МДК 02.01 — Основные требования, предъявляемые к сварным конструкциям.
Курс: Сварные металлоконструкции
Требования к сварным конструкциям:
- Экономичность изготовления.
- Небольшая масса конструкции.
- Наиболее полное использование физико-механических свойств материалов.
- Высокая несущая способность и надежность, отвечающие требованиям и срокам эксплуатации.
- Легкость транспортировки и сборки, то есть конструкция должна быть технологичность
Главное требование — это соответствие эксплуатационному назначению.
Конструкции должны быть - прочными, жесткими и надежными, а также экономичными и минимально трудоемкими при изготовлении и монтаже.
Каждая конструкция проходит три этапа:
- проектирование,
- изготовление и сборка
- монтаж.
Проектирование начинается с вариантов компоновки возможных схем конструкции и заканчивается методами изготовления, сборки или монтажа.
Конструкция должна обладать - устойчивостью, долговечностью, надежностью — по показателям наработки; ремонтопригодностью и технологичностью изготовления.
На этапе Проектирования решают следующие вопросы:
- варианты изготовления,
- способы сварки,
- качество и точность заготовок и конструкции в целом,
- возможность применения механизации сварочных процессов,
- технологическая простота деталей, заготовок с возможностью применения более производительных процессов изготовления,
На этом этапе выполняется проработка чертежей всех деталей и заготовок, определяются требования к ним и к конструкции в целом.
При проектировании также решается вопрос выбора материалов по марке и экономичности профилей, с учетом имеющихся типовых схем и конструктивных элементов.
При проектировании также решаются вопросы сборки, монтажа готовой конструкции.
Понятие технологичности сварной конструкции — это возможность изготовления всех деталей конструкции и ее с наименьшими трудовыми затратами удобными способами и с применением самого производительного оборудования.
Мелкие или самостоятельные сварные конструкции называются сварными узлами.
Сварной узел — это часть конструкции (необязательно сварной), представляющей собой соединение двух или нескольких деталей при помощи сварки.
Общие требования к сварным соединениям при проектировании стальных конструкций
В стальных строительных конструкциях со сварными соединениями следует:
- предусматривать применение высокопроизводительных механизированных способов сварки, обеспечивать в проектируемых сварных соединениях свободный доступ к местам выполнения сварки с учетом выбранного способа и технологии сварки.
- применяемые сварочные материалы и способ сварки должны указываться в проекте стальных конструкций и обеспечивать значение временного сопротивления металла шва не ниже нормативного значения временного сопротивления основного металла.
- особые требования к выполнению сварных соединений, если таковые необходимы в принятых проектных решениях.
Для сварки стальных строительных конструкций принимаются следующие способы сварки:
- ручная дуговая сварка применяется для выполнения прихваток при сборке конструкций, при исправлении дефектов сварных соединений, при выполнении сварных швов, расположенных в труднодоступных местах или в различных пространственных положениях, когда применение механизированных способов сварки не целесообразно;
- автоматическая сварка под флюсом применяется для укрупнения листовых заготовок при сварке связующих швов в элементах составного сечения, при изготовлении полотнищ резервуаров;
- механизированная сварка в защитных газах является наиболее широко применяемым способом сварки на заводах при изготовлении металлоконструкций единичного характера производства.
В сварных соединениях стальных конструкций следует исключать возможность хрупкого разрушения конструкций в процессе их монтажа и эксплуатации в результате неблагоприятного сочетания следующих факторов:
- высоких местных напряжений, вызванных воздействием сосредоточенных нагрузок или деформаций деталей соединений, а также остаточных напряжений;
- резких концентраторов напряжений на участках с высокими местными напряжениями и ориентированных поперек направления действующих растягивающих напряжений;
- пониженной температуры, при которой данная марка стали в зависимости от ее химического состава, структуры и толщины проката переходит в хрупкое состояние.
Требования, предъявляемые к сварным конструкциям
Необходимо, чтобы сварные конструкции соответствовали - эксплуатационному назначению, были надежными, прочными и экономичными, а их изготовление и монтаж требовали минимальных затрат труда.
Конструкция соответствует своему эксплуатационному назначению, если она наилучшим образом выполняет предписанные ей функции.
Необходимо учитывать особенности эксплуатации конструкции: характер внешней среды, вид действующих нагрузок и т. д.
Под надежностью понимают - свойство конструкции сохранять во времени в заданных пределах значения эксплуатационных показателей, характеризующих ее способность выполнять требуемые функции.
Надежность — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения конструкции может включать в себя долговечность, безотказность и ремонтопригодность.
Под долговечностью понимают свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.
Безотказность — свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного промежутка времени.
Под прочностью сварной конструкции понимают - ее способность противостоять разрушению и необратимому изменению формы под действием внешних нагрузок.
Прочность зависит от - свойств основного металла и сварочных материалов, а также от условий эксплуатации данной конструкции.
Различают - статическую, усталостную, технологическую и конструктивную прочность сварных соединений и конструкций.
Статическую прочность рассчитывают в условиях статического нагружения.
Количественной оценкой прочности служат напряжения, при которых наступает разрушение металла.
Для повышения статической прочности сварных соединений необходимо повышать эффективность защиты зоны сварки от влияния окружающей среды, обеспечивать требуемый состав металла шва, регулировать тепловое воздействие процесса сварки на металл и предотвращать образование дефектов в процессе сварки.
Усталостную прочность определяют при переменных нагрузках.
Таким нагрузкам подвержены мосты, подкрановые балки, трубопроводы и другие строительные и машиностроительные конструкции.
Прочность при переменных нагрузках зависит от числа и характера циклов нагружения, свойств материала, из которого изготовлена конструкция, и условий ее работы.
Важным фактором, снижающим прочность сварных соединений, является концентрация напряжений, что особенно опасно при воздействии на конструкцию переменных нагрузок.
Причинами, вызывающими концентрацию напряжений, служат - изменение поперечного сечения конструкции, наличие конструктивных непроваров и близкое расположение привариваемых деталей.
Наиболее низкая концентрация напряжений характерна для стыковых швов.
При обеспечении полного провара и снятии выпуклости сварного шва удается почти полностью устранить концентрацию напряжений.
Разделка кромок свариваемых деталей производится для:
- лучшего провара,
- уменьшение выпуклости швов,
обеспечение плавного перехода от металла шва к основному металлу и увеличение расстояния между привариваемыми деталями позволяют успешно противостоять концентрации напряжений в сварных швах.
Технологическая прочность — это способность сварных соединений выдерживать без разрушений различные воздействия, которые могут возникнуть в процессе сварки под влиянием сварочных деформаций и напряжений.
Основной критерий технологической прочности сварных соединений, определяющий их эксплуатационную надежность, - это устойчивость к возникновению горячих и холодных трещин.
Для повышения технологической прочности сварных соединений необходимо:
- правильно подбирать основной металл и сварочные материалы,
- избегать при проектировании конструкции - пересечения швов и их параллельного расположения на близком расстоянии друг от друга,
- применять приспособления и оснастку, уменьшающие деформации при сварке.
Конструктивной прочностью называют - способность конструкции противостоять наступлению предельных состояний, при которых она утрачивает эксплуатационные свойства, позволяющие использовать ее по назначению.
Конструктивная прочность зависит от того, насколько свойства материалов, из которых изготовлена конструкция, согласуются со свойствами самой конструкции и условиями ее работы, определяемыми внешними факторами (нагрузка, напряжения, температура, продолжительность эксплуатации и т. д.).
На конструктивную прочность сварных изделий влияют также - собственные напряжения и сварочные деформации.
Процесс сварки сопровождается неравномерным нагревом, расширением металла и пластическими деформациями, что приводит к образованию собственных напряжений и деформаций.
Сварные конструкции должны быть экономичными с точки зрения расхода металла.
Трудоемкость изготовления конструкции будет наименьшей, если - она имеет простую форму и состоит из минимального числа деталей, и предусмотрена возможность механизированной обработки, а также обеспечены простота и удобство сборки и сварки.
Монтаж — последний этап производства сварных конструкций, осуществляемый в наиболее тяжелых условиях.
Поэтому основными требованиями к монтажным работам являются:
- простота,
- удобство,
- высокая скорость выполнения,
- малая трудоемкость.
Продолжение Лекций:
https://dispace.edu.nstu.ru/didesk/course/show/8835/8
https://dispace.edu.nstu.ru/didesk/course/show/8835/10