Lektion i Teknik 1, avsnitt Löd- och Svetsförband

Lödförband

Vi kommer inte att prata lödförband i denna kurs. Lödning fungerar i princip på samma sätt som vid limning. Skillnaden är att man istället för lim använder ett smält material, LOD. Detta material värms och smälter, sugs sedan in i mellanrummet mellan plattorna som skall sammanfogas. Denna sugeffekt kallas för kapillärverkan. Lodet ger en fog som hållfasthetsmässigt är relativ stark, dock inte som vid svetsning.

All beräkning sker på samma sätt som vid limning.

Svetsförband

 

Svetsning bygger på att materialet som skall hopfogas smälts med hjälp av en varm gaslåga. Ibland smälter man ihop materialet utan att tillföra nytt material, men ofta tillförs material under själva svetsförloppet. Det tillförda materialet har samma egenskaper som det gamla, vilket gör att hållfastheten nästan blir lika hög som från början.

 

Vid hoppfogning av två stålbitar så måste bitarnas kontaktytor förberedas inför svetsningen. Denna förberedelse görs så att det tillförda materialet skall få plats. Man pratar här bl.a. om V och X-fogar.

Vi skall dock inte behandla denna typ av svetsning. Istället skall vi nedan behandla s.k. kälsvetsar och hur man kan beräkna skjuvning och möjlig kraft i dessa förband.

 

 

Se länken här till höger för bild.

 

När det gäller kälsvetsar är det svetsens längd och det s.k. a-måttet som har betydelse. Se länkarna här till höger.

 

Exempel:

 

Vi ska börja med att dimensionera längden på ett kälsvets­förband. Figuren visar en plåt som svetsats fast i en annan plåt. Konstruktionen skall klara 5 ton. Skjuvkraften i svetsfogen blir:

 

F=9,81*5 000 dvs ca 50 000 (N) (ekv 1)

 

Tvärsnittet varierar alltid men vi antar att tvärsnittet är en likbent triangel med kateten lika med plåttjockleken, i detta fall 5 mm. Men det är inte fogens yta mot detaljerna som räknas vid skjuvning utan det är den minsta arean, dvs den som går genom fogens mitt. Svetsens s.k. a-mått.

I vårt fall blir a =5*roten ur (2)/ 2 = 3,54 mm.

 

För tydligare förklaring, se länk till höger

 

Om svetsfogens längd antas till L erhålls den skjuvade arean:

 

A=2* a * L (2 fogar)

 

Skjuvspänningen erhålles enligt:

t = F/A (ekv 2) där A=2 * a * L (ekv 3)

 

Hållfastheten vid skjuvning blir då:

 

0,6*Re/säkerhetsfaktorn ns

 

Om stålet har sträckgränsen 300 N/mm2 och säkerhets­faktorn är 2,0 erhålles:

 

ttill =0,6*300/2,0 =90 N/mm2

 

Enligt ekv 1 ovan är F = 50 000 N, vilket innebär att man från ekv 2 ovan kan beräkna A = F/t =50 000/90 = 555,56 mm2.

 

Från ekv 3 löser man nu ut L enligt L=A/(2*a) = 555,56/(2*3,54) =78,47 mm

 

Slutsats:

Det behövs två svetsfogar med vardera 90 mm längd.

 

Ofta är a-måttet angivet i förväg (på ritningar etc), varför man inte behöver räkna fram detta värdet. Nedanstående övningar har därför ett direkt angivet a-mått.

 

 

 

 

 

OBS! a-mått som beskrivs här nedan till vänster kräver kunskap om Pythagoras sats.

 

Länken här ger en matematisk redovisning med bilder och figurer. Även ett genomräknat exempel.

 

Det kan kanske vara lite svårt att förstå, men kommer inom snar framtid att finnas med i matematikkursen.

Lycka till !


åter

OBS! att vi i exemplet här till vänster räknar med siffror. Du kan testa att först enbart använda bokstäver för att lösa problemet.. Titta sedan på denna länk för att se hur man kan göra om allt är känt utom kraften.

 

Kälsvets

 

Nedanstående bild visar två plåtar som har sammanfogats med en s.k. kälsvets.

 

När det s.k. svetsförbandet utsätts för en dragkraft, F, kommer kälsvetsen att behöva ta upp denna kraft. Det sker genom att båda svetsarna håller emot lika mycket.

Om svetsarna kommer att gå sönder så sker detta p.g.a. av skjuvspänning och brottet kommer att ske i en yta som har minst area.

 

Räkneuppgifter

 

31a

En platt stång har svetsats mot en plåt med två kälsvetsar. Svetsfogarnas a-­mått är 10 mm och svetsmaterialets sträckgräns år 320 N/mm2. Svetsförbandet ska klara en skjuvkraft på 50 000 N. Beräkna svetsfogarnas längd om säkerhetsfaktorn är 2,0.

32a

Två plåtar har svetsats samman enligt figuren. Materialets sträckgräns år 320 N/mm2 och säkerhetsfaktom väljs till 2,0. Vilken kraft kan belasta förbandet? Fogens a-mått = 10 mm.