Выбор и обоснование металла сварной конструкции
Обновлено: 04.10.2024
9. Выбор показателей для количественной оценки технологичности конструкции.
Характеристика заданной сварной конструкции
Здесь необходимо осветить: - конструктивное оформление, основные размеры и типы применяемых сварных соединений; - анализ технологичности конструкции. Возможность расчленения ее на отдельные узлы, подузлы, которые могут быть собраны и сварены на специальных рабочих местах с применением универсальной сборочно-сварочной оснастки и механизированных способов сварки с учетом свариваемости стали .
Химический состав материала, физико-механические свойства используемого материала.
В данном разделе указывается химический состав и механические свойства стали в форме таблиц 1 и 2
Таблица 1- Химический состав стали
| Марка стали | ГОСТ | Содержание элементов |
Таблица 2- Механические свойства стали
| Марка стали | ГОСТ | Временное сопротивление разрыву, МН/м 2 (кг/мм 2 ) | Предел текучести, МН/м 2 (кг/мм 2) | Относительное удлинение, % | Относительное сужение, % | Удельная вязкость, Дж/м |
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА СВАРКИ
Выбор того или иного способа сварки в каждом конкретном случае должен производиться с учетом ряда факторов, главными из которых являются:
· свойства свариваемого металла;
· толщина материала, из которого изготавливается конструкция (изделие);
· габариты конструкции (изделия);
Свойства свариваемого материала в ряде случаев имеют определяющее значение в выборе способа сварки и иногда существенно ограничивают число возможных способов. Толщина свариваемого материала, габариты конструкции еще в большей мере ограничивают ряд возможных способов. Однако в большинстве случаев указанные факторы позволяют использовать при изготовлении конструкции несколько способов сварки, каждый из которых обеспечивает получение готовой сварной конструкции, соответствующей всем требованиям условий.
Следует также помнить, что в пределах целесообразного при изготовлении сварной конструкции необходимо применять наименьшее количество способов сварки.
В данном разделе необходимо подробно описать особенности выбранного способа сварки.
ВЫБОР СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
На механические и физико-химические свойства металла шва весьма существенное влияние оказывает его химический состав. Поэтому для получения свойств, удовлетворяющих требованиям надежности конструкции при эксплуатации, важным является правильный выбор сварочных материалов (проволоки, защитных газов, флюсов).
При выборе сварочных материалов следует исходить из следующих условий:
- возможности осуществлять сварку в тех положениях, в каких будет находиться во время сварки изделие;
- возможности получения плотных беспористых швов;
- возможности получения металла шва, обладающего высокой технологической прочностью, т.е. не склонного к образованию горячих трещин;
- возможности получения металла шва, имеющего требуемую эксплуатационную прочность;
В зависимости от предъявляемых к изделию специальных требований, при выборе сварочных материалов необходимо учитывать дополнительное требование – получение металла шва, обладающего комплексом специальных свойств (напр., высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.).
При ручной сварке конструкционных углеродистых и легированных сталей выбор электродов производится по ГОСТ 9467-75. Этот ГОСТ предусматривает два класса электродов. Первый класс - электроды для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей, требования к которым установлены по механическим свойствам наплавленного металла и содержанию в нем серы. Второй класс регламентирует требования к электродам для сварки легированных теплоустойчивых сталей, и электроды классифицируются по механическим свойствам и химическому составу металла шва. ГОСТ 10052-75 устанавливает требования на электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Выбор стальной сварочной проволоки для механизированных способов сварки производится по ГОСТ 2246–70. Он предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки, наплавки диаметром от 0,3 до 12мм. Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов поставляется по ГОСТу 7871-75. Проволоку выбирают с учетом: -способа сварки; - рассчитанных режимов сварки; - применяемого сварочного оборудования; - требуемых свойств сварных соединений; - марки свариваемых сталей. Выбор флюсов для сварки производится по ГОСТу 9087-81. Этот ГОСТ предусматривает 3 группы флюсов: - для сварки углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей (АН-348А, АН-348АМ, ОС4-45,ОСЦ-45М, АН-60, АН-22, АН-64, ФЦ-9); - для сварки высоколегированных сталей (АН-26, АН-22,АН-30, АНФ-16, Ф-17, ФЦК-С, К-8); - для сварки цветных металлов и сплавов. Флюсы выбирают в сочетании со сварочной проволокой и учитывают: - марку и толщину свариваемой стали; - способ сварки; - требования к свойствам сварных соединений. В качестве защитных газов при сварке применяют инертные газы и активные газы. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТом 10157-79, поставляется высшего, первого и второго сорта. Аргон второго сорта предназначен для сварки нержавеющих сталей. Гелий поставляется по ГОСТ 20461-75. Для сварки применяется технический гелий с содержанием гелия 99,8%. Наиболее распространенным из активных газов является углекислый газ. Для сварочных целей обычно применяется углекислота, поставляемая по разработанным ЦНИИТМАШем техническим условиям. Защитные газовые смеси необходимо применять в соответствии с технологической инструкцией «ЭМК Атоммаш» 02859.25090.00201. Инертные газы применяют для сварки корневых швов легированных сталей, а также для сварки высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей может быть использована углекислота пищевая по ГОСТ 8050-85. Общие принципы выбора сварочных материалов можно характеризовать следующими условиями: - обеспечением требуемой эксплуатационной прочности сварного соединения, т. е. определенного уровня механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом; - обеспечением необходимой сплошности металла шва (без пор и шлаковых включений или с минимальными размерами и количеством указанных дефектов на единицу длины шва); - отсутствием холодных и горячих трещин, т. е. получением металла шва с достаточной технологической прочностью; - получением комплекса специальных свойств металла шва (жаропрочности, жаростойкости, коррозийной стойкости). После обоснования выбора сварочных материалов для принятых в проекте способов сварки необходимо привести в форме таблиц химический состав этих материалов или механические свойства и химический состав наплавленного металла.
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ СВАРКИ
Обоснование режимов сварки следует осуществлять по рекомендациям в нормативно-технической документации либо путем расчета, по существующим методикам на основе рассмотренных показателей, свариваемости металла, выбранного способа сварки и сварочных материалов. При этом следует исходить из следующих условий:
- получения швов с оптимальными размерами и формой;
- обеспечения такого термического цикла, который обеспечит оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.
Выбор источников питания
При выборе источников питания учитывают:
· внешнюю характеристику источника питания;
· сопоставление сварочных выпрямителей и преобразователей;
· номинальную мощность источника по току;
· возможность и целесообразность использования многопостового питания.
Известно, что с точки зрения экономики предпочтительны источники переменного тока, в связи с этим применение источников постоянного тока возможно только при достаточном технико- экономическом обосновании.
Выбор внешней характеристики источника питания производят исходя из формы статической вольт-амперной характеристики дуги или шлаковой ванны. Определяющими моментами здесь является стабильность процесса при изменениях длины дугового промежутка.
Среди известных источников принятого рода и внешней характеристики следует выбрать источник, номинальный ток которого соответствует току по рассчитанному режиму. Правильным считается выбор с минимальным превышением номинального тока над расчетным.
ЛИТЕРАТУРА
Нормативные акты
1. ГОСТ 26001-84 Свариваемость материалов. 2. ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. 3. ГОСТ 14771-76 Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов. 4. ГОСТ 15543-70 Полуавтоматы для сварки в защитных газах. 5. ГОСТ19903-74 Сталь прокатная толстолистовая. Сортамент. 6. ГОСТ 8732-78 Трубы Сортамент. 7. ГОСТ 9467-75 Электроды. 8. ГОСТ 22456-80 Сварочная проволока омеднённая. 9. Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» № 96-ФЗ от 04.05.1999г
Научно-техническая литература
10. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка: учебник для
нач. проф. образования/ В.С. Виноградов. -3-е изд., стер. –
М.: Издательский центр «Академия», 2009. -320 с.
11. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой
автоматической и механизированной сварки: Учеб. для проф. учеб.
заведений. – 4-е изд., стереотип. – М.: Высш. шк.; Изд. Центр
«Академия», 2001. – 319 с.: ил.
12. Герасименко А.И. Основы электрогазосварки: учебное
пособие /А.И. Герасименко. – Изд. 6-е. – Ростов н/Д : Феникс,
2008. – 380 с.: ил. – (НПО).
13. Гуськова Л.Н. Газосварка: рабочая тетрадь: учебное пособие для
образовательных учреждений начального проф. образования
/ Л.Н. Гуськова. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.
14. Маслов Б.Г. Производство сварных конструкций: учебник для
студ. учреждений сред. проф. образования / Б.Г. Маслов,
А.П. Выборнов. - 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр,
«Академия» , 2008. – 256 с.
15. Маслов В.И. Сварочные работы: Учеб. для нач. проф. образования
/ Валентин Иванович Маслов. – 2-е изд., стер. – М.: Изд. Центр
«Академия» , 2002. – 240с.: ил.
16. Овчинников В.В. Газосварщик: учеб. пособие / В.В.Овчинников.
– М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 64 с. - (Сварщик).
17. Овчинников В.В. Дефекты сварных соединений: учеб. Пособие
/ В.В.Овчинников. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр
«Академия», 2009. – 64 с. - (Сварщик).
18. Овчинников В.В. Оборудование, механизация и автоматизация
сварочных процессов: практикум: учеб. пособие для студ.
Учреж дений сред. проф. образования / В.В.Овчинников. – М.:
Издательский центр «Академия», 2010. -128 с.
19. Овчинников В.В. Сварщик на лазерных и электронно-лучевых
сварочных установках: учеб. пособие / В.В.Овчинников. – М.:
Издательский центр «Академия», 2008. – 64 с. - (Сварщик).
- Овчинников В.В. Охрана труда при производстве сварочных
работ: учеб. Пособие / В.В.Овчинников. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 64 с. - (Сварщик).
21. Полякова Р.Г. Газосварщик: Учебное пособие для ПТУ \ Под ред.
В.В.Шапкина. - СПб.: Политехника, 2003.- 354 с.: ил.
22. Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся элек
тродом М.: Машиностроение, 2004. 273 с.
23. Прох Л.Ц. и др. Справочник по сварочному оборудованию –
2-е издание, переработанное и дополненное. – К.: техника,
24. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка. М.: Высшая школа,
25. Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х т./ Ред.- с 24 кол.:
Г.А.Николаев (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 2005. – Т.2
(Под ред. А.И. Акулова). 2005. 462 с.
26. Сварка и резка материалов: Учеб. Пособие для нач. проф. образо
вания / М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин и др.; Под ред.
Ю.В. Казакова. – 4-е изд., испр. – М.:
Издательский центр «Академия», 2004. – 400 с.
27. Сварочные работы. ООО «Аделант». 2008. – 320 с. Серия
28. Справочник электрогазосварщика и газорезчика: Учеб. пособие
для нач. проф. образования / Г.Г.Чернышов, Г.В.Полевой,
А.П.Выборнов и др.; Под ред. Г.Г.Чернышова. – М.: Издатель
ский центр «Академия», 2004. – 400 с.
29. Феофанов А.Н. Чтение рабочих чертежей: учеб. Пособие /
А.Н.Феофанов. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.
30. Шебеко Л.П. Оборудование и технология дуговой автомати-
ческой и механизированной сварки: Учеб. Для сред. ПТУ. – М.:
Высшая школа, 2007. - 279 с.
31. Юрьев В.П. Справочное пособие по нормированию материалов
и электроэнергии для сварочной техники. М.: Машинострое
32. Юхин Н.А. Газосварщик: Учеб. Пособие для нач. проф.
образования /Николай Александрович Юхин; Под ред.
О.И.Стеклова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. –160с.
33. Юхин Н.А. Выбор сварочного электрода. Учебно – справочное
пособие под ред. О.И. Стеклова изд. «СОУЭЛО» - М.: 2003. -69 с.
34. Юхин Н.А. Механизированная дуговая сварка плавящимся элек
тродом в защитных газах (MIG/MAG) под ред. О.И. Стеклова
изд. «СОУЭЛО» - М.: 2002. -73 с., ил.
35. Юхин Н.А. Ручная дуговая сварка неплавящимся электродом в
защитных газах (TIG/WIG) под ред. О.И. Стеклова
изд. «СОУЭЛО» - М.: 2001. -49 с., ил.
36. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов:
Учебник для нач. проф. образования / Георгий Георгиевич
Чернышов. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр
«Академия», 2004. – 496с.
Интернет-ресурсы
Содержание курсовой работы
Курсовая работа состоит из следующих разделов:
1. Характеристика заданной сварной конструкции
2.Химический состав материала, физико-механические свойства используемого материала;
3. Технологическая свариваемость металла изделия;
4. Обоснование выбора способа сварки;
5. Выбор сварочных материалов;
6. обоснование режимов сварки;
7. Выбор источников питания;
8. Обоснование выбора сварочного оборудования;
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!
649 группа ЛПЗ: Выбор металла для различных металлоконструкций и его обоснование. "РТТЗ" 04.04.20
Задание на 04.04.20 включает в себя конспект-лекцию и зарисовку двух таблиц. Подобные разбираемые темы будут входить в состав дипломных работ, поэтому для самостоятельного изучения советую разобрать любой тип конструкции из предыдущих курсовых.
Просмотр содержимого документа
«649 группа ЛПЗ: Выбор металла для различных металлоконструкций и его обоснование. "РТТЗ" 04.04.20»
ЛПЗ «Выбор металла для различных металлоконструкций и его обоснование»
КОНСПЕКТ-ЛЕКЦИЯ
Выбор и обоснование производить с учетом следующих требований:
- обеспечение прочности и жесткости при номинальных затратах на изготовление с учетом максимальной экономии металла и снижения массы сварной конструкции;
- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;
- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.
- предоставить примеры марок сталей относящихся к группе стали выбранной для проектирования сварной конструкции.
Для примера разберём резевруары
Резервуары предназначены для хранения дорогостоящих и важных для народного хозяйства продуктов.
В связи с этим для резервуаров необходимо применять стали, имеющие высокие прочностные характеристики (предел текучести, химический состав, надежную свариваемость, хорошую сопротивляемость хрупкому разрушению при низких температурах, достаточную ударную вязкость и низкое значение порога хладноломкости). Наиболее рационально использовать резервуары из мартеновских сталей марокВСт2сп, ВСт2пс, ВСт2кп, ВСт3сп, ВСт3пс, ВСт3кп, а также низколегированных сталей таких как 14ГС, 10Г2С, 09Г2С.
В зависимости от назначения сталь поставляется по 3 группам:
А - по механическим свойствам;
Б - по химическому составу;
В- по механическим свойствам и химическому составу.
Поскольку для несущих строительных конструкций необходимо обеспечить прочность и устойчивость, а также подлежащее сопротивление хрупкому разрушению и динамическим воздействием сталь для этих конструкций заказывается по группе В.
Спокойная сталь более устойчива к хрупкому разрушению и очень дорога по производству. Кипящая сталь, несмотря на свою не большую стоимость не предназначена для несущих элементов сварных конструкций (склонна к трещинам).
Чтобы обеспечить экономичность требуется выбирать стали балансирующую между относительной дешевизной и приемлемыми физико-химическими свойствами, для резервуаров это сталь марок ВСт3сп.
Исходя из этих условий и того, что резервуар планируется эксплуатировать на территории карагандинской области со средним снеговым загружением и температурными нагрузками, выбирается сталь ВСт3сп (корпус, ферма, стойки, днище, ребра жесткости и т.д.).
Из данной стали изготовляется как резервуар, так и арматура ограждения, лестницы.
Для эксплуатации резервуара объемом достаточны химические и механические свойства стали ВСт3сп.
ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРА МЕТАЛЛА
Металл для изготовления различных металлоконструкций выбирают исходя из особенностей зданий и сооружений, а также эксплуатационных условий. Выбранный материал должен обеспечить надежность конструкции и экономическую эффективность возведения объекта. Металл для металлоконструкций выбирают на стадии проектирования, основываясь на результатах технико-экономического анализа.
Выбор определенной марки стали завит от следующих параметров:
толщины несущих элементов конструкции;
выбранного способа соединения отдельных элементов металлопроката;
воспринимаемых динамических и статических нагрузок;
локальных условий эксплуатации конструкции;
степени ответственности возводимых зданий и сооружений;
уровня воспринимаемых напряжений.
В большинстве случаев для изготовления металлоконструкций, используют прокатные низкоуглеродистые и углеродистые стали. Реже, применяют алюминиевые и титановые сплавы.
Маркировка стали по ГОСТу
Углеродистую сталь обычного качества делят на три категории в зависимости от назначения и на шесть по нормируемым значениям. Согласно существующему ГОСТу металл маркируют заглавными буквами: А, Б, В.
Сталь группы А обладает механическими свойствами, которые определенны стандартом, металл группы Б соответствует требованиям по химическому составу, а материал, входящий в группу В, имеет нормированные механические свойства и химический состав.
Металл делят по степени раскисленности на спокойные, полуспокойные, кипящие. Степень раскисленности обозначают буквами: сп, пс, кп. Все характеристики стали и метод ее производства указывают в сертификате. Маркируют продукт буквенно-цифровым способом, например, сталь Ст3сп.
Сфера применения стали в зависимости от назначения металлоконструкции
Самой распространенной и популярной маркой является Ст3. Этот материал обладает высокими механическими свойствами, хорошей свариваемостью, легко поддается обработке, имеет хорошую пластичность, не требует закалки. Для возведения несущих конструкций используют мартеновскую сталь, которая входит в группу В и соответствует расчетным показателям как по механическим свойствам, так и по химическому составу.
Стали, относящиеся к группе кипящих, отличаются низкой себестоимостью. По сравнению с материалами спокойного типа стоимость металла значительно ниже. Низкая цена на продукцию позволяет существенно экономить на возведении объекта. Но при этом материал склонен к относительно быстрому устранению, обладает плохой свариваемостью, что делает невозможным применение в некоторых металлоконструкциях. Кипящие стали используют для изготовления ограждений, лестниц, перил и других изделий, воспринимающих статические нагрузки. Так как сталь при низких температурах склонна к растрескиванию, эксплуатировать конструкции следует при температуре не ниже минус 25 градусов.
Металл, который относят к группе мартеновских сталей (группа В), применяют для изготовления конструкций, работающих в сложных эксплуатационных условиях. Такие объекты рассчитаны на длительную эксплуатацию в условиях низких температур и постоянного воздействия нагрузок различных видов.
Использование низкоуглеродистых сталей при изготовлении различных металлоконструкций позволит сократить вес объекта почти на 15%. Недостатками этого вида металла являются относительно высокая стоимость и чувствительность к напряжениям. По сравнению с материалом марки Ст3 низкоуглеродистая сталь обойдется покупателю примерно на 20–50% дороже.
Легированные стали применяют при проектировании объектов, возведение которых требует максимального снижения веса металлоконструкции. Использование технологии комплексного легирования и термического упрочнения позволяет снизить массу элементов за счет повышения прочности металла. Благодаря технологии упрочнения производители увеличивают прочность малоуглеродистых сталей вплоть до 25%, а низколегированных сталей до 50%.
Алюминиевые и титановые сплавы также широко применяют в металлоконструкциях. Преимуществами титановых материалов являются механическая прочность, высокая стойкость к коррозии, небольшой коэффициент расширения, хорошая пластичность, свариваемость. Изделия легко поддаются обработке давлением без нагрева материала. Титановые сплавы используют для изготовления продукции, которая предназначена для работы в экстремальных условиях.
Алюминиевые сплавы имеют относительно низкие механические свойства, зато обладают малой плотностью, высокой пластичностью, стойкостью к коррозии. Алюминиевые сплавы применяют для изготовления крановых металлоконструкций. Свойства материала позволяют производить легкие мостовые краны большой грузоподъемности.
Выбор и обоснование металла сварной конструкции
- предоставить в курсовом проекте примеры марок сталей относящихся к группе стали выбранной для проектирования сварной конструкции.
Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1.2.1. и таблицы 1.2.2. соответственно
Таблица 1.2.1. Химический состав стали
Таблица1.2.2. Механические свойства стали
| Марка стали | ГОСТ | Временное сопротивле-ние разрыву, [σв ] МПа | Предел текуче-сти,σ0,2 МПа | Относи-тельное удлине-ние, % | Ударная вязкость, мДж/м 2 |
1.3 Расчет и конструирование балки
Изображаем расчетную схему балки с учетом задания на проектирование, заполнить таблицу 1.3.1.
Таблица1.3.1. Сбор нагрузок балки
| F kH | АС м | АВ м | ВС м |
1.3.1.Определяем реакции опор
-сумма сил в точке А
- суммарная силы действующие на балку
- откуда реакция опоры относительно точки А на действующее усилие
- сумма моментов в точке А
- сумма моментов относительно точки А
- сумма моментов относительно точки В
где F , АВ, АС, ВС - значения из таблицы 1.3.1.
Определяем поперечные силы
Q (в-с) = F , kH (1.3.1.7.)
Q (а-в) = F+F, kH (1.3.1.8.)
Определяем изгибающий момент
Мизг. в = -F*BC, kH·м (1.3.1.9.)
Мизг. а= -F*АВ-F*AC, kH·м (1.3.1.10.)
Строим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.
Указываем, в какой точке будет максимальный нормативный изгибающий момент Мmax, кН . м.
1.3.2. Подбор сечения балки
Определяем требуемый момент сопротивления сечения балки с учетом развития в ней пластических деформаций при работе на изгиб Wтр, см 3
Wтр =заполнить таблицу 1.3.2.
Таблица 1.3.2. Требуемый момент сопротивления сечения балки
| Мmax kH | [σв ] МПа | Wтр см 3 | Wтр/2 см 3 |
Из ГОСТ 8240-89 Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент подбираем размеры профиля по рассчитанному Wтр /2
В пояснительной записке заполнить таблицу 1.3.3.
Таблица 1.3.3. Размеры выбранного сечения балки
| № швеллера | h мм | b мм | s мм | t мм | Wпр см 3 | Масса 1 пог. м. швеллера, g кГ/м |
1.4. Определение коэффициента запаса прочности (проверочный расчет элементов сварной конструкции)
1.4.1 Изображаем схему нагрузки балки
Определяем поперечную силу, строим эпюру поперечных сил
-сумма сил в точке С
-сумма сил в точке B на участке В-С
F В р в-с =F+ 2*g *ВС /100, кН (1.4.2.)
-сумма сил в точке B на участке А-В
F В р а-в =F+ 2*g *АВ/100+F, кН (1.4.3.)
-сумма сил в точке A
Определяем изгибающий момент, строим эпюру изгибающих моментов
M Р А= -F*AB - F*AC – 2*g*АС 2 /(2*100), kH·м (1.4.5.)
М Р Б= -F*BC -2* g*ВС 2 /(2*100), kH·м (1.4.6.)
где F кН , АВ, АС, ВС, м - значения из таблицы 1.3.1.
g – вес 1 пог. м балки кГ/м значения из таблицы п. 1.3.3
Определение запаса прочности
σ =n = в ] (1.4.8.)
В пояснительной записке чертим эскиз балки с указанием всех размеров
Определяем вес балки
Q = Qбалки + Qоснования , кг (1.4.1.9)
Qбалки = 2*g * L , кг ( 1.4.1.10)
Qоснования =Qбалки – вес балки, кг
Qоснования – вес основания, кг
g - масса 1 пог. м. профиля, кГ/м
L – длина балки, м
V = (h+20)*(b+20)*3 ,см – объем основания
ρ– плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;
Расчет сварных швов
1.5.1.Определить вид сварного соединения в соответствии с ГОСТ 14771-76
В связи с тем что стыковые швы не нагружены растягивающим усилием производим расчет угловых швов приварки рассчитанного профиля к пластине.
Строим схему нагрузки швов
Определяем длину лобовых и фланговых швов
1,4* L 2 ФЛ Ш. * L лоб. ш*[ СР ] (1.5.1.1.)
где Кш –катет шва, в см
[ СР ]- допустимое напряжение в шве на срез [ СР ] = 0,65 * σВ
Катет шва выбираем в соответствии с рекомендациями таблицы 1.5.1
Таблица 1.5.1. Минимальные катеты угловых сварных швов
Предел текучести стали
Толщина более толстого из свариваемых элементов, мм
Тавровое соединение с двусторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой,
Нахлесточное и угловое, выполненое ручной сваркой
Так-как на швы действует изгибающий момент уравнение прочности шва
+ СР ] , (1.5.1.2.)
W=А= 2* Кш * L лоб. ш. – площадь поперечного сечения шва, см 2 (1.5.1.4.)
Fmax – максимальная сила (из эпюры сил в кН)
L ФЛ Ш длина фланговых швов в см
L лоб. ш длина лобовых швов в см
Кш –катет шва, в см
1.5.2. Определить вид сварного соединения и рассчитать площадь поперечного сечения сварного шва( вид сварного соединения определяется по ГОСТам 14771-76, 5264-80, 8713-79, площадь поперечного сечения сварного шва рассчитывается по таблицам) .
Таблица 1.5.2. Конструктивные элементы сварного шва
Условное обозначение сварного соединения
элементы сварного шва
Площадь поперечного сечения сварного шва
Определить количество проходов сварки шва.
n =Fш –общая площадь поперечного сечения шва, мм 2
F1- площадь поперечного сечения шва первого прохода, мм 2
F2- площадь поперечного сечения шва второго и последующих проходов, мм 2
Таблица 1.5.3. Площадь поперечного сечения шва для расчета количества проходов сварки
СОГЛАСОВАНО цикловой комиссией протокол № __ от «__»_________20__г.
Председатель ЦК ______ Е.Л. Ячменева
Содержание
Конструкторский раздел
1.1 Описание сварной конструкции
1.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции
1.3 Расчет и конструирование балки
1.4. Определение коэффициента запаса прочности (проверочный расчет элементов сварной конструкции)
1.5. Расчет сварных швов
Технологический раздел
2.1. Определение режимов сварки и расчет расхода сварочных материалов
2.2. Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки, инструмента
2.3. Методы борьбы со сварочными деформациями
2.4. Выбор методов контроля качества.
2.5.Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды.
Графическая часть проекта
3.1. Чертеж сварной конструкции 1 лист формата А1
Список использованных источников
Общие положения, состав и содержание курсового проекта
Курсовой проект является завершающей частью дисциплины «Проектирование сварных конструкций».
Тема курсового проекта – «Спроектировать консольную балку с профилем поперечного сечения состоящего из уголков.»
Целью курсового проекта является самостоятельная работа учащихся, позволяющая систематизировать, обобщить и расширить теоретические знания учащихся по специальным и общетехническим дисциплинам с использованием технической, сварочной литературы и ГОСТов.
Задачами курсового проекта являются:
· подбор сечения элементов конструкции по условиям прочности и жесткости;
· расчет сварных швов;
Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:
· нагрузки, действующие на балки;
Курсовой проект включает:
· пояснительную записку (объемом 20-25 листов) с приложениями;
· графическую часть чертеж спроектированной сварной конструкции (не менее 1 листа формата А1).
Введение
Во введении кратко изложите данные о развитии сварки и применении сварных конструкций в Республике Беларусь и за рубежом.
Какие виды сварки распространены в современной промышленности.
Описание конструкции балки
Подробно опишите части, из которых состоит сварная конструкция.
Поясните понятие «сварная конструкция», опишите ее преимущества перед другими видами конструкций.
Выбор и обоснование металла сварной конструкции
Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1.2.2 и таблицы 1.2.2 соответственно
Таблица 1.2.1 Химический состав стали
| Марка стали | ГОСТ | Содержание элементов, % | |
| C | Mn | Si | Cr |
| Марка стали | ГОСТ | Временное сопротивле-ние разрыву, [σв ] МПа | Предел текуче-сти,σ0,2 МПа | Относи-тельное удлине-ние, % | Ударная вязкость, мДж/м 2 |
Таблица 1.5.1.1. Минимальные катеты угловых сварных швов
| Вид соединения | Предел текучести стали | Толщина более толстого из свариваемых элементов, мм | ||||
| 4-5 | 6-10 | 11-16 | 17-22 | 23-32 | 33-40 | 41-80 |
| Тавровое соединение с двусторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой, Нахлесточное и угловое, выполненое ручной сваркой | ||||||
| 430-530 (4400-5400) | ||||||
| То-же выполненое автоматической и полуавтоматической сваркой | ||||||
| 430-530 (4400-5400) | ||||||
| Тавровое соединение с односторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой. | ||||||
| То-же выполненое автоматической и полуавтоматической сваркой |
Так-как на швы действует изгибающий момент и сила уравнение прочности шва
СР ] , (1.5.1.2.)
W= –момент сопротивления поперечного сечения шва , см 2 (1.5.1.3.)
.- максимальный нормативный изгибающий момент кН . м (максимальный нормативный изгибающий момент кН . м из эпюры моментов)
1.5.2. Определить вид сварного соединения и рассчитать площадь поперечного сечения сварного шва( вид сварного соединения определяется по ГОСТам 14771-76, 5264-80, 8713-79, площадь поперечного сечения сварного шва рассчитывается по таблицам .
Полученные данные занести в таблицу 1.5.2
| № п/п | Условное обозначение сварного соединения | Конструктивные элементы сварного шва мм | Площадь поперечного сечения сварного шва мм2 Fш |
| подготовленных кромок свариваемых деталей мм | шва сварного соединения мм |
| № позиции | Свариваемый материал | Толщина металла, мм, до |
| Площадь поперечного сечения, мм 2 , до | ||
| первого прохода | второго и последующих проходов | |
| Углеродистая и низколегированные стали | ||
| Высоколегированные и легированные стали |
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
По выполнению
Курсового проекта
Спроектировать консольную балку с профилем поперечного сечения состоящего из уголков
Разработал преподаватель ____________А.М.Марченко
| Марка стали | ГОСТ | Временное сопротивле-ние разрыву, [σв ] МПа | Предел текуче-сти,σ0,2 МПа | Относи-тельное удлине-ние, % | Ударная вязкость, мДж/м 2 |
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Обоснование выбора марки стали сварной конструкции.
Обоснование материала сварной конструкции производить с учетом следующих основных требований:
- обеспечения прочности и жесткости при наименьших затратах ее изготовления с учетом максимальной экономии металла;
- гарантирования условий хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;
- обеспечения надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, при переменных температурах в агрессивных средах.
Указать механические свойства и химический состав свариваемого материала.
Таблица 1.1 – Химический состав сталей
Таблица 1.2 – Механические свойства сталей
Временное сопротивление разрыву, МПа
Предел текучести, Мпа
Ударная вязкость, Дж/см 2
при t испытания, °С
1.3 Технические условия на прокат, заготовки и детали.
В качестве основных материалов, применяемых для изготовления ответственных сварных конструкций (поднадзорных ГОСПРОМАТОМНАДЗОРу), работающих при динамических нагрузках должны применяться легированные стали по ГОСТ 19281-89 или углеродистые обыкновенного качества не ниже марки Ст3пс по ГОСТ 380-94. Для неответственных сварных конструкций должны применяться стали не ниже марки Ст3пс по ГОСТ 380-94.
1.4 Технические условия на сборку
Сборка свариваемых деталей должна обеспечивать наличие установленного зазора в пределах допуска по всей длине соединения. Кромки и поверхности деталей в местах расположения сварных швов на ширину 25-30 мм должны быть очищены от ржавчины, масла и других загрязнений непосредственно перед сборкой под сварку. Детали с трещинами и надрывами, образовавшимися .при изготовлении, к сборке под сварку не допускаются.
Указанные требования обеспечиваются технологической оснасткой и соответствующими допусками на собираемые детали.
При сборке не допускается силовая подгонка, вызывающая дополнительные напряжения в металле.
Местные повышенные зазоры должны быть устранены перед сборкой под сварку. Разрешается заваривать зазоры наплавкой кромок детали, но не более 5% длины шва. Заполнять увеличенные зазоры кусками металла и другими материалами запрещается.
Сборка под сварку должна обеспечивать линейные размеры готовой сборочной единицы в пределах допусков, указанных в таблице 1.3.
Таблица 1.3 - Предельные отклонения сварных сборочных единиц
| Номинальные размеры, мм | Предельные отклонения, мм |
| До 30 Свыше 30 до 120 Свыше 120 до 500 Свыше 500 до 1000 Свыше 1000 до 3000 Свыше 3000 | +1,0 +1,5 +2,0 +3,0 +4,0 +5,0 |
Сечение прихваток допускается размером до половины сечения сварного шва. Прихватки должны ставиться в местах расположения сварных швов. Наложенные прихватки должны быть очищены от шлака.
Прихватка элементов сварных конструкций при сборке должна выполняться с использованием тех же присадочных материалов и требований, что и при выполнении сварных швов.
Размеры прихваток должны быть указаны вкартах технологического процесса.
Сборкапод сварку должна быть принята ОТК. При транспортировке и кантовке собранных под сварку металлоконструкций должны быть приняты меры, обеспечивающие сохранение геометрических форм и размеров, заданных при сборке.
1.5 Технические условия на сварку
Соответствие всех сварочных материалов требованиям стандартов должно подтверждаться сертификатом заводов-поставщиков, а при отсутствии сертификата – данными испытаний лабораторий завода.
При ручной дуговой сварке должны применяться электроды не ниже типа Э42А по ГОСТ 9467-75 со стержнем из проволоки Св-08 по ГОСТ 2246-70.
Требования к заготовкам под сварку предусматривают, чтобы свариваемые детали из листового, фасонного, сортового и другого проката должны быть выправлены перед сборкой под сварку.
После вальцовки или гибки детали не должны иметь трещин и заусенцев, надрывов, волнистости и других дефектов.
Кромки деталей, обрезанных на ножницах, не должны иметь трещин и заусенцев. Обрезная кромка должна быть перпендикулярной к поверхности детали. Допускаемый уклон в случаях, не оговоренных на чертежах, должен быть 1:10, но не более 2 мм.
Необходимость механической обработки кромок деталей должна указываться вчертежах и технологических процессах.
Детали, поступающие на сварку, должны быть приняты ОТК.
1.6 Технические условия на сварочные материалы
1.7 Технические условия на контроль и приемку готовой сварной конструкцииВ процессе сборки и сварки ответственных сварных конструкций должен осуществляться пооперационный контроль на всех этапах их изготовления. Процент контроля параметров оговаривается технологическим процессом.
Перед сваркой следует проверить правильность сборки, размеры и качество прихваток, соблюдение геометрических размеров изделия, а также чистоту поверхности свариваемых кромок, отсутствие коррозии, заусенцев, вмятин, других дефектов.
В процессе сварки должны контролироваться последовательность операций, установленная техпроцессом, отдельные швы и режим сварки.
После окончания сварки контроль качества сварных соединений должен осуществляться внешним осмотром и измерениями.
Угловые швы допускаются выпуклые и вогнутые, но во всех случаях катетом шва следует считать катет вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника.
Осмотр может производиться без применения лупы или с применением её с увеличением до 10 раз.
Контроль размеров сварных швов, точек и выявленных дефектов должен производиться измерительным инструментом с ценой деления 0,1мм или специальными шаблонами.
Исправление дефектного участка сварного шва более двух раз не допускается.
Внешний осмотр и обмер сварных соединений должен производиться согласно ГОСТ 3242-79.
Технологическая часть
Читайте также: