Детали для изготовления сварных конструкций кратко

Обновлено: 04.07.2024

Изучение сущности сварной конструкции – металлической конструкции, части которой соединены при помощи сварки, клёпки либо других способов соединения. Ознакомление с видами производства сварных металлических конструкций. Определение свариваемости стали.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	25.01.2015
Размер файла	867,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

В данном курсовом проекте мною были применены навыки по выбору подходящей для конструкции марки стали, определению типов сварных швов, способов сварки, расчёту режимов, выбору и разработке приспособлений и сварочного оборудования.

Сварные металлические конструкции - это конструкции, которые производятся при помощи сварки. Без сварных конструкций невозможно представить строительство зданий, возведение мостов, машиностроение и другие отрасли промышленности.В виде сварных конструкций изготовляется примерно 95% всех стальных конструкций.

Сварные конструкции имеют ряд преимуществ перед клепаными: экономия металла (10--20%) в результате более полного использования сечения и меньшего веса соединит, элементов; меньшая стоимость (благодаря индустриальности изготовления, применению относительно недорогого оборудования); плотность (герметичность) сварных швов, что особенно важно для резервуаров, трубопроводов и гидротехнических сооружений. К недостаткам сварных конструкций следует отнести развитие сварочных напряжений и деформаций как временных (в процессе сварки), так и остаточных. Правильно выбранная технология сварки и ряд специальных мероприятий позволяют изготавливать сварные конструкции достаточно высокого качества.

Повышение механических свойств зоны термического влияния достигается применением рациональных методов сварки, термической и механической обработкой конструкций после сварки. При правильно выбранном технологическом процессе металл шва равнопрочен с основным металлом. Изготовление сварных конструкций осуществляется главным образом дуговой автоматической, полуавтоматической и ручной сваркой плавящимся электродом. Элементы большой толщины (30--50 мм и более) рекомендуется сваривать электрошлаковой сваркой. Ручную сварку применяют при изготовлении конструкций, швы которых имеют относительно малую протяженность и различные направления.

Сварные конструкции выделяются огромным разнообразием изделий. По методу получения заготовок они бывают литосварными, кованосварными, штампосварными и листовыми конструкциями.

Есть ещё один вид классификации сварных конструкций - по целевому назначению. Так, например, бывают судовые, авиационные, вагонные и другие виды конструкций в виде балок, колонн, решетчатых, оболочных, корпусных транспортных конструкций, деталей машин или приборов.

Производство сварных металлических конструкций может быть единичным, серийным и массовым. При единичном производстве каждый раз осуществляется изготовление конструкций, отличающихся по размерам и формам от предыдущих. При таком производстве отсутствует специализация рабочих мест, поскольку их приходится постоянно перестраивать. Сборка изделий производится с помощью специальных инструментов и приспособлений.

Серийное производство предполагает изготовление аналогичных изделий сериями или партиями. В нём на каждом рабочем месте выполняются определённые сборочные операции с помощью специализированных приспособлений строго определённого предназначения.

В ходе массового производства выпускаются изделия одного ассортимента в течение длительного периода. Как правило, это очень востребованные на рынке детали. В этом сегменте бизнеса обязательно должна соблюдаться технология производства сварных конструкций, а также строгое соответствие всех выпускаемых конструкций стандартным типоразмерам.

В период подготовки к сварке металлические заготовки могут подвергаться различным операциям - правке, очистке и подготовке поверхности, разметке и маркировке, резке, гибке, штамповке и механической обработке, что предполагает наличие специального оборудования.

Исходя из всего выше сказанного можно сделать вывод что производство сварных конструкций это весьма сложное и ответственное дело к которому необходимо подходить со всей ответственностью. И данный курсовой проект готовит к такой работе.

1. Технологический раздел

1.1 Описание сварной конструкции

Заданием данного курсового проекта является разработка технологического процесса на изготовление центрально сжатой колонны с профилем поперечного сечения состоящего из швеллеров с полками расположенными внутрь сечения. Колонна - это вертикальный элемент передающий нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент и воспринимающий усилие сжатия. Чертёж колонны с указанием размеров приведён дальше.Высота стойки колонный по условию 2,2 метра. Программа выпуска 30 000 штук. Для изготовления конструкции было предложено 3 марки сталей Ст 70Г, 08кп, 38Х2МЮА.

При деталировке колонна была разделена мною на 4 основных детали:

· Швеллер (позиция 1)

· Планка (позиция 2)

· Траверса (позиция 3)

· Основание (позиция 4)

При выборе швеллера мною было выявлено то, что он имеет не стандартные размеры, и в ГОСТ 8240-97 подходящий мне швеллер отсутствует. В связи с этим мною было принято решение изготовить сварной швеллер необходимых размеров.

При деталировке швеллер был разделён на 2 элемента:

· Стенка (позиция 1.1)

· Полка (позиция 1.2)

(размеры и чертежи элементов так же приведены в пункте 1.3)

1.2 Технические условия на изготовление сварной конструкции

Сварная конструкция - это любая металлическая конструкция части которой соединены при помощи сварки, клёпки либо других способов соединения. Конструкция должна быть прочной, жесткой и надёжной, а также экономичной и минимально трудоёмкой при изготовлении и монтаже. Они должны обладать устойчивостью, долговечностью, ремонтопригодностью и технологичностью изготовления.

Не допускается на одной несущей конструкции применять и сварку и клёпку по противоположным концам конструкции, так как эти два способа по-разному распределяют нагрузку.

При проектировании металлических сварных конструкций должны учитываться следующие требования:

1.3 Подсчёт массы сварной конструкции

Массу каждого элемента конструкции можно определить или:

· Исходя из объёма деталей входящих в конструкцию

Где - плотность металла, г/см 3 ; 3

- объём детали сварной конструкции, см 3

· По массе 1 погонного метра детали

Где - вес 1 пог. м. детали (берётся из сортамента на деталь) Кг/м

- длинна детали, м

Для расчёта массы своей конструкции я использовал формулу использующую объём детали, так как в сортаменте нет профилей соответствующих моим деталям.

Широкое применение при изготовлении сварных конструкций имеют полуфабрикаты, получаемые в результате прокатки. Сово¬купность форм и размеров поперечных сечений этих полуфабри¬катов называют сортаментом, а форму поперечного сечения — профилем.

Для изготовления сварных конструкций применяют сортовой и фасонный прокат, листовой прокат, трубы и гнутые фасонные профили.

Сортовой прокат делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасон¬ные профили (швеллер, рельс, уголок, двутавр). \

Профили круглой и квадратной формы из стали прокатывают с диаметром или стороной квадрата соответственно 5\..250 мм, шестигранной — с диаметром вписанного круга 6. 100 сталь¬ныеполосовые профили имеют ширину 10. 200 мм и толщину 4. 60 мм. Цветные металлы и их сплавы прокатывают преимуще¬ственно в виде круга, квадрата или прямоугольника. \

Листовые стали разделяют на толстолистовые (толщиной 4. 160 мм) и тонколистовые (толщиной менее 4 мм). Листы тол¬щиной менее 0,2 мм называют фольгой. Листы из холоднокатаной стали имеют большую точность и меньшую шероховатость поверх¬ности, чем из горячекатаной.

Фасонные профили выпускают разных типоразмеров.

Уголки выпускают равнополочные и неравнополочные. Уголки равнополочные выпускают типоразмеров 2—25. Номер профиля означает ширину полки (см). Уголки равнополочные выпускают по ГОСТ 8509—93. Уголки неравнополочные выпускают типораз¬меров 2,5/1,6 — 25/16. Номер профиля указывает значения шири¬ны большой и малой полок (см); уголки неравнополочные выпус-кают по ГОСТ 8510-96.

Балки двутавровые выпускают стандартных размеров и широ¬кополочные. Балки двутавровые стандартные имеют типоразмеры 10 — 70 (по ГОСТ 8239—89). Балки двутавровые широкополочные выпускают типоразмеров 20—100. Кроме того, выпускают двутавро¬вые балки облегченные и колонные профили легкой и тяжелой серий. Балки двутавровые облегченные имеют типоразмеры 16 — 30. Номер профиля балки означает ее высоту (см).

Швеллеры выпускают стандартных типоразмеров 5 — 40 (по ГОСТ 8240—97) и облегченные типоразмеров 16 — 30; номер про¬филя означает высоту швеллера (см).

Трубы разделяют на бесшовные и сварные Бесшовные стальные трубы изготавливают из углеродистых и легированных сталей, такие трубы имеют диаметр 30. 650 мм с толщиной стенки 2. 160 мм. Бесшовные горячекатаные трубы выпускают по ГОСТ 8732—78, а холоднотянутые и холодноката¬ные - по ГОСТ 8734-75.

Сварные трубы изготавливают из углеродистых и низколегиро¬ванных сталей диаметром 5. 2500 мм и толщиной стенки 0,5. 16 мм. Сварные прямошовные трубы выпускают по ГОСТ 10704— 91 и ГОСТ 10706-76, а со спиральным швом по ГОСТ 8696-74. Сварные трубы для магистральных газонефтепроводов выпускают по ГОСТ 20295-85.

О СВАРКЕ

Сварка – важный этап создания новых объектов и их элементов. От правильности ведения процесса зависят эксплуатационные характеристики соединений. Сварные конструкции создают несколькими способами, применяют разные материалы и аппараты. Выбор технологии зависит от требуемых характеристик швов.

Что такое сварные конструкции

Так называют элементы, изготавливаемые с применением сварки. Большинство конструкций делается из стали. Объекты должны быть ремонтопригодными, долговечными, прочными.

При изготовлении изделия нельзя использовать разные методы соединения. Это снижает устойчивость объекта к нагрузкам.

Ключевые преимущества

К положительным качествам стальных конструкций относятся:

Увеличенная несущая способность. При небольших размерах конструкция выдерживает высокие нагрузки. Это объясняется увеличенной прочностью металла.
Повышенная надежность. На предварительных этапах производятся точные расчеты, что помогает получить требуемые рабочие характеристики.
Легкость установки и перевозки. Металлические элементы намного легче бетонных или каменных.
Целостность металла или швов, позволяющая формировать герметичные трубопроводы и резервуары.
Возможность сборки конструкций как в промышленных условиях, так и в быту.
Удобство использования. При повышении нагрузок изделия можно усиливать. Они легко подвергаются реконструкции и ремонту.

Классификация сварных конструкций

Единых способов деления полученных методом сварки элементов на категории не существует. Однако можно классифицировать конструкции по технологии формирования, назначению, рабочим качествам.

По способу изготовления заготовок

При соединении стальных деталей получают такие виды конструкций:

литоштампованные или литосварные;
листовые;
штампосварные;
кованосварные.

По назначению

С учетом сферы применения конструкции бывают:

машиностроительными;
судовыми;
авиационными;
строительными;
вагонными;
иными.

По особенностям использования

На основании условий эксплуатации конструкции делятся:

На балки – детали, работающие на поперечный изгиб. Путем жесткого соединения таких элементов получают рамы.
Колонны – детали, подвергающиеся сжатию и продольному сгибанию.
Решетчатые элементы, которые состоят из прутов, объединяемых в узлы. Они испытывают как растяжение, так и сжатие. Категория подразделяется на арматурные каркасы, фермы, мачты.
Конструкции, подвергающиеся повышенному давлению. При их изготовлении нужно соблюдать требования к герметичности швов. К этой категории относятся емкости и резервуары, трубопроводы.
Транспортные корпусные конструкции. Такие виды испытывают воздействие динамических нагрузок. К их жесткости предъявляются повышенные требования. Конструкции должны иметь достаточную прочность при небольшом весе. К транспортной категории относятся автомобильные кузова, корпусы вагонов.

Материалы изготовления элементов сварочных конструкций

При создании сварных деталей используют:

Конструкционные стали. Применяются в узлах автомобилей, инженерных коммуникаций и приборов, подвергающихся высоким нагрузкам. Такие материалы выдерживают средние температуры, они чувствительны к влиянию агрессивных веществ.
Инструментальные стали. Применяются при производстве пил, ножей, скальпелей и иных режущих приспособлений. Металл должен быть твердым, износо- и теплостойким.
Котельные стали. Используются при производстве отопительного оборудования. Элементы должны выдерживать нагрев до +450 °С, умеренные механические нагрузки.
Специальные стали. Обладающие особыми свойствами сплавы применяют в химическом машиностроении и других подобных отраслях.
Электротехнические стали. Применяются при создании магнитопроводов разного назначения.
Медные сплавы. Характеризуются устойчивостью к высокому давлению, коррозии, трению. К этой категории относятся латунь, бронза, смесь меди и никеля.
Магниевые и алюминиевые сплавы. Характеризуются небольшим весом, устойчивостью к коррозии, прочностью. Сплавы этого типа используются в авиастроении. Они бывают литейными или деформируемыми.
Титановые сплавы. Характеризуются высокой прочностью при средней плотности, устойчивостью к окислению и агрессивным веществам.

Соединения, применяемые при сварке конструкций

Самыми распространенными считаются следующие виды швов:

Стыковые, отличающиеся устойчивостью к статическим и динамическим нагрузкам. При формировании соединений можно использовать практически все технологии сварки.
Угловые, выполняющие связующие функции. Соединения не способны передавать рабочие нагрузки. Для формирования швов используют любые способы сварки.
Нахлесточные, применяемые для соединения листовых элементов. От стыковых отличаются меньшей прочностью.
Тавровые, используемые при работе с пространственными конструкциями.

Менее распространенными считаются прорезные, торцевые и иные соединения.

Стыковые сварочные соединения.

Особенности создания сварных конструкций

При формировании объектов учитывают, что:

Несмотря на видимую целостность, конструкция все же состоит из отдельных деталей, которые соединяются тем или иным способом сварки. При проектировании учитывают жесткость, предполагаемые нагрузки, прочность сборного объекта. Однако нужно помнить, что со временем швы ослабевают.
При расчетах рекомендуется применять компьютерные программы. Они правильно выбирают типы швов, вычисляют допустимые нагрузки, создают трехмерные макеты.

Стандарты и нормативы

Требования к рабочим качествам сварных металлоконструкций, используемых в строительстве, прописаны в ГОСТе 27772. К важной нормативной документации можно отнести и СНИП II 23-81.

Прописанные в этих актах требования относятся к работе профессионалов. Однако ознакомиться с ними нужно и перед выполнением сварки в домашней мастерской.

При использовании ручного аппарата учитывают требования ГОСТа 5264-80. Стандарт 14771-76 дает описание особенностей сварки в защитной газовой среде. Нормативная документация регулирует и процесс подготовки соединяемых деталей.

Дефекты сварочных швов

Недостатки бывают внутренними или наружными. К первому типу относятся:

Горячие или холодные трещины. Первые появляются в период нагрева, вторые – остывания.
Поры, представляющие собой заполненные газом полости. Появляются при слишком быстром ведении электрода.
Посторонние включения, состоящие из вольфрама, оксидов или шлака. Возникают из-за разрушения газового облака, защищающего сварочную ванну. При появлении таких дефектов требуется повторная разделка кромок с последующей сваркой.

К внешним дефектам относятся:

Несплавления или непровары. При многослойной сварке шов в некоторых местах не формируется. Это снижает прочность конструкции.
Прожоги, образующиеся при сквозном проплавлении кромок. Появлению дефекта способствует медленное ведение электрода при высокой силе тока.
Наплывы, являющиеся результатом попадания расплава на основную поверхность.
Кратеры, образующиеся в местах отрыва дуги. Отверстия появляются при выполнении работ начинающими сварщиками.
Оксидные пленки или окалины, появляющиеся при взаимодействии шва с воздухом.
Свищи, образующиеся при неправильной подготовке деталей.

Контроль качества соединений исключает подобные проблемы. Увидеть некоторые дефекты, например, прожоги или наплывы, можно на этапе первичного осмотра.

Знаменитые сварные конструкции

Самыми популярными объектами данного типа являются:

Дополнительная информация

Каждый тип сварных конструкций соединяется своим способом. Рекомендованные технологии указываются в чертежах и проектах. После завершения сварки объект должен приобретать требуемую прочность. Это накладывает на сварщика ответственность за соблюдение норм и правил ведения процесса. Особые требования предъявляются к металлоконструкциям, испытывающим высокие нагрузки. От качества сварки зависит срок эксплуатации всего объекта. После завершения работ конструкции подвергаются тщательной проверке.

В рамках этой статьи мы расскажем об основных принципах классификации сварных металлических конструкций, что это, где они применяются и их особенности.

Общие данные

Металлоконструкции применяются повсеместно: здания промышленные и гражданские, производственные объекты и оборудование, части транспортных путей и т.д. Существуют разные способы для соединения металлоконструкций, различают:

Заклепочные соединения;
болтовые соединения;
сварные соединения;

Сварка становится частым решением при выборе способа соединения элементов из металла, поскольку сварная конструкция обладает рядом достоинств:

Относительная простота изготовления;
Высокая скорость производства работ;
Большой выбор материалов и оборудования для сварки;
Возможность создания конструкций сложной конфигурации;
Создание равнопрочного герметичного соединения;
Соединение металлических сеток и арматурных каркасов.

Поговорим подробнее о сварных металлоконструкциях.

Что же из себя представляет сварочная конструкция?

Сварная конструкция — это конструкция, элементы которой соединены посредством сварки. Наиболее часто применяемы в строительстве:

Конструкции из прокатного профиля (балка двутаврового сечения, таврового сечения, швеллер, профильная труба, уголок, труба и т.д.);
арматурные сварные сетки и каркасы

Классификация

Классификация сварных металлических конструкции подразделяют по:

По материалам заготовок, из которых выполняют:

Трубные
Листовые
Профильные
Стержневые

По материалу, из которого изготовлена конструкция:

Из черной стали;
Из низко, средне и высоколегированной стали;
Из цветных металлов;
Из сплавов;

Полиэтиленовые;
Полипропиленовые;
Композитные;

По типу объекта промышленности, на котором монтируются:

Нефтяные;
Газовые;
Теплоэнергетические;
Конструкции атомной энергетики;
Судовые;
Авиационные;
подъемные сооружения.

Виды сварных конструкций из металла

Металлоконструкции — это то, без чего очень сложно себе представить самое современное строительное производство. Наряду с железобетоном, они являются наиболее частым решением для промышленных, общественных и гражданских зданий и сооружений, машиностроения и других отраслей промышленности. Наиболее частыми видами (группами) строительных металлических сварных конструкций стали:

Колонны.
Балки.
Связи.
Обечайки.
Корпуса.
Стержневые.
Решетчатые.
Фермы.
Сварные опоры (для трубопроводов или оборудования).
Листовые.

Поговорим более подробно о некоторых сварных конструкциях, о их особенностях при изготовлении и монтаже. Их производство осуществляется на предприятиях, изготавливающих металлоконструкции и прямо на строительно-ремонтной площадке.

Металлические сварные фермы

Стальные сварные фермы представляют собой плоскую решетчатую систему из металлических элементов, позволяющую перекрывать большие пролеты зданий и сооружений.

Ферма— это элемент конструкции здания, служащий для опирания кровельной системы (прогонов, настила, кровельного пирога) и передачи нагрузки от неё на колонны или стены.

Металлические фермы часто используются при строительстве промышленных зданий, поскольку зачастую технологический процесс не позволяет установить промежуточные стойки.

Также наиболее широко стальные фермы применяются в строительстве социальных и административных зданий. Таких как: торговые центры, кинотеатры, стадионы, бассейны и многие другие.

Именно для таких зданий характерно наличие большого свободного внутреннего пространства. Металлическая сварная ферма состоит из:

Узлов верхнего пояса.
Раскосов.
Стоек.

Раскосы, в свою очередь, подразделяются на опорные и рядовые. Опорные раскосы располагаются в месте опирания фермы. Они несут большие нагрузки, поэтому зачастую их сечение больше, чем у рядовых раскосов (или же выше марка стали).

Фермы могут быть однородными, а также комбинированным. Поскольку в своём составе могут сочетать элементы, выполненные из разных марок сталей.

Именно комбинированные металлоконструкции являются эффективным решением их применение наиболее рационально в случаях когда, нагрузки на элементы которых значительно отличаются. Раскосы, а также стойками фермы соединяются с нижним, а также с верхним поясом напрямую, либо с помощью фасонок. Их элементы могут быть выполнены из:

Квадратной трубы.
Прямоугольной трубы.
Круглой трубы.
Уголка.
Различных профилей.

Именно стальные фермы являются наиболее частым решением. Фермы разрабатывают для конкретного объекта строительства или же выполняют подбор по серии, выполнив соответствующие расчеты.

Чертежи ферм разрабатываются в разделе КМ и КМД, там же прописываются основные инструкции по производству, а также установке сооружений.

Как производится сварка металлических ферм

Сварка производится либо в заводских условиях, либо на строительно-ремонтных площадках площадке. В заводских условиях изготовление ответственных конструкций, такие как фермы для перекрытия общественных, промышленных зданий, а также объектов.

Как правило, металлические фермы большого пролета делят на отправочные марки (раздел КМ), которые доставляют на строительно-ремонтную площадку. Там производят укрупнённую сборку отправочных марки, а также монтаж согласно разработанной технологии.

Длина отправочных марок обычно не превышает 12 метров, это необходимо для безопасной транспортировки отправочной марки по автомобильным дорогам или же иным способом.

Последовательности операций при сварке металлической фермы

Как при сварке любого другого изделия, до начала работ необходимо ознакомиться с нормативной документацией по изготовлению и разработанной технологией в полном объеме. С чертежами раздела КМ, КМД, технологическими картами, а также подготовить необходимые материалы, инструменты, организовать рабочее место.

Соединение отдельных узлов (изотавливаемых из труб или профиля) ведут от средних узловых элементов к опорным. С начало варят имеющиеся стыковые соединения деталей, далее переходят к тавровым, а также угловым. Далее провариваются швы с большей толщиной. Сборка производится с помощью прихваток длиной в 25-40 мм. Швы располагающиеся рядом друг с другом необходимо выполнять, выдержав технологическую паузу.

Выполнение данного условия необходимо для уменьшения деформаций. Только после полного остывания металла, где будет накладываться близко расположенный шов. Конец каждого продольного соединения (при соединении раскосов, стоек или прочих узлов с фасонкой) необходимо вывести на торцевую части привариваемого узла на величину 2см.

Металлические листовые конструкции.

Металлические листовые сварные конструкции наиболее часто применяются в промышленности, к ним относятся: резервуары, цистерны, бункеры, газгольдеры, настилы и т.д. Для листовых металлоконструкций свойственно объединение несущих, а также ограждающих функций.

Для листов зачастую применяется автоматическая, полуавтоматическая, электрошлаковая сварка. Детали имеют большую протяженность, а также к ним предъявляются более строгие требования по прочности соединения и его герметичности. Ознакомиться с последовательностью выполнения швов можно на изображении.

Способы сварки

Еще одна классификация это по способу сварки. Существует много способов сварки, различающихся по условиям выполнения. На производстве (заводе), как правило, применяют:

Полуавтоматическую сварку в среде СО2.
Автоматическую электросварку в среде защищающего газа (для сварки электрическим током толстого металла сварка под слоем флюса).
В монтажных работах, применяют: Ручную дуговую сварку. Автоматическую и полуавтоматическую (редко); Ручную сварку в среде аргона неплавящимся электродом (в основном применяется для алюминия и нержавейки).

Какие типы сварных соединений существуют

Шов образующиеся в результате кристаллизации или пластической деформации (сварка давлением) материала стыкуемых элементов. Представляет же собой пространство на стыке. Сварные швы можно поделить на:

Они имеют разные обозначения на чертежах, поэтому внимательно изучите проектную документацию, до такого как приступить к выполнению работ по возведению данной сварочной конструкции.

Независимо от того заводской шов или монтажный, он должен соответствовать предъявляемым требованиям и обеспечивать равнопрочность соединения. Существует много типов сварных соединений, предлагаем наглядно ознакомиться с наиболее применяемыми и распространенными:

Стыковое соединение.
Угловое соединение.
Тавровое соединение.
Нахлёсточное соединение

Допуски указываются в нормативной документации, а именно в ГОСТ Р 13920-2017.

Как выполнять сварочные швы правильно

Чтобы выполнить сварной шов правильно, во-первых, необходимо ознакомиться нормативной сварочной и проектной документацией. Необходимая проектная документация представляется в виде основного комплекта чертежей марки КМ, и КМД (конструкции металлические, конструкции металлические деталировочные). В альбоме раздела КМ вы получите общие сведения о металлических сварных конструкциях объекта строительства (или его части):

Общий вид;
состав конструкций (сколько балок, колонн, ферм, связей и др. деталей);
основные узлы соединения;
указания к выполнению работ;
сведения о нагрузках на конструкции;
спецификация металлопроката.

В разделе КМД вы найдете:

подробные чертежи каждого металлического элемента;
детально разработанными узлы соединения элементов;
уточненную спецификацию металлопроката.

Читайте примечания и указания к выполнению работ на чертежах. Там могут содержаться важные моменты, без соблюдения которых изготавливаемая металлоконструкция не будет отвечать применяемым к ней требованиям.

Сборку и сварку элементов необходимо производить только при наличии документально разработанной технологии работ по сварке данной конструкции.

Документация выполняется в виде технологических карт и (или) проекта производства (ППСР) на сварочные работы. В них детально отражены все вопросы по процессу и материалам.

Последовательность выполнения сварки

Расскажем более подробно как правильно выполнить шов. Для этого важно вести работы поэтапно:

1 этап: Ознакомление с технической документацией на сварку.

3 этап: Осуществление самих сварочных работ.

4 этап: Неразрушающий контроль получившегося шва.

Выбор способа зависит от множества условий и различных факторов. Основные из них: толщина элементов, длина выполненного шва, тип используемой сварки и шва, ответственность заваренной конструкции и т.д.

Техника сварки металлоконструкций

Для швов различной протяженности необходимо применять специальные методы сварки.

Швы протяженностью 1000 мм называются средними. Такие швы правильно выполнять от центра изделия и перемещаться к краям. Наилучший способ осуществлять 2 сварщикам параллельно. При таком подходе два сварщика ведут работу к краю шва, стараясь выполнять ее с одинаковой скоростью.

Длинными называются швы протяженность которых превышает 1000 мм. Для соединения столь протяженных швов используется несколько различных методов.

Первым является обратноступенчатый способ. При его использовании шов делиться на участки, которые заваривают путем провара 150-200 мм шва. Останавливаясь и выполняя следующий шов так, чтобы его конец пришел в начало предыдущего.

Сварка идет в одном направлении, а расположение нового участка в противоположном. Это легко понять посмотрев на картинку ниже.

Аналогично обратноступенчатым методом можно произвести сварки от середины изделия к краям. Два сварщика выполняют работу на своей половине изделия. Этим способом можно заварить, как и за один проход изделие малой толщины, так и толстые, несколькими проходами.

Участок каждого сварщика делится на более мелкие участки.

Процесс, как и в предыдущем случае идет в одну сторону, а наложение новых швов в другую.

Еще один способ – вразброс. Шов делиться на равные участки количеством 5-6 участков. Далее варят участок по центру.

Также накладывая швы небольшой протяженности в противоположном направлении от направления сварки. Далее варятся наиболее удаленные участки по краям и завершают процесс средних участков шва. Каждый из этих методов значительно сократит деформации конструкции после сварки.

Сварка металлоконструкций - важный этап создания новых изделий и объектов. От успешности осуществления этого процесса будет зависеть их прочность и время эксплуатации. Сварка металлических конструкций может осуществляться различными способами с применением соответствующих технологий и оборудования.

Требования к сварке

Существует классификация сварных конструкций и в зависимости от этого к ним предъявляются разные требования. Общим определением из всего многообразия является то, что это конструкции, выполненные методом сварки. Однако более удобным является разделение на различные виды:

согласно их целевому назначению - авиационные, судовые, вагонные, строительные и прочее;
по толщине соединяемых элементов - толстостенные и тонкостенные;
по способу, которым получают заготовки: листовые, профильные, штампованные, литые;
по материалам: стальные, титановые, алюминиваемые и из других металлов.

Каждый из указанных вариантов имеет свои особенности при соединении элементов методом сварки. Эти рекомендации указываются обычно на чертежах и в технологической карте. Сварные металлические конструкции после окончания их соединения должны обладать прочностью и надежностью. Такие требования налагают большую ответственность на сварщика в области соблюдения им определенных требований при осуществлении этого непростого процесса.

Особо большие требования предъявляются, когда происходит сварка ответственных металлоконструкций. От качества их выполнения будет зависеть, насколько большой является возможность разрушения всего объекта, что является недопустимым. Выполнять такие работы имеют право только сварщики, обладающие высокой квалификацией. Результат сварки таких конструкций в обязательном порядке должен быть подвергнут контролю.

Характеристики, которыми должны обладать металлоконструкции сварные, применяемые в строительстве, изложены в ГОСТе 27772. Также к руководящей документации можно отнести нормативный документ СНИП II 23-81. Требования, изложенные в этих документах, относятся в первую очередь к деятельности профессиональных сварщиков, но при решении произвести такие работы самостоятельно будет не лишним ознакомиться с ними.

При ручной сварке следует руководствоваться требованиями ГОСТа 5264-80, а если она осуществляется в защитном газе, то ГОСТа 14771-76. Большое внимание в имеющейся нормативной документации уделяется подготовке перед началом сваривания кромок соединяемых деталей, что является гарантией создания качественного соединения.

Сварные конструкции должны иметь наименьшие из возможных значений усадочные напряжения, а также минимальные деформации. Это может обеспечить сварка конструкций при сохранении стабильности выбранного режима. Разброс значений тока и напряжения не должен превышать 5%. Для обеспечения этих требований выполняются чертежи сварных конструкций, и в специальной карте описывается технологический процесс сварки металлоконструкций.

Чертежи металлоконструкций

Изготовление сварных конструкций следует проводить, согласуясь с требованиями, указанными в чертежах на них. На сварные конструкции из метала чертежи имеют свои особенности, поэтому необходимо уметь их не только грамотно составлять, но и читать. Для этого необходимо изучить используемые на этих конструкторских документах обозначения.

При составлении чертежей следует руководствоваться нормами, изложенными в ГОСТе 2.410-68, где четко изложены правила, по которым должны выполняться чертежи на металлические конструкции. Качественная сборка и сварка металлоконструкций напрямую зависят от грамотного составления чертежей. Общий вид дает представление о том, каким должно выглядеть сооружение после заключения сварочных работ.

На чертежах в специальных таблицах указываются технические данные, которые служат ориентиром для правильной сварки.

Ценной деталью для сварщика на общем чертеже может быть указание марки электродов, которыми рекомендуется осуществлять монтаж и сварку металлоконструкций. На чертежах также условно показываются швы согласно требованиям ГОСТа 21.504-2005. В обозначение могут входить такие параметры, как длина шва и размер катета. Для разных видов швов используются свои условные изображения.

Сведения о профилях располагают на специальных выносках.

Рядом с обозначением через тире помещают сведения о количестве используемых в конструкции деталей.

Это бывает важно при использовании большого количества однотипных деталей, например, на узлах фермы.

Технологическая карта

Этот документ служит главным помощником сварщика. Сборка металлоконструкций и их сварка относятся к сложным процессам, которые необходимо выполнять в определенной последовательности. Технология сварки металлоконструкций и ее этапы подробно расписаны в особом документе, называемом технологической картой.

Этот документ входит в число общей конструкторской документации. Разработка технологической карты входит в обязанность инженера-технолога, который хорошо понимает, что такое технологичность сварных конструкций. Разработчик технологической карты производит необходимые расчеты, на основании которых выбираются оптимальные параметры для соединения конкретных металлических изделий.

Технологическая карта может охватывать различные виды сварных конструкций, в том числе достаточно сложные. К ним, например, относится сварка толстостенных конструкций. Такая карта незаменима при прокладке трубопроводов, монтаже громоздких сооружений.

При сварке металла большой толщины с увеличением этого размера, например, более 15-20 миллиметров, в соединениях возрастают объемные сварочные напряжения. Это приводит к опасности возникновения в деталях трещин. Чтобы избежать этого рекомендуется вести сварку определенными способами, например, двойным слоем или блоками. Эти рекомендации указывают в технологической карте.

Технологическая карта на изготовление сварных металлоконструкций включает в себя также правила контроля получившихся сварных соединений. Технологические карты разделяются на типовые и стандартные. Выполняться они должны обязательно в соответствии с существующими нормативными документами.

Сварка металлоконструкций полуавтоматом является наиболее предпочтительной. Полностью автоматическую сварку применять нецелесообразно. При серийном производстве может быть использована точечная сварка. Если предполагается налагать швы, расположенные на близком расстоянии, то нельзя это делать сразу. Необходимо подождать, пока остынет первый шов, а затем начинать варить второй. Это убережет металл от пластических деформаций.

Технологическую карту надо составлять с учетом имеющегося оборудования. Единого образца технологической карты не существует. Разрабатывать ее можно самостоятельно. Однако, этот документ должен создаваться с учетом требований существующих нормативных документов в этой области. Технологическая карта в обязательном порядке подлежит утверждению уполномоченными лицами. В ней помимо технических данных могу указываться трудозатраты.

В типовой технологической карте могут содержаться сведения, каким способом может быть осуществлена надежная фиксация элементов конструкции, сведения о возможной необходимости подогрева деталей перед сваркой, данные сварочных параметров, которые надо устанавливать на применяемом оборудовании. При наличии особенностей выполнения техпроцесса они подробно расписываются.

Требования к качеству должны подтверждаться реальными цифрами возможных отклонений. В отдельном разделе или пункте может быть расписано, какие действия он должен совершать при обнаружении недопустимых дефектов.

В технологической карте в особом разделе оговариваются меры безопасности. Сварщик перед работой должен ознакомиться с содержанием технологической карты и следовать ее рекомендациям.

Сварка решетчатых конструкций

Решетчатые конструкции представляют собой соединенные между собой стержни. К такому виду конструкций относятся, например, фермы и всевозможные каркасы, арматурные сетки. Каркасы бывают плоские и пространственные, а сетки, состоящие из взаимно-перпендикулярных стержней - рулонными или плоскими.

Они все могут иметь различные виды соединений.

Очертания решетки позволяют разделять фермы на различные типы. Имеются следующие виды очертаний:

сегментные;
треугольные;
трапецеидальные;
с параллельными поясами.

Для их изготовления используется металл толщиной до десяти миллиметров. Ферма представляет собой не подверженную изменениям систему, состоящую из стержней, имеющих прямолинейную форму. Между собой стержни соединены шарнирами - цилиндрическими или шаровыми. Работают фермы на изгиб.

Особенности сварки решетчатых конструкций в виде ферм заключаются в правильной центрировке соединяемых стержней. Это поможет избежать появления дополнительных напряжений на изгиб, которые не были включены в первоначальный расчет. Соединение стержней должно быть таким, чтобы они испытывали только такие воздействия, как растяжение или сжатие.

Элементы металлоконструкций выполняют из уголков, швеллеров и двутавров. Конструктивные элементы металлической фермы:

нижний пояс;
верхний пояс;
узловая фасонка;
раскос;
листовая накладка;
несущий профиль;
крепеж в виде болтов или заклепок.

Узлом называют место, где сходятся два или несколько стержней. Расстояние между узлами именуется панелью фермы, а расстояние между опорами фермы - пролетом. Соединение стержней в узлах осуществляется с помощью металлического листа, называемого фасонкой.

К особенностям сварки ферм относится последовательность, в которой осуществляются различные этапы. Сварку узлов фермы ведут от середины к их краям. Если применяются швы различных видов, то вначале выполняют стыковые, а затем угловые швы. Если швы обладают разным сечением, то первыми начинают прокладывать швы с более большим размером сечения. Конец шва проводят на торец привариваемого элемента миллиметров на двадцать.

Сборка и сварка решетчатых конструкций будет более удобна при использовании различных приспособлений.Технология сварки решетчатых конструкций должна быть описана в технологической карте на изделие. Длина сварочных швов при сварке решетчатых конструкций должна находиться в диапазоне 20-40 сантиметров.

Чтобы напряжение в узлах фермы сделать минимальным, сварку следует начинать в середине, а затем двигаться к ее краям. При наличии швов с большим и маленьким сечением начинать следует с тех, чье сечение больше.

Сварка балок

Сварка балок обеспечивает наиболее рациональное решение при выполнении различных строительных конструкций. Благодаря их применению возможно возведение конструкций высотой несколько метров. Сваркой можно создавать балки, в которых толстые широкие пояса сочетаются с высокими тонкими стенками. Это позволяет снижать затраты на металл, что делает возводимые конструкции более экономичными.

Согласно статической схеме балки подразделяются на неразрезные, разрезные и консольные.
По типу сечения они разделяются на составные и прокатные.
По способу соединения балки бывают клепанные и сварные.
По расположению относительно горизонтальной оси балки делятся на симметричные и несимметричные.

Сплошные сварные балки бывают коробчатого и двутаврового сечения. Наиболее часто применяемой является сварка балок двутаврового сечения.

Это металлическое соединение состоит из стенки, которая обрамляется верхней и нижней полками. Эти три элемента путем сварки соединяются в неразъемную конструкцию. К преимуществам использования двутавровых балок относится:

снижение веса конструкций, что способствует уменьшению давления на фундамент;
минимизация получаемых отходов;
повышение способности выдерживать статические и динамические нагрузки;
хорошие эксплуатационные характеристики;
возможность применения в быстровозводимых конструкциях.

Разновидностью балок, имеющих горизонтальное расположение, являются подкрановые балки. Вместе с уложенными на них рельсами они образуют путь, по которому могут перемещаться мостовые краны. Подкрановые балки имеют тавровое или двутавровое сечение.

Технология сварки балочных конструкций должна обеспечивать прочность, плотность, жесткость и подобные требования. В качестве подготовки необходимо осуществить расчет на жесткость и прочность.

Этапы формирования балок:

Сварка двутавровых балок представляет собой соединение отрезков этого профиля между собой. Оно может осуществляться встык или под углом. Для увеличения жесткости применяются металлические накладки, которые представляют собой вырезанные из листового проката прямоугольники. Это делается на каждой из сторон.

Перед сваркой встык необходима предварительная обработка торцов. Для такого метода применяют оборудование портального или консольного типа.

На нем также можно размещать средства для контроля получаемого соединения. Сварку в этом случае осуществляют под углом в 45°. Это является гарантией высокой проварки шва. Для сварки двутавровых балок большой длины при небольших партиях можно использовать самоходные сварочные тракторы.

Поскольку двутавровые балки будут нести на себе большую нагрузку, то необходимо придерживаться произведенных ранее расчетов. Разработанная технология учитывает правильное распределение усилий.

Более сложными, чем двутавровые балки в изготовлении являются балки, имеющие сечение в виде коробки. Сварка коробочных конструкций более трудоемка, но находит широкое применение благодаря тому, что получающиеся соединения обладают большой жесткостью на кручение. Если коробчатые балки имеют большую длину, то их сваривают из нескольких листовых элементов.

Последовательность действий следующая:

Известные сварные конструкции

Надежность и эффектность конструкций из металла способствует тому, что они часто используются в строительстве. К преимуществам относится возможность их способность выдерживать сильнейшие нагрузки, осуществление монтажа при любых погодных условиях, удобная транспортировка отдельных элементов и легкий демонтаж.

Знаменитые сварные конструкции вызывают восхищение долгие годы. Среди известных металлических конструкций первое место по праву занимает знаменитая Эйфелева башня в Париже.

Она до сих пор привлекает своей необычностью огромные толпы туристов. Визитной карточной и символов Австралии является Сиднейский оперный театр. Это здание стоит на глубоко вбитых в землю сваях. Необычную форму крыши позволили создать такие свойства металлопроката, как гибкость и прочность.

Высота стен составляет шестьдесят восемь метров. Здание из металлоконструкций способно выдержать подземные толчки высокой интенсивности. Внешняя оболочка является комбинацией стальных труб.

Интересное видео

Читайте также: