Расчет устойчивости сварных конструкций

Сварка как основной технологический процесс в промышленности. Характеристика материалов сварных конструкций. Виды сварных швов и соединений. Характеристика типовых сварных конструкций. Расчет на прочность и устойчивость при разработке сварных конструкций.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

19

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.АНАЛИТИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Материалы сварных конструкций

1.2 Виды сварных швов и соединений

1.3 Типовые сварные конструкции

2.РАСЧЕТНО-ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет устойчивости стоек

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Сварка является одним из основных технологических процессов в машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности. Она позволила внести корректные изменения в технологию производства с вытеснением клепаных конструкций и создать принципиально новые конструкции машин.

Сварке подвергаются практически любые металлы и неметаллы в любых условиях - на земле, в воде, в Космосе.

Толщина свариваемых деталей колеблется от микронов до метров, масса конструкций - от граммов до сотен тонн.

Зачастую сварка является единственно возможным способом создания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения заготовок, максимально приближенных к форме и размером готовой детали или конструкции.

До 70% мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений.

Сварные конструкции бывают машиностроительные, строительные и технологические. Достоинства сварных конструкций перед клепаными:

экономия металла, электроэнергии и труда;

сокращения сроков изготовления и меньший вес конструкций;

возможность наносить слои определенных составов для получения нужных свойств конструкций (по износостойкости, жара и коррозионной стойкости, антифрикционной и т.д.).

К недостаткам относятся пониженная долговечность сварных конструкций при вибрационных и знакопеременных рабочих нагрузках, а также невозможность получения надежных сварных соединений из некоторых разнородных металлов.В этих случаях до сих пор оправдано применение клепаных конструкций.

1.АНАЛИТИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Материалы сварных конструкций

Для конструкций применяются только стали, относящиеся к углеродистым, низколегированным и в небольших количествах - к среднелегированным сталям. Это ограничение связано со свариваемостью сталей и пригодностью сварных узлов.

Сварные конструкции должны быть прочными, жесткими и надежными, а также экономичными и минимально трудоемкими. Исходя из этих требований выбирают и соответствующие марки сталей. В промышленности России применяют более 400 различных марок сталей, но для сварки узлов и конструкций применяют только около 40 марок прокатной стали. Для сварных узлов и конструкций применяются следующие группы сталей:

· сталь конструкционная, углеродистая, обыкновенного качества, общего назначения, например от стали В Ст. 2 (КП, ПС, СП) до стали В Ст. 3Г ПС;

· сталь конструкционная, углеродистая, качественная, например, сталь 10 (КП, ПС), сталь 20 (КП, ПС), сталь 35, сталь 15К, сталь 20К и др.;

· сталь конструкционная, низколегированная для сварных конструкций ответственного назначения, например, 09Г2, сталь 14Г2, стали 12ГС, 17ГС, 09Г2С, 10ХСНД, 15ХСНД и др.;

· сталь конструкционная, легированная, например, стали: 15Х, 20Х, 18ХГТ, 30ХГТ, 20ХГСА, 30ХГСА, 20ХН, 12ХН3А, 20Х2Н4А, 12ГН2МФАЮ и др.;

· сталь конструкционная, теплоустойчивая, например, сталь 12МХ, сталь 12М1МФ, сталь 25Х2М1Ф и др.;

· стали и сплавы коррозийно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие. Из 50 марок этой группы сталей наиболее часто применяются для сварных изделий следующие стали: 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 08Х18Н10; 20Х23Н18 - как лучшая для изготовления цементационных реторт в термическом производстве.

В перечисленных группах сталей в качестве примеров приведены только некоторые марки, применяемых для сварных изделий.

Существует много различных марок алюминия, но не все имеют хорошую свариваемость. Например, сплав алюминия с медью (4-5% Cu) Д16, Д1, называемый дюралюминием, имеет плохую свариваемость и для сварочных конструкций не применяется, а соединяется клепкой. Прочность дюралюминия выше прочности низкоуглеродистой стали. Свойства алюминия:

· удельный вес 2,7 г/;

· температура плавления 660?С;

· высокая теплопроводность - в 3 раза выше, чем у железа;

· высокий коэффициент теплового расширения - в 2 раза больше, чем у железа, который способствует увеличению деформаций.

Абсолютное большинство сварных конструкций изготавливается из деформируемых, термически не упрочняемых алюминии-магниевых и алюминии-марганцевых сплавов. Для термически упрочняемых сплавов сварка плавлением почти не применяется, так как около шовная зона сильнораз упрочняется и невозможно получить прочное соединение. Сплавы - силумины имеют хорошую свариваемость.

Виды сварки алюминия: плавление и давлением; способы: ручная и механизированная в аргоне плавящимся и неплавящимся электродом, покрытыми электродами; газовая давлением.

Медь пластична в холодном состоянии и очень хрупка при высоких температурах, теряя и прочность. Отливки из меди имеют большую пористость и литейную усадку, поэтому литые детали из чистой меди не делают. Расплавленная медь хорошо растворяет газы, выделяя их при затвердевании, и это вызывает пористость.

Медь широко применяется в теплообменной аппаратуре, электротехнике, в химических аппаратах и т.д. Например, в быту медь используется для изготовления водонагревательных радиаторов в кухонных водоподогревных газовых колонках.

Свойства меди:

· высокая электро- и теплопроводность;

· прочность - 25 кгс/;

· температура плавления - 1083?C;

· теплопроводность меди в 6 раз выше, чем у стали, поэтому при сварке требуется дополнительный нагрев мощным источником теплоты.

Сварку меди выполняют следующими видами и способами и только в нижнем положении шва:

· дуговая сварка - угольным и металлическим плавящимся и неплавящимся электродом;

· газовая сварка ацетиленокислородным пламенем. В качестве защитной среды используется флюс, енертный по отношению к меди (азот, аргон), а также электродные покрытия.

1. Технические условия на изготовление сварных конструкций

Надежность и долговечность, сварных конструкций их экономичность, в изготовление и эксплуатации являются основными показателями качество, технологической конструкции, сборочно сварочном производстве. Пре проектирование технологии изготовление конструкции разрабатывают комплекс работ, включающий заготовительные, сборочные, сварочные и контрольные операции. Исходными данными для проектирования является: чертежи изделия, программа выпуска, технические условия.

Чертежи: содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размеров, типов сварных соединений, то есть решение, которые были приняты конструктором в процессе проектирования и должны быть к исполнению технологом. Технолог не имеет права вносить изменение в чертежи.

Программа выпуска: содержит сведения от числа изделий, которые надо изготовить в течение определённого срока (в течение 1 год.). Эти цифры служат основаниям для выбора: оборудование, технологическая оснастка, средств механизации и автоматизации. Производственный процесс, включает: различные, технологические контрольные и транспортные операции. Главное требование, определяющее последовательность этих операций их содержания и обеспечение их оснасткой - это выполнения заданной программой выпуска изделий Высокова качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости. Условно все конструкции делят на три группы:

1. Особа ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (грузоподъёмные машины, транспортные, баллоны, мостовые конструкции.)

2. Ответственные конструкции разрушения которых приводит к большим материальным потерям (устройства технологических линий выход из строя которых приводит к остановки всей линии).

3. Не ответственные конструкции.

Технические условия: Содержат перечень требований которые предъявляться к материалом, оборудованию а так -же к выполнению технологических контрольных операций.

1.2 Виды сварных швов и соединений

Все соединения элементов под сварку подразделяют на четыре основных вида: стыковое, угловое, тавровое, нахлесточное (Рис 1), а швы делят на два вида: стыковые и угловые.

Рис. 1 Классификация сварных соединений

В поперечном сечении сварное соединение на шлифе имеет следующие четко выраженные зоны: металл шва, зона сплавления, зона термического влияния (ЗТВ), основной металл (Рис.2) . С точки зрения качества сварного шва соединения большой интерес представляет ЗТВ, которую и рассмотрим.

Зона термического влияния - это участок основного металла около зоны сплавления, структура, свойства и ширина которого зависят от термического цикла, склонности к восприятию закалки и от свойств пластического деформирования при сварке.

ЗТВ состоит из зоны перегрева - перегретого металла, нагреваемого до температур, близких к температуре плавления, и отличающейся значитель...