1 Назначение и описание колонны коробчатого сечения и условия на ее приемку и изготовления
 Скачать 2.93 Mb.
|
|
. Расчетная часть .1 Расчет режима сварки Режимы сварки под флюсом имеют основные и дополнительные параметры. К основным относят: ток, его род и полярность, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки, скорость сварки. Дополнительные параметры режима - вылет электродной проволоки, состав и строение флюса (плотность, размеры частиц), положение изделия и электрода при сварке. Критерием оптимального выбора режимов служит максимальная производительность процесса сварки при условии получения требуемых геометрических размеров поперечного сечения шва, регламентированных ГОСТ 14771-76 и достаточно низких потерь металла на угар и разбрызгивания. Выбор режима сварки зависит от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. К основным параметрам режима сварки относятся: ) сила сварочного тока (Iсв, А); ) напряжение на дуге (Uс,В); ) диаметр электродной проволоки (d эл, мм); ) вылет электрода (Lэл, мм); ) скорость сварки (Vс, м/ч). Произведем расчет режимов сварки: Определяем расчетную длину проплавления по формуле: Hp=(0,4÷1,1)K (1) где, К-катет шва, мм. К=4 мм=0,75*4 мм=3 мм. Площадь поперечного сечения шва за один проход принимаем:н=26 г/см3 Определяем диаметр электродной проволоки по формуле: эл=4√hp±0.05 hp (2) эл=4√12мм+0,05 * 4 =1,8+0,5мм=2,3 мм Принимаем среднее значение диаметра электродной проволоки dэл=2,3 мм. Производим расчет скорости сварки по формуле: υсв =Кv(hp1.75 / ℓ3.36) (3) ℓ=К√2 где Кv - коэффициент, учитывающий скорость сварки; ℓ-ширина шва, мм. Кv=1120 ℓ=12*√2=16,8 мм; υсв =1120*(121 /16,83 мм)=33,6 м/ч. Принимаем скорость сварки 34 м/ч. Определяем силу сварочного тока по формуле: св=Ki (hp1.31 /ℓ1.07) (5) где Ki - коэффициент, учитывающий плотность ток принятые числовые значения=460св=460*(122 /16,81 )=234,6 А Принимаем силу сварочного тока - 234 А Определяем напряжение сварочной дуги по формуле:св=16+0,05*Iсв св=16+0,05*234А=27,7 В Принимаем Uсв=27,7 В Определяем вылет электродной проволоки по формуле: ℓэл=10*dэл ±2*dэл (6) ℓэл=10*2,3+2*2,3=41,1мм+3,2мм=44,3 мм ℓэл=10*2,3 - 2*2,3=32,2мм-3,2мм=29 мм Определяем скорость подачи электродной проволоки по формуле: Υэл=0,53*Iсв/dэл+6,94*10-4(Iсв/dэл3) (7) эл =0,53*235/2,3+6,94*10-4 (235/2,3-4)=58,7 м/ч Принимаем υэл =59 м/ч Определяем оптимальный расход подачи флюсы по формуле: =3,3*10-3 *Iсв0,75 (8) =3,3*10-3 *2351=0,7 л/мин. Штучное время определяется по формуле: Тшт=(Тнш*L+Тви)К1-n (9) где Тшт - время, связанное со швом, мин- длина шва, м. Тви - время связанное с изделием, мин. К - коэффициент, учитывающий условия работы Принятые числовые значения символов Тви = 0,7 мин.= 1,600 мм. Тнш =11мин. К1-n = 1,2 Тшт=(11*1,600+0,7)1,2=21,9 мин Определяем норму времени на сварку изделия по формуле: Нвр = Тшт +Тпз/n (10) где Тпз - подготовительно - заключительное время, мин.- количество изделий, шт. Тпз =10200 мин= 600 шт Нвр = 21,9+10200/600=38,9 мин. Для различных методов сварки норма Нэ(кг) электродов и электродной проволоки определяется произведением удельной норм расхода qэ (кг/м) на длину шва L (м). Нэ=qэ*ℓ,кг (11) Нэ=0,46*1,600=0,736 кг Удельную норму расходов материалов определяем по формуле: э=Кр*mn (12) где, Кр - коэффициент расхода, учитывающий потери электродной проволоки;- масса наплавленного металла, кг/м.э=1,15*0,4=0,46 Массу наплавленного металла определяем по формуле: mn = ρ*Fн*10-3, кг/м (13) где ρ - плотность наплавленного металла шва, г/см3 ; ρ=7,8 Fн - площадь поперечного сечения, 2 мм Принятые числовые значения Кр=1,15.= 7,8*51,7*10-3=0,4кг/м Определяем основное время сварки по формуле: = Fн*ρ*60/Iсв*αн (14) где αн - коэффициент наплавки, г/А*ч.= 51,7*7.8*60/235*8=8.4мин = 823,68 Расчет массы наплавленного металла = FL (15) 8 = 0,9*129,6*7,85 = 915,6 (г);общ = 2215,6 + 915,6 = 2131,22 (кг) = 130 (г). .2 Разработка технологического процесса изготовления сварной балки
.3 Оформление технологической документации на изготовление колонны коробчатого сечения, указанно в приложении 2 .4 Расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность колонны коробчатого сечения Подбор сечения. Наименьшая высота определяется: =Rl/(fn/ l) (16) =расчетное сопротивление Для стали 10ХСНД=2400 кгс=12м=1200см =0,6 см= 2400*1200/(1,2/600)=144см=1440мм Приняв =0,7 будем иметь для верхнего пояса относительно высоты балкиост= 1,3 (17) тр=Mx (18) тр=2860000/(2400*0.7)=1702опт = 1,3 =69см=690 мм Выбираем hст= 65смст=12 (19)ст=0,6 * 12=13731 ≈13700 б=hст/2 (20) б=1702*65/2=55315 ≈55300 Площадь верхнего пояса: в.п=(Jб - Jст) (21) в.п= (55300-13700) / (2)=14,8 Для нижнего пояса н.п= Mx/R (22) н.п= 2860000/2400=1191 б= Wн.п*hст/2 (23) б= 1191*65/2=38707,5 ≈38708 н.п= (Jб - Jст) (24) н.п=(38708- 13700) / (2)=11,8 Применяем сечения балки, верхний пояс 200 х 10мм, нижний пояс 150х10мм, стенка 650х6мм. = Fв.п+ Fн.п+Fст (25) =20*1+15*1+65*0,6=74 ∆y= [(Fв.п- Fст)*(hст/2+ /2)]/F (26) ∆y =(20-15)*33/79=2,2 см Проверка общей устойчивости. [8,4ḈEJyh1/(Jб )]=1,35 (27) [0,43-0,065](2n-1)h (28)= Jв.п/ Jy (29) = 1300/1584=0.82 =hст+/2+/2 (30) =65+1/2+1/2=66 см=29.3-0,5=28,5 см [0.43-0.065 (2*0.82-1)*66=17.9 .5*29.3+17.9=3.25 см =Y∑b /3 (31) =1.26 (25)/3=22.8 [(Jв.п*Jн.п * Jy)+0.04Jk]/Jy (32) [(1300*282*66*66/1584)+0.04*22.6]/1584=841 [8.4*1.35*2.1* 1584*28.5/ (51457 * 2400)] 3.25=0.72 /(1.1Wxв.п) (33) /(1,1*0,72*1756)=2013 кгс Проверка устойчивости балки Расчетную вертикальную нагрузку от края определим без учета коэффициента =n =1,1*8,7=10,7 тс Для первого отсека нагрузка. А=P(5.125+3.625+0.125)/6=1.48p=1.48*10.5=17.8тс=1.02A (34)=1.02*17.8=18.2 тс=1.03A*0.875 (35)=1.03*17.8*0.875=16.1тс*м *hв.п/Jx (36) *29.3/51457=0.91тс ,47тс/(hст) (37) ,2/(0,6*65)= 0,47 тс/hст=1,2/0,65=1,85>0.8 Так как a/hст> 0.8 и ≠0 то проверку производим дважды, причем в формуле принимаем для принимаем расчетную высоту стенки. y=2*28.3=56.6см=2.25 * 65=3.6 (38) .92 = 3.92 тс/см Где .75 + (0.245*1.6)/2=3.92 при 0,5 a =0.5*120/65=0.9 y=3.6 (1.25+ 0.95) (39) (1.25+ 0.95) = 1.3 тс Для третьего отсека: A=P (1.775+3.275)/6=10.3*0.832=8.7 тс=1.02*8.7=8.9 тс=1.03A*2.725=1.03*8.7*2.725=24.5 тс*м 2450*29,3/51457=1,39 тс ,47 тс ,9/(0,6*65) = 0,23 тс Проверка, так же как и для первого отсека, должна производиться дважды. Критические напряжения остаются те же. Первая проверка: .35<0.9 Вторая проверка: ,35<0.9 Сечения ребер жесткости принимаем 65х6 см По данным справочников :/ =65/6; 11<15 Проверка поясных швов. Поясные швы толщиной hш=6мм выполнены автоматом (β=1) (2βhш) (42) (2,1*0,6)=284кгс< 1500 кгс Проверка опорных ребер. Торцовые опорные ребра имеют сечение 150х8мм. /(15*0.8)=1950 кгс<3200 кгс Проверяем устойчивость опорной стойки.ст=15*0.8+15*0.6=21=0.8 * 13=225 .26см ,5hp=65/3.26=20 (43) /3.26=20 .97 /(2*0.6*64)=1148 кгс <2100 кгс Толщина швов прикрепления торцового ребра к стенке hш=6см, сварка ручная. Расчетная длина шва: -1=64 см /(2*0,6*64)=304 кгс< 1500 кгс Проверка прогиба. Для определения прогиба принимаем наибольшее напряжение, возникающее от нормативной вертикальной нагрузки: /l=l/(hn*1.1)=2095*600 (67*1.2*1.1)=1/800<1/600 . Контроль качества сборки и сварки .1 Выбор метода контроля качества сварных соединений, колонны коробчатого сечения Для проверки качества сварных соединений колонны коробчатого сечения был выбран приемочный контроль сварочных соединений. Проводится с целью предупреждения несоответствия качества сварного шва (наплавки) и сварного соединения, выполненных при изготовлении сварных конструкций и при исправлении дефектов требованиям и правил, стандартов, техусловий, нормативнотехнической документации, рабочих чертежей и др. Контроль на этом этапе включает в себя: ) неразрушающий контроль (физические методы); ) контроль с разрушением (лабораторные методы). Контроль качества сварных соединений конструкций надлежит осуществлять методами, указанными в таблице 12 Таблица 12 - Контроль качества сварных соединений и конструкций
Трещины всех видов и размеров в швах сварных соединений конструкций не допускаются и должны быть устранены с последующей заваркой и контролем. По внешнему виду качество сварных соединений конструкций должно удовлетворять требованиям таблице 13. Таблица 13 - Качество сварных соединений и конструкций по внешнему виду
Контроль швов сварных соединений конструкций неразрушающими методами следует проводить после исправления недопустимых дефектов, обнаруженных внешним осмотром. Контролю должны подлежать преимущественно места с признаками дефектов и участки пересечения швов. Длина контрольного участка должна быть не менее 100 мм. По результатам радиографического контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять требованиям таблицы 14. Таблица 14 - Результаты радиографического контроля
По результатам ультразвукового контроля швы сварных соединений конструкций должны удовлетворять всем требованиям. В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С до минус 65 °С включительно а также конструкций, рассчитанных на выносливость, допускаются внутренние дефекты, эквивалентная площадь которых не превышает половины значений допустимой оценочной площади. При этом наименьшую поисковую площадь необходимо уменьшать в два раза. Расстояние между дефектами должны быть не менее удвоенной длины оценочного участка. В соединениях, доступных сварке с двух сторон, а также в соединениях на подкладках суммарная площадь дефектов на оценочном участке не должна превышать 5% площади продольного сечения сварного шва на этом участке. В соединениях без подкладок, доступных сварке только с одной стороны, суммарная площадь всех дефектов на оценочном участке не должна превышать 10% площади продольного сечения сварного шва на этом участке. В случае обнаружения недопустимого дефекта следует выявить его фактическую длину, дефект исправить и вновь проконтролировать. При повторном выявлении дефекта контролю подлежит все сварное соединение. Контроль непроницаемости швов сварных соединений следует, как правило, производить пузырьковым или капиллярным методами в соответствии с ГОСТ 3242-79 (под непроницаемостью следует понимать способность соединения не пропускать воду или другие жидкости). Величина разрежения при пузырьковом методе должна быть не менее 2500 Па (250 мм вод. ст.). Продолжительность контроля капиллярным методом должна быть не менее 4 ч при положительной и менее 8 ч при отрицательной температуре окружающего воздуха. Контроль герметичности (под герметичностью следует понимать способность соединения не пропускать газообразные вещества) швов сварных соединений следует, как правило, производить пузырьковым методом в соответствии с ГОСТ 3242-79. Сварные соединения, контролируемые при отрицательной температуре окружающего воздуха, следует просушивать нагревом до полного удаления замерзшей воды. Механические испытания контрольных образцов проводят при наличии требований в чертежах КМ к показателям прочности, пластичности и вязкости металла шва и зоны термического влияния сварного соединения. Требования к контрольным образцам и их сварке аналогичны требованиям к пробным образцам (см. пп. 8.4, 8.7). Число контрольных образцов при механических испытаниях должно быть не менее: на статическое растяжение стыкового соединения - 2; на статическое растяжение металла шва стыкового, углового и таврового соединений - по 3; на статический изгиб стыкового соединения - 2; на ударный изгиб металла шва и зоны термического влияния стыкового соединения - 3; тип образца и места надрезов должны быть указаны в чертежах КМ; на твердость (НВ) металла шва и зоны термического влияния сварного соединения низколегированной стали (не менее чем в четырех точках) - 1. Металлографические исследования макрошлифов швов сварных соединений следует проводить в соответствии с ГОСТ 10243-75*. Обнаруженные в результате контрольных испытаний недопустимые дефекты необходимо устранить, а участки шва с недопустимыми дефектами вновь заварить и проконтролировать. Дефектные участки сварных швов надлежит, как правило, удалять одним из способов: механизированной зачисткой (абразивным инструментом) или механизированной рубкой. Допускается удаление дефектов сварных соединений ручной кислородной резкой или воздушно-дуговой поверхностной резкой при обязательной последующей зачистке поверхности реза абразивным инструментом на глубину 1-2 мм с удалением выступов и наплывов. Все ожоги поверхности основного металла сварочной дугой следует зачищать абразивным инструментом на глубину 0,5-0,7 мм. При удалении механизированной зачисткой (абразивным инструментом) дефектов сварных соединений, корня шва и прихваток риски на поверхности металла необходимо направлять вдоль сварного соединения: при зачистке мест установки начальных и выводных планок - вдоль торцевых кромок свариваемых элементов конструкций; при удалении усиления шва - под углом 40-50 ° к оси шва. Ослабление сечения при обработке сварных соединений (углубление в основной металл) не должно превышать 3% толщины свариваемого элемента, но не более 1 мм. При удалении поверхностных дефектов с торца шва абразивным инструментом без последующей подварки допускается углубляться с уклоном не более 0,05 на свободной кромке в толщину металла на 0,02 ширины спариваемого элемента, но не более чем на 8 мм с каждой стороны. При этом суммарное ослабление сечения (с учетом допустимого ослабления по толщине) не должно превышать 5 %. После обработки торцов швов необходимо притупить острые грани. Исправление сварных соединений зачеканкой не допускается. Остаточные деформации конструкций, возникшие после монтажной сварки, необходимо устранять термическим или термомеханическим воздействием в соответствии с требованиями п. 4.2. Методы и объемы неразрушающего контроля элементов монтируемых конструкций приведены в дополнительных правилах разд. 4. .2 Выбор оборудования для контроля качества колонны коробчатого сечения Для своей двутавровой балки я выбрал Ультразвуковой дефектоскоп А1212 MАСТЕР. |
а - сечение стержня; б - схема кондуктора. Сборку заканчивают установкой нижнего пояса. Сварку поясных швов осуществляют после завершения сборки и ведут наклонным электродом без поворота в положение «в лодочку». Это объясняется тем, что для колонны коробчатого сечения подрез у поясного шва менее опасен, поскольку в колоннах коробчатого сечения сосредоточенные силы