BÀI 2: TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN CỦA MỐI HÀN

ứng suất cho phép của mối hàn: Khi tính toán các mối hàn trong các kết cấu bằng kim loại có hai phương pháp xác định ứng suất cho phép: Phương pháp thứ nhất: ứng suất cho phép trong mố

BÀI 2: TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN CỦA MỐI HÀN

I MỤC TIÊU CỦA BÀI:

- Nắm được ứng suất của mối hàn, tiêu chí đánh giá độ bền của mối hàn.

- Tính được độ bền của mối hàn giáp mối, mối hàn góc và mối hàn tổng hợp.

- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng

II Nội dung bài

1 Tính toán mối hàn giáp mối

a ứng suất cho phép của mối hàn:

Khi tính toán các mối hàn trong các kết cấu bằng kim loại có hai

phương pháp xác định ứng suất cho phép:

Phương pháp thứ nhất: ứng suất cho phép trong mối hàn lấy bằng trị số cho sẵn (trong bảng) dựa theo sức bền tính toán của mối hàn Cách này chủ yếu dùng trong xây dựng và các công trình công nghiệp.

Phương pháp thứ hai: ứng suất cho phép của mối hàn được xác định theo một tỷ lệ với ứng suất cho phép của kim loại cơ bản Về phương diện công nghệ thì phương pháp này là đủ chính xác, bởi vì khi hàn thì cơ tính của kim loại mối hàn phụ thuộc nhiều vào cơ tính của kim loại cơ bản.

Để xác định ứng suất cho phép của mối hàn người ta chia mối hàn làm hai nhóm:

+ Nhóm 1: Gồm những mối hàn được thực hiện bằng hàn tự động, bán tự động hay hàn hồ quang tay với que hàn chất lượng cao N42A và N50A.

+ Nhóm 2: Gồm những mối hàn được thực hiện bằng hàn hồ quang tay với que hàn chất lượng thường.

- Ứng suất cho phép của mối hàn được xác định theo bảng sau:

Ví dụ: Thép CT-3 có ứng suất cho phép [ σ ]k = 16kN/cm2 Vậy ứng suất cho phép ở mối hàn sẽ là:

- Khi hàn bằng que hàn N 42A thì:

[ σ ]’k = [ σ ]’n = [ σ ]k = 16 kN/cm2.[ τ ]’ = 0,65 [ σ ]k = 10 kN/cm2

- Khi hàn bằng que hàn N 42 thì:

[ σ ]’k = 0,9 16 = 14,4 kN/cm2.[ σ ]’n = [ σ ]k = 16 kN/cm2

[ τ ]’ = 0,60 [ σ ]k = 9,6 kN/cm2

b Tiêu chí tính toán độ bền của mối hàn

• Khi tính toán độ bền của kết cấu hàn cần phải lưu ý sao cho liên kết hàn phải có độ bền ngang với kim loại cơ bản của các phần tử của kết cấu trong mọi điều kiện làm việc cũng như tải trọng tác động (tải trọng tĩnh hay động …)

• Trong kết cấu hàn thì phần yếu nhất của kết cấu là khu vực mối hàn

và vùng ảnh hưởng nhiệt Vì vậy việc áp dụng công nghệ hợp lý để nâng cao chất lượng của mối hàn là rất quan trọng.

• Cơ tính của kết cấu hàn phụ thuộc vào hình dáng hợp lý của kết cấu Khi thiết kế mối hàn đúng và sử dụng phương pháp hàn hợp lý,

chọn phương pháp gia công cơ và nhiệt luyện kết cấu hàn thích hợp thì cơ tính của kết cấu sẽ tăng.

• Trong kết cấu hàn có độ bền đồng đều giữa kim loại cơ bản và mối hàn sẽ đạt được yêu cầu tiết kiệm (vì tận dụng tối đa tuổi thọ của các phần tử trong kết cấu) Độ bền của mối hàn kém sẽ giảm khả năng chịu tả của toàn bộ kết cấu và không cho phép sử dụng triệt để tiết diện làm việc của các bộ phận.

c Tính toán độ bền đối với mối hàn giáp mối

Khi có liên kết hàn giáp mối chịu tác dụng của ngoại lực thì theo thiết kế nó có thể chịu được một ứng lực cho phép là:

- Khi chịu lực kéo

F – là diện tích tiết diện ngang của phần tử xét (cm2)

W – Mô duyn chống uốn của tiết diện ngang (cm3)

b

Tương tự như trên ta tính được ứng lực cho phép của mối

S – chiều dày của tấm kim loại cơ bản (cm)

L – chiều dài tính toán của mối hàn (cm) (L = Lthực - 2S)

Điều kiện bền sẽ là: σ’ ≤ [ σ ]’

σ’ = FPNếu lực tác dụng lên mối hàn nơi xung yếu là P thì ứng suất phát sinh ở mối hàn sẽ là:

• Ví dụ 1 Tính ứng lực cho phép của mối hàn trong liên

kết hàn giáp mối biết vật liệu cơ bản là thép C – 3 có

• [ σ ] k = 16kN/cm 2 , S = 5mm, L = 300mm.

• Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng thường.

Ví dụ 2: Cho mối hàn giáp mối như hình vẽ Biết lực

kéo N=260KN , ,[Ϭ] =28KN/cm 2 , chiều dày S = 8mm

Hãy xác định chiều rộng của tấm ghép để kết cấu đảm bảo điều kiện bền?

S

B

N F

• Bài tập 1 Tính ứng lực cho phép của mối hàn trong

liên kết hàn giáp mối biết vật liệu cơ bản là thép CT – 3

có [ σ ] k = 20kN/cm 2 , S = 4mm, L = 250mm.

• Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng thường

Bài tập 2 Tính ứng lực cho phép của mối hàn trong liên kết hàn giáp mối biết vật liệu cơ bản là thép CT có [ σ ] k

= 22kN/cm 2 , S = 6mm, L = 350mm.

Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng cao

• Bài tập 3 Xác định chiều dài của mối hàn trong liên

kết hàn giáp mối để liên kết chịu được ứng lực là

• N = 250 kN Biết: vật liệu cơ bản là thép C – 3 có

• [ σ ]k = 16kN/cm2, S = 5mm Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng cao

Bài tập 4 Xác định chiều dài của mối hàn trong liên kết hàn giáp mối để liên kết chịu được ứng lực là

N = 300 kN Biết: vật liệu cơ bản là thép CT – 3 có

[ σ ]k = 20kN/cm2, S = 6mm Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng thường

Bài tập 5: Cho mối hàn giáp mối như hình vẽ:

Biết rằng lực kéo N=260 KN,[Ϭ] =28 KN/cm2, Vật liệu có

S = 8 mm, α= 600 Hãy xác định chiều rộng của tấm ghép

để kết cấu đảm bảo điều kiện bền

Khi chịu lực tác dụng thì trong liên kết hàn góc sẽ chịu cả ứng suất pháp và ứng suất cắt

Song độ bền cắt nhỏ hơn nên chỉ cần kiểm nghiệm theo ứng suất cắt Do đó ứng lực cho phép sẽ được tính là:

N’ = [ τ ]’ h L (kN)

ở đây:h L = F (cm2)

L – là chiều dài mối hàn

h – là chiều cao mối hàn

K – là cạnh mối hàn thường lấy bằng chiều dầy vật hàn

Vậy: N' = [ τ ]’ 0,7 K L (kN)

• Ví dụ 1: Tính ứng lực cho phép của mối hàn trong liên

kết hàn góc.

• Biết vật liệu cơ bản là thép C – 3 có [ σ ]k = 16kN/cm2,

• S = 5mm, L = 300mm

• Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng thường

Ví dụ 2: Cho kết cấu chịu lực như hình vẽ:

Biết lực kéo N = 450KN, = 28KN/cm2, B = 260mm Viết công thức kiểm nghiệm độ bền mối hàn và xác định bề dày của tấm ghép để kết cấu đảm bảo điều kiện bền?

[ ]τ h

2.h.B

N

Giải:Theo thuyết bền ta có công thức kiểm nghiệm độ bền mối hàn:

Trong đó: τ là ứng suất tiếp.

là ứng suất tiếp giới hạn

h là chiều dày tính toán của mối hàn góc.[ ]τ h

Đây là mối hàn chồng nên để đảm bảo điều kiện bền thì biểu thức sau phải thoả mãn:

0 2.h.26

N

cm

48 ,

0 28 2.26.0,65.

450

• BT.1 Tính ứng lực cho phép của mối hàn trong liên

kết hàn góc biết vật liệu cơ bản là thép C T– 3 có [ σ ] k

= 20kN/cm 2 , S = 5mm, L = 350mm.

• Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng cao

BT.2 Tính ứng lực cho phép của mối hàn trong liên kết hàn góc biết vật liệu cơ bản là thép C T– 3 có [ σ ] k =

20kN/cm 2 , S = 6mm, L = 300mm.

Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng thường

• Bài tập 3 Xác định chiều dài của mối hàn trong liên

kết hàn góc để liên kết chịu được ứng lực là

• N = 250 kN Biết: vật liệu cơ bản là thép C – 3 có

• [ σ ]k = 16kN/cm2, S = 5mm Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng cao

Bài tập 4 Xác định chiều dài của mối hàn trong liên kết hàn góc để liên kết chịu được ứng lực là

N = 300 kN Biết: vật liệu cơ bản là thép CT – 3 có

[ σ ]k = 20kN/cm2, S = 6mm Mối hàn được thực hiện với que hàn chất lượng thường

3 Tính toán mối hàn tổng hợp

* TH1: Đối với chi tiết đối xứngTrong một liên kết tổ hợp thì ta chỉ việc tính theo nguyên tắc cộng tác dụng

• Khi hàn các chi tiết bất đối xứng lên một tấm phẳng (như thanh thép góc) thì ta cần bố trí các đường hàn sao cho lực tác dụng (kéo hay nén) đi qua mặt trung tâm của thanh

thép góc, lực không phân bố đều nhau sang hai phía nên

cũng có nghĩa là các đường hàn dọc ở hai phía có chiều

dài không bằng nhau

Sơ đồ liên kết tổ hợp các mối hàn đối với chi tiết bất đối xứng

* TH2: Đối với chi tiết bất đối xứng

• Ví dụ: Cho liên kết hàn như hình vẽ: thanh thép góc

• BT 1 Cho liên kết hàn như hình vẽ: thanh thép góc loại

90 x 90 x 7.

• Vật liệu là thép CT: Có [ σ ]k = 16 kN/cm2; cho mối hàn L2

có K = 10mm và [ τ ]’ = 12 kN/cm2 Tính chiều dài mối hàn

để kết cấu có tuổi thọ tối ưu

L3

L2

Thép goc 90X90X7

• BT2: Cho liên kết hàn như hình vẽ: thanh thép góc

• BT3: Cho liên kết hàn như hình vẽ: thanh thép góc

1.5 An toàn lao động – vệ sinh phân xưởng

+ An toàn lao động: Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong suốt quá trình học tập

+ Vệ sinh phân xưởng:

- Thu dọn thiết bị, dụng cụ

- Vệ sinh phân xưởng

- Nhắc nhở nhiệm vụ cho bài học sau