курсовая раскрой металла двутавр. Дипломный проект Можаров. 1. 1 Характеристика заданной сварной конструкции
 Скачать 0.49 Mb.
|
|
1. Общая часть 1.1 Характеристика заданной сварной конструкции Основное назначение сварных балок – это их использованиев качестве металлических стальных конструкций для создания каркасов быстровозводимых зданий. Сварные балки применяются также и в межэтажных перекрытиях, стойках, эстакадах, подкрановых балках, покрытиях, рабочих площадках, мостах и в прочих металлических конструкциях. Особенно эффективное использование сварных балок в качестве многопролётных конструкциях огромных промышленных цехов и комплексов, и в прочих сооружениях. Сварные двутавровые профили нашли применение в машиностроении и строительстве, а тавровые пролёты - в судостроении. При изготовлении их мелкими партиями заводы вынуждены использовать примитивную малопроизводительную оснастку, и такие профили обходятся сравнительно дорого. Серийное производство сварных профилей в поточных линиях или автоматических станах, выполняющих весь цикл производства двутавра, позволяет поднять производительность труда и снизить стоимость балок. Большие специализированные заводы ориентированы на крупносерийное производство для крупных заказчиков, для этих целей они используют автоматизированные методы сваривания. Такие поточные линии могут оснащаться либо автоматизированными установками непрерывного действия, либо рядом специализированных приспособлений и установок, последовательно выполняющих отдельные операции при условии комплексной механизации всего технологического процесса. Наиболее широкое применение имеет двутавровый профиль с поясными швами, выполняемыми обычно сварочными автоматами под флюсом.Двутавр собирают из трех листовых элементов. При их заготовке, помимо правки, резки и зачистки кромок, часто предусматривают сборочную и сварочную операции для получения листового элемента требуемой длины и ширины. В этом случае к стыковым соединениям предъявляется требование полного и надежного проплавления с хорошим формированием усиления шва. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изм | Лист | N° докум. | Подп. | Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Балки - конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Балки двутаврового сечения используют, когда нагрузка приложена в вертикальной плоскости. Применяют при сооружении пролетных строений, перекрытий, мостов, при изготовлении кранов, металлических опор, эстакад и иных решетчатых конструкций. Двутавр – это металлическая балка (изделие), имеющее Н-образное сечение. Такая форма металлического бруса наиболее выгодна: с одной стороны, снижается подверженность изгибу, с другой – уменьшается вес металлоконструкции. Изготовляется стальная балка из низколегированной углеродистой стали).Двутавризображен на рисунке 1.  а) б) Рисунок 1 – Сварная (а)горячекатаная и (б)двутавровая балка Преимущества использования сварных балок: - снижение массы конструкций сварного двутавра до 35% по сравнению с горячекатаным за счет оптимального подбора составного сечения стальной балки; возможность применения в сечении сварной балки разных типов сталей полок и стенок (бистальная балка) наиболее напряженные участки балки изготавливаются из стали повышенной прочности, а наименее напряженные — из малоуглеродистой стали, позволяет снизить стоимость балки; возможность изготовления несимметричных, переменных, составных сечений стального двутавра, дает снижение веса конструкции до 10%; минимализация отходов на 25% за счет изготовления сварной балки требуемой длины; | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | 9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изм | Лист | N° докум. | Подп. | Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - использование сварных балок позволяет: разнообразить архитектуру сооружений, увеличить широту пролета зданий, уменьшить вес несущих конструкций, повысить рентабельность проектов. Типы сварных швов: Т8, Т3 Сварная балка выпускается высотой (Н) от 200 до 3000 мм, толщина листа (t,s) от 8 до 50 мм, ширина полки 200-800 мм Сварные балки изготавливаются длиной от 3 до 12 м. Допускается изготовление балок длиной до 16.5 м. Расчетный вес указывается с точностью +/- 3 %. Окончательный вес определяется по факту изготовления. 1.2 Обоснование выбора марки стали сварной конструкции Виды нестандартных балок: Перфорированная балка (облегченная балка с «окнами» в стенке с сохранением всех механических параметров). Балка переменного сечения (балка с изменением высоты стенки вдоль длины). Разнополочная балка (балка с различной шириной полок). Усиленная балка (балка, усиленная ребрами жесткости). Крановая балка. При изготовлении сварной балки используется лист марки стали Ст3пс Ст3сп Ст3сп5 09Г2С 09Г2С-12 10-15ХСНД. Характеристика выбранного материала по химическому составу механическим и технологическим свойствам. Остаточные напряжения в конструкции балки могут быть очень велики в последующем применении крана могут вызвать серьезные проблемы, вплоть до внезапного разрушения крана. Выявить эти напряжения на стадии производства крана и на готовом изделии практически невозможно. Такая ситуация может возникнуть и у известных и опытных производителей кранов по элементарным причинам «кривые руки» либо бракованный металл. Коробчатое сечение позволяет отказаться от применения раскосов дающих горизонтальную жесткость пролетному строению, что немало важно при больших пролетах крана. Немало важен для некоторых производств и внешний вид крана, который лучше при такой конструкции. Номенклатура материала применяемого для изготовления крана унифицирована и применяется в широком спектре грузоподъемности и пролета крана. Лист необходимый для изготовления, это более дешевый прокат на | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | 10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изм | Лист | N° докум. | Подп. | Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| настоящий момент по сравнению с сортовым прокатом. Сортовой прокат, а особенно балки 24М, 30М, 36М, 45М не всегда есть в наличии на металлобазах, в случае если требуется сталь 09Г2С применяемая в изделиях с рабочей температурой окружающей среды от -40 да +40. Сечение типа короб более универсален, чем двутавр и позволяет оптимально расходовать материал, уменьшая или увеличивая толщину в нулевой зоне и на периферийных участках в зоне максимальных напряжений. Характеристика свариваемости стали. Для выбора материала сварной конструкции в первую очередь руководствуются такой характеристикой металла, как свариваемость. Под свариваемостью материалов понимается комплексная технологическая характеристика металла или сплава, которая отражает их реакцию на процесс сварки и показывает пригодность данного материала для получения надежного сварного соединения. Свариваемость определяется в первую очередь механическими испытаниями сварных швов на разрыв, изгиб, ударную вязкость и, кроме того, способностью материалов без образования трещин и значительного изменения свойств выдерживать быстрый нагрев до температуры плавления, значительное тепловое расширение, быстрое охлаждение и усадку при этом. Например, сталь должна обладать запасом вязкости при местных нагревах и высоких напряжениях и не быть склонной к хрупкому разрушению без проведения термической обработки. В некоторых случаях для определения свариваемости проводят специальные испытания сварных соединений в условиях, соответствующих реальным условиям их эксплуатации. Помимо сварных образцов испытывают и несварные образцы основного металла, применяя термическую обработку, чтобы воспроизвести изменение свойств материала аналогично происходящему во время нагревания при сварке. Испытание материалов на свариваемость необходимо при разработке. Свариваемость стали может быть определена также по содержанию химических | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | 11 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изм | Лист | N° докум. | Подп. | Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| элементов (С, Mo, V, Ni, Cr, Mn), влияющих на ее механические свойства. В этом случае пользуются эмпирической формулой, определяющей эквивалент углерода Сэкв: Сэкв = C + Mn/20 + Ni/15 + (Cr + Mo + V)/10, где Mn, Ni, Cr, Mo, V, С — содержание элементов в стали в весовых процентах по данным химического анализа. Для ручной дуговой, автоматической и полуавтоматической сварки эквивалент углерода не должен превышать 0,45%. При этом соотношении не обнаружено склонности стали к образованию горячих трещин. Если Сэкв более 0,45%, то для предотвращения образования трещин и закалочных структур применяют предварительный и сопутствующий подогрев и последующую термическую обработку. При сварке металлов малых толщин допускается предельное содержание Сэкв 0,55% без применения термической обработки. Свариваемость стали ухудшают примеси серы и фосфора, содержание которых свыше 0,035 и 0,04% соответственно повышает склонность к образованию трещин. По свариваемости стали подразделяют на: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо свариваемые (Приложение А). Сплав марки стали Ст3сп содержит: углерода - 0,9-1%, кремния - 0,05-0,17%, марганца - 0,4-0,65%, никеля, хрома - до 0,3% , серы и фосфора - до 0,05 и 0,04% соответственно. Сэкв = 0,9 + 0,5/20 + 0,3/15 + (0,3 + 0,05)/10 =0,23 Из уравнения видно, что сталь хорошо сваривается и не дает трещин, не требует предварительного нагрева. Для изготовления типовых и стандартных сварных конструкций чаще всего используются стали различных марок. Сталь марки Ст3сп - малоуглеродистая конструкция обыкновенного качества, (поставляется с гарантируемыми химическими и механическими свойствами), хорошо сваривается без ограничений, не дает закалочных структур. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | | Лист | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | 12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Изм | Лист | N° докум. | Подп. | Дата | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей. Высокая механическая устойчивость к деформациям позволяет с успехом применять листовой прокат данной марки стали. В работе для изготовления балки применяется сталь марки Ст3сп низкоуглеродистая, относится к группе хорошо свариваемых. Углерода в ней до 0,25 % , марганца 0,5% , кремния 0,35%. Таблица 1. Разновидности некоторых сталей
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||