Введение

Сварка является широко распространенным и эффективным технологическим процессом. В машиностроении и стройиндустрии, на транспорте и в сельском хозяйстве процессы сварки, пайки, огневой резки, наплавки и металлизации являются эффективным средством промышленного производства. Сварке подвергаются самые различные материалы: углеродистые и нержавеющие стали, медь, алюминий, никелевые сплавы, бронза, пластмассы и т.д. Толщина свариваемых изделий колеблется от десятков микронов до сотен миллиметров. Поэтому постоянно происходит совершенствование известных способов сварки и создание новых. Поэтому перед сварщиками встают постоянно новые задачи. Таких, неизвестных решений в сварке еще очень много. В последнее время стали широко использоваться методы плазменной резки, сварки, наплавки, напыления и плазменно - механической обработки, что позволяет значительно повысить производительность труда и сократить расход дефицитных материалов. Разработан принципиально новый для сварочного производства технологический процесс - лазерная технология. Преимущества данного способа состоят в том, что энергия лазерного луча может передаваться на большие расстояния, а также от одной точки изделия к другой в соответствии с заданной программой. Лазерным лучом можно варить или резать детали в любой атмосфере и в таких местах, куда невозможно проникнуть ни одним из известных сварочных источников теплоты, за исключением электронного луча. Надежность и экономичность, быстрота и универсальность - все это делает сварку незаменимым технологическим процессом. Чтобы обеспечить нормальную, безопасную работу самых различных изделий, сварщиками предложено качества новых деталей. Но кроме наплавки сварщиками освоен еще один способ - напыление. Методы термического нанесения покрытий получают в последнее время широкое распространение. Плазменное, газопламенное, лазерное, детонационное напыление, электродуговая металлизация объединенных общим принципом. Таким способом можно наносить покрытие на металлы, керамику, пластмассы и даже дерево и ткани. Толщина напиленного слоя может изменяться от нескольких микронов до десятков миллиметров. Невозможно перечислить все проблемы, которые приходится решать сварщикам при производстве различных изделий. Отличительной чертой сварочного процесса является его универсальность. Сварка применяется для изготовления самых различных изделий на земле, в космосе и под водой. Зачастую эти изделия отличаются высокой надежностью. Уже сейчас подводная сварка нашла применение при строительстве мостов, портовых сооружений, буровых платформ, подводных трубопроводов и т.д. Много научных и технических вопросов возникло перед сварщиками при разработке технологии сварки в космосе.

Эксперименты и практические работы в космосе выдвинули не только проблемы, но и приятные и интересные загадки. Например, в космических условиях оказалось гораздо легче, чем в земных условиях сваривать листы небольшой толщины. Совершенно иначе ведет себя электрическая дуга в вакууме. Она может поддерживаться долго, поскольку ни высокие напряжения источника энергии, ни существующие до пробоя вискеры ей не нужны. Сложность и многофакторность процесса сварки заставляет сварщиков прибегать к моделированию.

1 Конструкторский раздел

1. Описание конструкции колонны

Колонна предназначена для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций на фундамент и грунты.

Колона состоит из 3 основных частей:

1. Стержня

2. Оголовка

3. Базы

Стержень основной несущий элемент конструкции, состоящий из двух швеллеров, сваренных между собой пластинами вовнутрь.

Оголовок является верхней частью колонны. Он служит для восприятия нагрузок от вышележащих конструкций и передачи их на стержень. В связи с этим оголовки проектируются с учетом конструкции опирающихся на них балок или ферм (при этом также учитываются особенности их крепления), передачи нагрузок и с учетом сечения стержня колонны.

База предназначена для распределения нагрузки и передачи ее на фундамент. Если нагрузку не распределить ,то такая колонна раздавит бетон фундамента, так как прочности стали и бетона различны и относительно небольшая площадь сечения стального стержня будет передавать значительные напряжения на бетон. База также обеспечивает крепление колонны к фундаменту. В простейшем случае база центрально-сжатой колонны состоит из опорной плиты, к которой приварен стержень колонны. Колонна передает давление на фундамент через опорную плиту.

Колонна сквозная, центрально-сжатая с высотой 19 метров и нагрузкой 1305 кН, которая действует строго по центру колонны. Стержень колонны состоит из двух прокатных швеллеров №30. Швеллера расположены полками наружу. Швеллера приваренных с двух сторон между собой планками. Крепление, как верхнего конца, так и нижнего конца колонны жесткое.

1.2Выбор и обоснование металла сварной конструкции

Мая колонна изготавливается из конструкционной, низколегированной

стали марки 10ХСНД. Стандарт на химический состав: ГОСТ 19281-89

Сталь 10ХСНД применяется при изготовлении элементов сварных металло- конструкций и различных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до +450С; металлопроката, предназначенного при изготовлении мостовых конструкций обычного и северного исполнения; несущих элементов различных сварных конструкций; деталей трубопроводной арматуры после закалки и отпуска; в качестве основного слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионно-стойких листов.

Таблица 1 – Химический состав стали 10ХСНД

Марка Стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
		С	Мn	Si	Cr	Cu	Ni
10ХСНД	19281-89	<0,12	0,50-0,80	0,80-1,10	0,6-0,9	0,4-0,6	0,5-0,8

Таблица 2 – Механические свойства стали 10ХСНД

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивление разрыву ,МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, мДж/м2	Расчётное сопротивление, Мпа
10ХСНД	19281-89	530	390	19	39-49	280