Металлические конструкции гражданского назначения

Обновлено: 22.09.2024

К металлоконструкциям (МК) относят сооружения, изделия, pxlдетали, изготовленные из металлопрофиля. Наиболее востребованы стойки, колонны, устойчивые стальные балки перекрытия. Главным образом они применяются в строительной сфере, в качестве каркасов будущих сооружений. Реже – в машиностроении.
Значительная часть металлических конструкций производится массово; их изготовление стандартизировано. Сырьем для производства МК служат: чугун, сталь, цветные металлы и сплавы. Первые каркасы из составных элементов были использованы в строительстве в 19 столетии. Сегодня они вытесняют капитальные постройки.

Классификация, типы и разновидности металлоконструкций

При изготовлении металлоконструкций используется металлопрокат: балки, тавры/двутавры, швеллер, уголок, труба, катанка.

Исходя из назначения, МК делятся на:

Несущие — формируют каркас сооружения;

Для дорожного строительства — задействуются при возведении путепроводов, эстакад, ж/д;

Декоративные — штучные изделия для экстерьеров, интерьеров, изготавливаются на заказ, в том числе методом художественной ковки;

Ограждающие — заборы, ворота, калитки и их элементы.

Исходя из типа конструкции, различают 2 типа металлоконструкций:

Различен и способ получения МК. Исходя из этого признака, металлические конструкции классифицируются как:

сварные;
штампованные;
клепанные;
болтовые;
винтовые;
комбинированные.

С точки зрения эксплуатационных характеристик, МК бывают:

стационарными;
трансформируемыми;
сборными.

Виды металлоконструкций по назначению

По назначению металлические конструкции классифицируют на такие типы:

несущие;
ограждающие;
декоративные.

Несущие металлоконструкции формируют каркас строений, который воспринимает нагрузку от всего веса сооружения и передает ее фундаменту. От них требуется высокая прочность и жесткость при сравнительно небольшом собственном весе. Ограждающие конструкции используются для обшивки каркаса. Они формируют единый замкнутый контур здания. К их числу относятся ограждения, фасадные панели, сэндвич-панели, воротные блоки и другие элементы. Декоративные конструкции применяют для украшения ландшафта или интерьера. Они также могут выполнять и утилитарные функции. К этой группе относят декоративные ограждения, фонари, фигурки и другие виды изделий.

Сооружения, возводимые с использованием металлоконструкций

Использование МК позволяет оптимизировать временные и финансовые затраты, то есть удешевить стройку. Сегодня они широко востребованы при возведении:

предприятий, промышленных цехов и площадок;
складских комплексов;
гаражей, боксов, ангаров;
спортивных объектов;
магазинов и торгово-развлекательных центров;
автосервисов и АЗС;
офисных центров;
вокзалов и остановок общественного транспорта;
мостов и виадуков;
коммуникационных систем;
линий электропередач, башен, мачт, антенн;
теплиц, беседок;
изделий наружной рекламы и МАФ.

Помимо этого, металлические конструкции используются в изделиях временного и вспомогательного назначения: ограждениях, опалубке, строительных лесах, лестницах, перилах, выставочных стендах, навесах и козырьках.

Где применяются металлоконструкции

Строительство

мостовые конструкции (пешеходные, автомобильные и железнодорожные);
конструкции для автомобильных и железнодорожных магистралей (фермы, пролеты, балки и т.п);
элементы быстровозводимых зданий (колоны, балки, прогоны, и т.п.);
конструкции в капитальном строительстве;
каркасы и элементы при возведении зданий промышленных объектов (угольная, горнодобывающая, металлургическая промышленность, нефтегазовый комплекс);
решения для гидротехнических объектов;
элементы для обслуживания (ограждения, площадки, лестницы и т.п.)

Машиностроение

технологические конструкции для промышленного оборудования;
элементы конструкции в автомобилестроении и тяжелом машиностроении;
шасси для авиационной промышленности;
элементы в вагоностроении и рельсовые пути для железной дороги;
различные конструкции для кораблестроения.
крановые металлоконструкции и другие решения в отрасле;

Энергетика

конструкции на газовых и нефтяных вышках;
конструкции различных металлических резервуаров и емкостей для хранения нефтепродуктов;
металлические опоры ЛЭП;
элементы конструкций линий электропередач;
арочные галереи для транспортировки угля и других сыпучих материалов;
конструкции трубопроводов и турбин;
прожекторные мачты;
элементы трансформаторных подстанций и другие объекты в отрасли.

Металлургия

элементы конструкции воздухонагревателей и куполов доменных печей;
конструкции кожухов различных агрегатов в отрасли.

Целлюлозно-бумажная и деревообрабатывающая промышленность

Связь и телевидение

антенные опоры для телекомпаний и операторов сотовой связи;
башни мобильной связи и радиорелейных линий передач.

Преимущества металлоконструкций

Преимущества строений на основе металлоконструкций

Популярность металлоконструкций в строительстве объясняется их многочисленными преимуществами. Это:

высокая скорость монтажа, быстрый ввод здания в эксплуатацию;
относительно небольшая цена комплектации;
сравнительно малый вес;
мобильность, транспортабельность;
возможность демонтажа и повторного использования;
возможность переплавки в новые изделия;
устойчивость материала к биологическим поражениям – гнили, плесени, грызунам;
огнестойкость;
ремонтопригодность.

В сравнении с кирпичом и бетонными блоками, МК имеют меньшую массу, что важно при возведении высотных зданий.

Уже на заводе металлоконструкции окрашиваются и подвергаются частичной сборке, что ускоряет и упрощает монтаж.

Большинство новостроек сегодня имеет металлический каркас. С течением времени эта тенденция ширится и крепнет. В частности, за счет роста популярности быстровозводимых зданий и сооружений.

Особенности металлических конструкций

Основой всех МК является металлопрокат, который подвергается холодной обработке (резка, гибка, сверление) и последующей сборке.

Металлический каркас-основа выдерживает вес стенового материала, кровли, утеплителя. При проектировании и расчете сечения металлоизделий необходимо учитывать дополнительные нагрузки, которым будет подвергаться конструкция. Их компенсируют увеличением расхода металла.

Прочность сборной металлоизделия зависит от свойств металла и способа соединения элементов. Это может быть сварка, штамповка, болтовое соединение, ковка и клепка.

Сборка металлических конструкций для строительных нужд производится болтовым соединением либо методом сварки. В целях безопасности, сварку стоит заказывать в профильной компании.

Штамповка, клепка, ковка промышленного значения не имеют.

Нюансы возведения сооружений на основе металлоконструкций

Особенности работы со строительными металлоконструкциями обусловлены их спецификой. По сравнению с железобетонными, они менее массивны, не подвержены деформациям, их установка занимает меньше времени.

Начальным этапом работы по возведению является разработка технического плана объекта, индивидуального либо типового. Достоинствами типовых планов являются экономия ресурсов – финансовых и временных.
В нашей компании над техническим планом трудится группа разработчиков, объединившая архитектора, геодезиста, геолога, инженера-строителя, юриста. В итоге документ отвечает требованиям СНиПа, ГОСТа, ТУ.
В соответствии с техническим планом, в производственных цехах осуществляется изготовление МК.
Здесь же наносится защитное антикор-покрытие. Параллельно на стройплощадке может выполняться закладка фундамента строения.
Монтаж начинается с установки металлокаркаса, когда рама крепится на фундамент. Для большей устойчивости рамы соединяются прогонами и диагональными ветровыми. Крепеж болтами и самонарезающими винтами. За счет отказа от сварки, снижаются трудозатраты.

На стоимость монтажных работ влияют следующие факторы:

степень сложности формы металлоконструкции;
масштаб работы;
особенность грунта и сезон.

Контроль качества

Контроль за изготовлением конструкций производится в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

Поступающие на склад завода основные и вспомогательные материалы для производства конструкций необходимо исследовать:

проверяется сопроводительная документация;
проводится визуальный осмотр;
деается ультразвуковой контроль металла;
определяется класс и марка стали, сортамент, геометрические размеры металлопроката;
проверяются марки сварочных материалов, качество газа для сварки;
смотрется типы и марки антикоррозийных и лакокрасочных покрытий для нанесения на изделия;
проверяются классы болтов и прочее.

По результатам заполняется специальный журнал учета результатов входного контроля.

Операционный контроль

Отобранная случайным образом часть деталей из партии исследуются на соответствие параметрам проектной документации и установленным нормам:

геометрические параметры деталей, элементов, самой конструкции (в том числе мех. обработка)
сборка конструкции или ее элементов под сварку;
качество сварных, болтовых соединений, отдельных элементов, входящих в конструкцию;
качество и толщина антикоррозионных покрытий, в том числе подготовка и грунтовка поверхности.

По результатам заполняется карта операционного контроля качества.

При производстве металлоконструкций большое внимание уделяется точности. Так как производство — это многоступенчатый процесс, от выполнения на должном уровне всех этапов производства зависит конечное качество продукции.

Приемочный контроль

Периодический контроль качества и испытания — проводят в сроки, установленные технологической документацией или внепланово в случае какого-либо не соответствия проекту или нормам:

— собираемость конструкции на базе контрольной сборки;

— несущая способность и жесткость конструкции

— параметры технологических режимов операций производства;

— проверка стабильности технологических процессов и операций производства

— проверка достаточности входного и операционного контроля в процессе производства

Приемосдаточный контроль — проводится в целом по всей готовой продукции или по готовности каждой партиии изделий и элементов конструкции:

— визуальная проверка на дефекты , трещины, сколы, коррозию;

— проверка сварных соединений, качество отверстий под болтовые и заклепочные соединения;

— осмотр внешнего вида и толщины защитного антикоррозийного покрытия;

— анализ геометрии — при помощи маяков (линейки лазерные, теодолиты);

— испытания на прочность — ультразвуковая дефектоскопия (дефектоскоп)

— маркировка изделий — наименование завода-изготовителя, товарный знак, марка металла, схема сборки, ГОСТ, информация о размерах конструкции

— проверка комплектности и упаковки.

Ряд показаний высчитывают, заносят в отчет и в сертификат соответствия.

Документы о качестве конструкции

Паспорт качества — выдает завод-изготовитель;
Сертификат соответствия — выдают специальные организации, которые испытывают конструкции на прочность. В сертификате указывается: производитель, данные о проведенных испытаниях, срок действия сертификата.

Недостатки конструкций из металла

Наряду с перечисленными выше достоинствами, конструкции из металла имеют ряд недостатков. В этом списке:

Относительно железобетонных, конструкции из металла имеют меньший срок эксплуатации.
Без дополнительной обработки металл со временем ржавеет, особенно быстро это происходит в условиях повышенной влажности.
Малая термостойкость. Металл не горюч, однако при нагревании до определенной температуры начинает плавиться. В условиях пожара металлокаркас деформируется, что может повлечь обрушение кровли и стен здания.
Необходимость в уходе и защите от внешних факторов – солей, кислот, пыли, агрессивных газов.
Высокая стоимость. Сталь дороже цемента, металлокаркас дороже железобетона.
В массе МК однотипны и однообразны; изделия из них безлики.

Устранить либо уменьшить недостатки МК можно комбинированием 2 материалов. К примеру, на одном объекте можно совмещать железобетонные колонны и стальные фермы.

Классификация и виды металлоконструкций

Перечень металлоконструкций, считающихся элементами:

балки;
трубы;
уголки;
катанки;
тавры;
швеллеры.

Для классификации элементов используется определенный признак, одним из которых является разновидность строения. Конструкция может быть сборно-разборной или цельнолитой. У первого вида есть преимущество: имеющиеся элементы могут быть собраны в другую модель.

По назначению подразделяются на: несущие и ограждающие. По материалу: стальные и алюминиевые. По степени готовности к применению: готовые и сборные.

Для более точной квалификации может учитываться метод изготовления и соединения. Тогда определяют следующие типы металлоконструкций:

штампованные;
клепаные;
винтовые;
сварные;
комбинированные;
болтовые.

Также важной информацией для классификации является форма, размер, устойчивость к внешним факторам.

Стоимость будет намного выше, если клиент заказывает модели по индивидуальному проекту, а не решает приобрести те варианты, которые массово выпускаются по заданным стандартам. Причина в том, что производственные нормы расхода на металлоконструкции будут выше из-за изменения технологического процесса.

Классификации и 6 видов металлоконструкций; полный FAQ по металлическим конструкциям

Проектирование металлоконструкций

В настоящее время, металл – это сырье, занимающее лидирующее место во всех сферах человеческой деятельности. Ни одно строительное или промышленное направление не может обойтись без этого материала. Будь то внутренние отделочные работы помещений или возведение зданий – металлические конструкции применяются везде.

Выполнить все работы на профессиональном уровне могут только специалисты. Проектирование металлоконструкций требует ответственного и грамотного подхода. Об особенностях этого процесса читайте далее.

Проектирование металлоконструкций как один из этапов создания объектов

Проектирование металлоконструкций представляет собой начальный этап создания объектов. Они могут иметь разные габариты и цели конечного использования, поэтому уровень сложности тоже отличается.

Важно правильно сделать все расчеты, чертежи, объемные модели с изображением объекта, а также пояснительные записки для расшифровки необходимых характеристик и материалов.

Не рекомендуется заниматься таким процессом в одиночку, особенно если нет опыта в проектировании и изготовлении металлоконструкций. Новичок не сможет учесть все нюансы, что неизбежно приведет к просчетам или неточностям. В результате конструкции получатся ненадежными, а риск их поломки и нанесения людям травм возрастет в разы.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Для того чтобы предотвратить наступление такой ситуации, лучше сразу же обратиться к профессионалам. Они отлично справятся с проектом, который станет основой для создания отличных металлоконструкций для любого здания или другого объекта.

Все составные части металлических сооружений выполняются в заводских условиях. Если учитывать при проектировании КМД металлоконструкций ГОСТ, качество проекта обязательно будет выше, так как там обозначены все существующие стандарты и нормы выполнения процесса.

Отдельно следует поговорить о выборе металлических конструкций и о том, почему они лучше других решений:

Дешевизна, особенно в сравнении с каркасом из кирпича или дерева.
Легкость материала.
Высокая надежность.
Возможность проведения монтажа в любой сезон.
Сокращение времени установки объектов.
Появление возможностей для реализации множества конструкторских идей.

Сфера применения получившихся металлоконструкций достаточно широкая. Обычно их используют в качестве опорных элементов при возведении:

действующих опор для ЛЭП;
жилых зданий – мало- и многоэтажных;
хранилищ для продукции сельского хозяйства;
ангаров;
спорткомплексов;
помещений общественного назначения (развлекательных центров, объектов городской инфраструктуры);
стропильных систем;
различных лестничных комплексов;
сооружений в сфере торговли (магазинов, ларьков, навесов, торговых площадок);
чердачного пространства;
балконов;
перекрытий, что особенно актуально для частных и многоэтажных домов;
множества других объектов, в том числе и в специфических сферах деятельности.

Необходимость проектирования металлоконструкций

В строительстве проектирование металлоконструкций – это незаменимый процесс. Благодаря экономности, надежности и скорости монтажа он стал распространяться в самых различных сферах деятельности человека. Проектирование позволяет воплотить различные идеи любой степени сложности, при этом обеспечив их безопасность.

Также целями проектной документации выступают:

Разработка проекта, который обеспечит качество и устойчивость конструкции. Таким образом, строительному объекту не навредят негативные факторы извне, он прослужит в разы дольше. Для этого необходимо проанализировать все характеристики, габариты, материалы будущей опоры и учесть их в проекте.
Предварительный расчет даты завершения строительных работ. Он осуществляется благодаря точно продуманному плану и визуальному отображению того, как должен выглядеть строительный объект. Если следовать разработанному проекту, задержек и простоев точно не будет. Ориентируясь на сроки, можно практически идеально рассчитать бюджет на стройку, защитив себя от переплаты.
Подбор таких видов металла, которые обеспечат защиту от негативного воздействия природного, ландшафтного и иного характера. Индивидуальный подход к работе поможет создать конструкцию, которая прослужит хозяину много лет.

Задачи проектирования металлоконструкций

При проектировании строительных металлоконструкций стоят немаловажные для клиента задачи. Скорее всего, он захочет увидеть безопасную, надежную и долговечную опору.

Именно от проектной и конструкторской документации зависит, насколько будут выполнены заданные критерии. Важно соблюдать современную нормативную базу и учитывать все факторы, которые могут негативно повлиять на качество металлоконструкции.

Главные задачи, о которых важно помнить при проектировании металлоконструкций, – это:

обеспечение основных характеристик, гарантирующих высокое качество опоры (надежность, безопасность, прочность);
соответствие всем нормативам;
оптимизация расходов при проектировании, производстве, монтаже металлоконструкций;
минимизация количества материала, требуемого для изготовления надежной опоры;
наделение объекта привлекательным внешним видом;
соблюдение техники безопасности, требований по энергоэффективности и правил по предотвращению пожара.

Чтобы все пункты списка соблюдались, необходимо привлечь к работе опытных, квалифицированных специалистов. Их можно найти в проверенной компании, которая также обеспечит мастеров профессиональным оборудованием.

Этапы проектирования металлоконструкций

Можно выделить два основных этапа, которые осуществляются при проектировании:

Составление ТЗ (технического задания). Оно должно включать в себя все обязательные требования, которые должны соответствовать и нормативной документации, и пожеланиям клиента.
Эскизное проектирование. Специалисты разрабатывают объемно-планировочные решения, готовят 3D-модель проектируемой опоры, делают расчеты, которые помогут заранее определить допустимую нагрузку.

По другой классификации отмечают такие этапы, как создание чертежей металлоконструкций (общепринятое сокращение – КМ) и деталировочных металлоконструкций (КМД). Рассмотрим их более подробно.

Создание чертежей КМ

На этом этапе необходимо заранее определить марку стали, нагрузки, схемы и узлы в виде проектных планов, так как перечисленные критерии будут использоваться при возведении металлоконструкций. Узлам сопряжения нужно уделить повышенное внимание.

Увязывание технологических решений с архитектурной составляющей – также часть первого шага. Необходимо продумать как проектируемый каркас из металла, так и конструкционные железобетонные части.

Расчет в проектировании металлоконструкций – не менее важный раздел чертежей. Данная часть может быть оформлена в виде расчетно-пояснительной записки или в виде листов, куда записываются наиболее важные расчеты.

То, что должно входить в пакет документов, обычно зависит от конкретной ситуации и условий в договоре.

В большинстве случаев присутствуют такие пункты:

Титульный лист, где стоит подпись и печать разработчиков проекта.
Спецификации, характерные для используемых в проекте материалов.
Ведомость нужных элементов.
Расчеты нагрузок на металлические конструкции.
Основные сведения о проекте, куда входят и элементы технического задания.
Данные, необходимые для проектирования фундаментов и оснований.
Необходимые для работы схемы металлических конструкций, включающие в себя разбивки по высоте, разрезы и планы.
Расчетно-пояснительная записка либо расчетная часть.
Расчеты усилий для разработанных узлов металлических конструкций.
Расчетная часть или расчетно-пояснительная записка.

Создание чертежей – это основа для следующего этапа, выполняемого при проектировании металлоконструкций.

Создание чертежей КМД

Если в чертежах КМ содержалась общая информация, то для чертежей КМД важна конкретика. В них должна быть вся наиболее точная информация, которая используется в процессе изготовления. Необходимо уточнить габариты каждой составляющей, перепроверить типы и марки проката, которые будут использованы в дальнейшем.

Основная задача создания чертежей КМД – это унификация проектных решений. Благодаря им не будет переплаты за ненужный металл и стоимость строительных работ. Но важно видеть грань между урезанием лишних издержек и расходов, которые влияют на качество конечного объекта.

Чертежи КМД чаще всего включают в себя такие документы:

Титульный лист, где стоит подпись и печать разработчиков проекта.
Основные сведения о проекте, куда входят и элементы технического задания.
Ведомости деталей и метизов.
Чертежи сборки.
Узлы, схемы и технологии монтажа.
Ведомость отправочных марок.
Выборку металла.

Ускорить и упростить процесс проектирования смогут справочные и вспомогательные программы. Но даже в таком случае проект будет нуждаться в квалифицированных специалистах, так как его качество напрямую влияет на безопасность.

Так, при проектировании зданий из металлоконструкций нельзя забывать о том, что в них потом будут находиться и спокойно перемещаться люди. Ответственность за качество постройки во многом берут на себя именно проектировщики.

Особенности изготовления металлоконструкций

Спрос на услуги, связанные с возведением металлоконструкций, растет ежедневно. Разумеется, проектирование также остается на пике популярности. Чаще всего прибегают к проектированию из металлоконструкций складов, башен, спортивных сооружений, мачт, промышленных объектов и зданий.

Металлические изделия также используют в монолитном строительстве, чтобы создать каркасы многоэтажных построек, большепролетные перекрытия или железобетонные элементы любой конфигурации.

Чаще всего выделяют семь этапов в процессе создания металлических конструкций:

Заготовка. Прежде чем приступить к созданию конструкций, необходимо узнать вес имеющейся заготовки. Если нужно внести корректировки, то выполняется рубка, механическая либо термическая резка, правка с использованием особых приспособлений.

Далее осуществляется полноценная обработка элементов, которая включает в себя все требования из проекта (гибка, сверление, шлифовка, обработка стыков и не только).
Сборка металлической конструкции. Этот процесс можно разбить на механизированную сборку, заключительную сборку (включает в себя разметку, установку и прихватку деталей оформления) и контроль качества.
Сварка для скрепления между собой составляющих. Работы важно проводить строго по технологическим картам, которые были продуманы и составлены заранее. Именно на них будет ориентироваться специалист, выбирающий режим и тип сварки, а также регулирующий возможные отклонения в процессе работы.
Покрытие получившихся деталей специальными антикоррозийными средствами.
Маркировка, упаковка, а также контроль качества получившихся металлоконструкций.
Доставка металлоконструкций, их выгрузка и установка на объект.

Установка металлических конструкций происходит после того, как готовы все необходимые опорные точки или полностью заложен фундамент. Чтобы соединить элементы конструкции в цельный механизм, следует использовать сварочный аппарат или болты.

Если изделие многокомпонентное и сложное, то можно применить оба перечисленных метода. Монтаж металлоконструкции проводится с помощью техники (подъемники, краны).

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Элементы сварных металлоконструкций

Элементы сварных металлоконструкций должны быть правильно подобраны на стадии проектирования. Важно учесть тип материала, нагрузку на него, способ соединения и многое другое. В противном случае под угрозой окажется надежность всей постройки или узла.

Несмотря на то, что для изготовления сварных металлоконструкций используется ограниченный ассортимент металлов, все же он достаточно велик, чтобы сходу разобраться в преимуществах того или иного сорта стали или сплава. В нашем материале мы расскажем о самых ходовых металлах для элементов сварных металлоконструкций, о самих элементах, а также о способе их соединения.

Типы и элементы сварных металлоконструкций

Сварные металлоконструкции изготавливают из профильного или листового металла методом сварки. Изделия делаются неразборными. Одна из важных особенностей соединения – использование в работе всей площади сечения свариваемых деталей. Именно эту особенность считают главным преимуществом неразборных конструкций.

Существует большое разнообразие технологий сварки, используемых материалов, а также типов изготавливаемых конструкций. Это дает возможность применять сварные металлоконструкции на предприятиях машиностроения, в строительных организациях, на судостроительных заводах и пр. Неудобством такого разнообразия продукции является невозможность их общей для всего рынка классификации.

Давайте рассмотрим одинаковые для всех сварных изделий признаки, которые отмечаются специалистами:

По виду деталей, из которых собирается сварная металлоконструкция:

листосварные;
листовые штампованные;
сварные листовые штампованные;
ковано-сварные;
штампосварные;
заготовки листовые.

В соответствии с областью применения сварных металлоконструкций:

авиационные;
транспортные;
вагонные;
судовые;
строительные и др.

По особенностям изготовления сварных металлоконструкций:

по типу сварного соединения – тавровое, встык, угловой или иное;
по расположению деталей относительно друг друга;
по применяемой для соединения технологии работ;
по техническим условиям работ;
по величине толщины деталей;
по применяемым сплавам металлов.

В соответствии с особенностями использования металлических изделий.

Это последний из признаков классификации. Он самый распространенный, особенно при проектировании металлоконструкций, изготавливаемых с применением сварочных работ.

Особенности использования следующих видов изделий определяют наиболее важные элементы конструкции:

Балки – один из элементов изделия, в процессе эксплуатации подвергается нагрузкам на поперечный изгиб. Несколько жестко соединенных балок создают рамную конструкцию.
Колонна – элемент металлоконструкции, основным видом нагрузки на него является простое сжатие или сжатие с продольным изгибом.
Решетчатые конструкции – это элементы, представляющие собой систему стержней. Их узлы связываются друг с другом так, чтобы основными видами нагрузок прочих элементов металлоконструкции были растяжение и сжатие. К данному типу изделий относят: фермы, каркасы, мачты и пр.
Оболочковые – эти конструкции существуют для работы под избыточным давлением. Самое главное требование, предъявляемое к ним, – герметичность сварных швов, соединяющих разные элементы металлоконструкции. Оболочковыми изделиями являются: емкости, резервуары, самые разные трубопроводы и прочие изделия.
Транспортные корпусные изделия – основными их характеристиками являются низкий вес и максимально возможная жесткость. Наиболее яркими представителями семейства транспортных корпусных металлоконструкций являются вагоны для поездов, кузова для автомобилей, судовые корпусы и прочие изделия.

Помимо перечисленных, к элементам сварных металлоконструкций можно отнести части механизмов и приборов, нагрузка на которые носит переменный характер, она может повторяться многократно или периодически возникать в определенные моменты времени. Главное требование к таким частям – их точные размеры, а также соблюдение параметров отклонений от необходимой формы и шероховатости. Исходя из них, изделия обязательно подвергаются дополнительной механической обработке. Примерами такого вида элементов могут служить станины, колеса и колесные пары, валы и пр.

Материалы изготовления элементов сварных металлоконструкций

Основными материалами, из которых производят элементы сварных металлоконструкций, являются низколегированные стали, углеродистые стали, а иногда алюминиевые и титановые сплавы. Выбор сырья зависит от назначения изделия. Это обозначено в ГОСТ 380-71, где сталь углеродистая делится на три категории (А, Б, В) по назначению металлоконструкции, если она обычного качества, или на шесть категорий, если ее показатели нормируются.

Для изготовления элементов сварных металлоконструкций чаще всего применяют сталь СтЗ. Она чрезвычайно пластична, имеет высокие механические свойства, хорошо варится, а также не подвергается закалке. Для изготовления несущих элементов изделия используют, как правило, сталь мартеновскую, входящую в группу В.

Термическое упрочнение сталей и комплексное легирование повышают прочность изделий, что позволяет уменьшить их массу. Примером может служить сталь 15ХГ2СФМР, являющаяся комплексно-легированной. В ее состав (в дополнение к обычным легирующим веществам) включен бор (Р) и молибден (М), что дает временное сопротивление 85–100 кгс/мм 2 или 850–981 МПа.

Термически упрочняют стали низколегированные, малоуглеродистые СтЗ и пр. Результатом термического упрочнения является повышение механических свойств до 25 % у малоуглеродистых сталей и до 50 % у низколегированных.

У алюминиевых сплавов механические свойства (ав = 320 - 380 МПа и Е = 7 ГПа) существенно ниже, чем у стали СтЗ. Несмотря на это, их начали использовать для создания крановых сварных металлоконструкций, и достаточно успешно. Алюминиевые сплавы имеют небольшую плотность (2,7 г/см 3 ), повышенную пластичность при высоких температурах, прекрасные механические свойства при низких температурах с неизменяемой ударной вязкостью, а также высокую стойкость к коррозии.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Для производства крановых сварных металлоконструкций используют: на мало напряженные конструкции – сплавы алюминия АМгМ, АД31Т, на средне напряженные конструкции – АМг5М, АМгбМ, АДЗЗТ1, а на сильно напряженные металлоконструкции – АМгбШ, В95Т, АД35Т1.

Достоинства титановых и алюминиевых сплавов открывают большие перспективы для их применения. Сплавы титана ВТЗ-1, ВТ5-1, ВТ6, ОТ4, ВТ8 и пр. имеют свои преимущества. Стойкости к коррозии с небольшими плотностью (4,52 г/см 3 ) и коэффициентом линейного расширения сочетается у них с высокими механическими свойствами (а = 700-1250 МПа). Они могут обрабатываться давлением без применения нагрева, пластичны, неплохо поддаются сварке, подходят для производства элементов конструкций, предназначенных для работы в большом диапазоне температур, начиная от -190 °С и до +500 °С.

Соединение элементов сварных металлоконструкций

Рассмотрим признаки, по которым классифицируют сварные соединения:

расположение примыканий деталей;
тип сварного соединения;
технология сварки;
условия осуществления процесса сварки;
толщина детали;
марка стали, из которой изготовлены детали.

В зависимости от геометрии расположения элементов различают четыре вида стыковых швов:

Встык – примыкание элементов конструкции идет в одной плоскости.
Внахлест – края заготовок перекрывают друг друга.
Угловое соединение – связывает кромки элементов металлоконструкции под любым углом.
Тавровое – смыкание одной из заготовок с другой происходит торцевой плоскостью.

Наиболее часто встречающимся видом соединения элементов сварных металлоконструкций являются угловое и встык. Давайте рассмотрим правила проведения таких сварочных работ.

При стыковом соединении сварной шов изготавливают прямым полным проваром всей толщины элементов конструкции. Также можно использовать технологию сварки с выводными планками. При проведении работ вне цеха элементы соединяют сваркой только с одной стороны и последующей подваркой корня на сварном шве. Таким образом работа проводится только по одной кромке, постепенно заполняя весь зазор между краями заготовок.

Соединение с выводными планками (подкладками) имеет ряд отличий. Первое – подкладки ставятся со стороны краев соединяемых заготовок. Второе различие в зазорах – при сварке вручную между кромками должно быть около 7 мм, а при автоматизированной сварке – 1,6 см. Третье – выбор толщины планки зависит от режима сварки и величины тока. Важно подобрать ее так, чтобы в процессе проведения работы на подкладке не образовался прожог.

Довольно часто при стыковых соединениях элементов сварных металлоконструкций заготовки имеют различную толщину. Тогда применяют фрезеровку или строжку, выбирая угол наклона края более толстой заготовки. Для растянутых частей конструкции (например, консоли и подвески) он равен уклону 1:8, а для сжатых (например, для стойки и опоры) – 1:5.

Большая нагрузка, чем на стыковые соединения, выпадает на угловые, причем наибольшей является растягивание по толщине заготовки. По этой причине были разработаны определенные требования к такому соединению:

Запрещается использование углового одностороннего стыкового шва в нагружаемых конструкциях. Для них необходимо двустороннее соединение. Причина: вверху валика снижается концентрация деформаций.
В случае невозможности создания двустороннего соединения, делают одностороннее, но разделку кромок не проводят, а сварка проходит при минимальном количестве наплавляемого метала. Таким образом, шов полностью не проплавляется.
При возникновении статических нагрузок на сварную металлоконструкцию используется сварка неполным соединением, при этом кромки обоих элементов разделываются.
Разделку кромок лучше проводить К-образным способом, вместо V-образного.
При любой возможности необходимо заменять угловое соединение тавровым стыком элементов металлической конструкции.

Одним из важных факторов, влияющих на качество соединения, является режим сварки. Повышенная сила тока может стать причиной неравномерного распределения металла в месте соединения. При малой толщине заготовок и большом токе могут появляться прожоги. Но и небольшие показатели силы тока могут стать причиной плохого качества шва. Возникают области недовара, что приводит к недостаточной прочности шва, а также к образованию трещин внутри соединения.

На качество шва оказывает влияние и скорость, с которой проходит сварка. При высоких показателях не провариваются стыки шва, зазор заполняется не полностью. А при небольшой скорости образуются прожоги, металл же, заполняющий зазор, растекается и создает выпуклости. Специалисты советуют внимательно контролировать скорость сварки, чтобы в среднем она составляла 20 м/ч.

В настоящее время существует большое разнообразие сварных узлов, не меньше и требований, предъявляемых к ним. Примером может служить балочный узел, при работе с которым необходим тщательный контроль взаимного расположения сварочных швов. На его основе удобно рассматривать правильность соединения стыков элементов сварных металлоконструкций. Так вот, расстояние между швами в балочном узле должно быть больше, чем величина толщины самой толстой заготовки, умноженная на 10.

Прочность сварных металлоконструкций также зависит от одновременного наличия в ней участков с местной прочностью и непрочностью. Если оба они присутствуют, то конструкция признается непрочной. Что же это? К участкам с местной прочностью относятся те, к которым приварены ребра жесткости, косынки, накладки и пр. К участкам с непрочностью относят отверстия, непровары, вырезы на элементах конструкции, зазоры, щели.

Причина заключается в действии физических законов в сварочных конструкциях. Они работают следующим образом:

Наибольшая концентрация сил, которые влияют на всю конструкцию, возникает в местах большей прочности и жесткости соединений.
Меньшая концентрация действующих сил появляется в местах меньшей жесткости.

Таким образом, наибольшая опасность возникает в месте хорошо проваренного стыка, если конструкция имеет участок местной непрочности. Поэтому очень важно не допускать этого. Следовательно, возникновение даже небольших непроваров или невысокое качество шва на узлах, работающих с небольшой нагрузкой, рано или поздно приведет к проблемам в конструкции в целом и потребует ее замены.

Читайте также: