальных данных. Наиболее типичные результаты исследований усталости соединений с поперечными швами встык, выполненных на протяжении последних 20 лет, и приводятся в табл. 8 (рис. 34 и 35). В сводную таблицу включены значения пределов выносливости основного металла и стыковых соединения различных конструкционных сталей (с пределом прочности в широком интервале - σ_в=42÷82 кгс/мм²). Соединения выполнены ручной дуговой, автоматической под флюсом, полуавтоматической в углекислом газе и электрошлаковой сваркой. Размер сечения плоских и цилиндрических образцов и элементов варьируется в пределах от 5×30 мм (лабораторные образцы) до весьма крупных элементов - валы диаметров 150 и 200 мм и пластины сечением 200×200 мм.



Предел выносливости стыковых соединений в исходном состоянии, сваренных различными способами на малоуглеродистых сталях, составляет 40-64% (табл. 8) предела выносливости основного металла.
В еще большей мере снижается прочность стыковых соединений для низколегированных и среднелегированных сталей.
Сопротивление усталости необработанных стыковых соединений низколегированных сталей практически не зависит от режима автоматической сварки и сварочных материалов (электродной проволоки и флюса) [35].
При выполнении стыковых соединений прежде всего стремятся обеспечить полный провар и получить металл с необходимыми механическими свойствами, без сварочных дефектов. Внешней форме шва обычно уделяется меньшее внимание. Вместе с тем прочность стыковых соединений в значительной степени определяется формой и внешними размерами сварного шва. Особенно резкое понижение прочности отмечается для тех соединений, в которых усиление шва выполнено с резким переходом к основному металлу, вследствие чего создается значительная концентрация напряжений.
Так, если образцы из соединения, выполненного электрошлаковой сваркой на мягкой стали, с хорошим профилем усиления шва имели предел выносливости 20 кгс/мм² [228], то при неблагоприятном профиле усиления шва (в результате несовпадения медных ползунов) предел выносливости образцов составил всего лишь 11 кгс/мм² (рис. 36), т.е. понизился на 45% (см. табл. 8).


Таблица очень большая. Ещё не доделал.