Выбор материала сварной конструкции
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Принципы классификации
Конструктивное разнообразие сварных изделий затрудняетих классификацию по единому признаку. Их можно классифицировать по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные, трансформаторные и т.д.), в зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные), по применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.) или по методу получения заготовок (листовые, сортопрофильные, сварно-литые, сварно-кованые и сварно-штампованные конструкции). Для создания типовых технологических процессов целесообразной является классификация по конструктивной форме сварных изделий и особенностям эксплуатационных нагрузок.
Выделяют следующие типы сварных элементов и конструкций:
решетчатые конструкции - это система стержней из профильного проката или труб, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают растяжение или сжатие, а иногда сжатие с продольным изгибом. К ним относят фермы, мачты, колонны, арматурные сетки и каркасы;
балки - конструкции таврового, двутаврового, коробчатого или других видов сечения, работающие в основном на поперечный изгиб. К ним относят поперечные и продольные балки мостовых кранов, балки подкрановых путей, строительные колонны, пролетные балки мостов и т.п. Жестко соединенные между собой балки сварными и клепаными соединениями образуют рамные конструкции;
|
|
|
оболочковые конструкции - различают два типа: конструкции, работающие при избыточном давлении (различные емкости, автоклавы, сосуды к трубопроводы); конструкции, испытывающие знакопеременные нагрузки при повышенном нагреве стенки (корпуса вращающихся печей, трубных мельниц, биобарабанов и т.п.);
корпусные транспортные конструкции подвергаются динамическим нагрузкам. К ним предъявляют требования высокой жесткости при минимальной массе. Основные конструкции данного типа - корпуса судов и летательных аппаратов, вагонов, кузова автомобилей;
детали машин и приборов работают преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузках. Характерным требованием является получение точных размеров. Примерами таких изделий являются станины, валы, бандажи вращающихся аппаратов, транзисторы, сильфоны, мембраны и т.п.
Технологичность сварных конструкций
Технологичность конструкции - это совокупность свойств, определяющих возможность ее изготовления с наименьшими затратами труда и материалов методами прогрессивной технологии в соответствии с требованиями проекта по качеству.
Технологичность зависит от лучшего использования конструкторских и технологических резервов, связанных с повышением технико-экономических показателей изготовления и качества изделий без нарушения технических требований.
|
|
|
Отработка технологичности конструкции является непрерывным процессом, который начинается с эскизного проекта и продолжается на всех стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации как опытных, так и серийных образцов конструкций.
В процессе эксплуатации наиболее технологичной будет конструкция, которая при заданной надежности имеет наименьшее число отказов и требует минимальных затрат на восстановление и обслуживание. Опыт отечественной и зарубежной промышленности показывает, что около 75% эффективности технологичности закладывается при проектировании.
Технологичность конструкции зависит от масштаба выпуска и от типа производства. Конструкция высокотехнологичная для одного масштаба выпуска может оказаться нетехнологичной для другого. Технологичность отдельных деталей и узлов должна быть увязана со всем изделием в целом. На технологичность сварной конструкции влияют основной и наплавленный металл, точность изготовления деталей, подбор оптимальных конструктивных и технологических баз и размерных цепей, выбор способов сварки, мест эксплуатационных и технологических разъемов, нормализация толщин соединяемых материалов, размеров швов, параметров соединений, возможность автоматизации и механизации процесса изготовления, применение стандартного оборудования и т.д.
|
|
|
Проектирование и изготовление не должны противопоставляться друг другу, все вопросы должны решаться во взаимной связи. На предприятиях, где в законодательном порядке налажен контроль проектируемых конструкций на технологичность, конструкторами совместно с технологами создаются рациональные конструкции.
Рис.1.1. Сварные соединения фланца и днища сосуда:
1 - кольцевой фланец; 2 - юбочный фланец;
3 - нахлесточное соединение днища;
4 - стыковое соединение днища
Качественный анализ на технологичность сварных соединений (рис.1.1) проводят по характеру рабочих нагружений и по технологическим параметрам изготовления. В вариантах 1 и 3 сварные соединения работают на срез; для уменьшения углового поворота при сварке фланец необходимо укрепить ребрами, сборка фланца и днища с корпусом достаточно трудоемка и не поддается механизации; применение механизированных способов сварки затруднено; контроль качества сварных соединений неразрушающими способами усложнен, после сварки изделия необходима механическая обработка фланца.
|
|
|
В вариантах 2 и 4 сварные соединения работают на разрыв, сборка фланца и днища с корпусом проще и хорошо механизируется, возможно применение автоматической сварки с обеспечением полного провара всей толщины металла, контроль качества сварных швов без затруднений, механическая обработка не требуется, т.к. фланец изготовляют в окончательный размер.
Опытный специалист признает более технологичными варианты 2 и 4.
Выбор материала сварной конструкции
Для сварных конструкций целесообразно использовать хорошо сваривающиеся стали и сплавы.
В первом приближении свариваемость металла может быть определена по эквиваленту углерода:
I) для углеродистых и марганцовистых сталей широко используют зависимость
2) для конструкционных среднеуглеродистых, низколегированных сталей и сталей повышенной прочности и высокопрочных используют зависимость
медь и фосфор учитывают, если концентрации Cu> 0,5%, а
Р > 0,05%.
Если в обоих случаях Сэ > 0,45%, то необходим предварительный
подогрев перед сваркой, причем чем выше эквивалент углерода, тем выше температура подогрева. Кроме того, с увеличением толщины металла ухудшается свариваемость его, поэтому в ряде случаев следует это учитывать.
Для низкоуглеродистых сталей
для легированных сталей
где
верхнее содержание элементов в стали, %;
б - толщина металла, мм.
Если эквивалент углерода больше указанных значений, то необходимо определить температуру предварительного подогрева по формуле
Уточненный расчет характеристик нагрева, температуры, скорости охлаждения металла шва и около шовной зоны, длительности их выдержки в опасном интервале температур при выборе режимов сварки проводят по специальным методикам.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!