Введение

История развития сварки. Преимущество сварки по сравнению с клёпкой.

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1. Назначение сварной балки, её основные элементы и условия эксплуатации

Основные элементы балки показаны на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Основные элементы балки

1 - пояс;

2 - вертикальная стенка;

3 - ребра жёсткости.

2. Выбор сварки для изготовления конструкции

По заданию длина балки составляет 15м, балку будем варить в заводских условиях с помощью автоматической сварки под флюсом.

На рисунке 1.3приведенасварочная ванна автоматической сварки под слоем флюса.

Рисунок 1.2- Общая схема автоматической сварки под слоем флюса

Рисунок 1.3 - Сварочная ванна автоматической сварки под слоем флюса

1. Подключение к сети;

2. Источник сварочного тока;

3. Электрический провод на горелку;

4. Электрический провод на деталь;

5. Катушка с проволокой;

6. Протяжный механизм;

7. Токопроводящий мундштук;

8. Клемма заземления:

9. Свариваемая деталь;

10. Флюс;

11. Жидкий шлак;

12. Твердый шлак;

13. Пневматический отсос флюса;

14. Сварочная проволока;

15. Сварочная дуга;

16. Жидкая сварочная ванна;

17. Сварной шов

Преимущества сварки под слоем флюса:

Недостатки сварки под слоем флюса:

Рёбра жесткости, опорные рёбра и стыки будем приваривать с помощьюполуавтоматической сварки в среде защитных газов.

На рисунке 1.4 показанасхема полуавтоматической сварки. Сущность способа: сварочная проволока подаётся в зону сварки автоматически с определённой скоростью, а перемещение горелки производится сварщиком вручную. То есть процесс автоматизирован ровным счётом на половину.

Рисунок 1.4-Схема полуавтоматической сварки

Преимущества сварки в защитном газе:

Недостатки сварки в защитных газах:

3. Выбор материала для изготовления конструкции

Согласно строительным нормам и правилам (СНиП ІІ - В - 85) балка принадлежит ко второй группе конструкций, для которой при температуре эксплуатации Т = - 30°С рекомендуется марка стали класса С345 - 09Г2С.

Химический состав и механические свойства стали 09Г2С представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Химический состав, та механическиесвойства материала

Марка стали	Химический состав, %								Механические свойства
	С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	V	, МПа		, МПа	%	, МДж/ Т= -40
09Г2С	0,12	0,65	1,5	0,3	0,3	0,3	-	480		320	21	0,38

4. Расчёт допускаемых напряжений для основного метала и метала шва

Сварные конструкции должны, прежде всего, обладать достаточной надёжностью — т. е. способностью выполнять определённые функции в соответствующих условиях в течение определённого срока. Прекращение выполнения конструкцией хотя бы одной из предусмотренных для неё функций называется отказом.

Таким образом, под отказом понимают возможность наступления такого случайного события, результатом которого являются социальные или экономические потери. Считается, что конструкция в момент, предшествующий отказу, переходит в предельное состояние.

Предельными называются такие состояния, при наступлении которых конструкция перестаёт удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, т. е. она теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам или получает недопустимые перемещения либо местные повреждения.

Причинами наступления в сварных конструкциях предельных состояний могут быть перегрузки, невысокое качество материалов, из которых они изготовлены, и другое.

Допускаемое напряжение для основного металла определяется по формуле:

[σ]р = , МПа (1.1)

где σ_т - граница текучести металла (для 09Г2С σ_т = 320МПа);

к - коэффициент однородности металла (для легированной стали - 0,85);

т - коэффициент условий работы берется из справочной таблицы (0,9);

п - коэффициент перегрузки надежности берется из справочной таблицы (1,1).

Допускаемое напряжение для металла шва определяется по формуле:

[σ'] = φ × [σ]_р, МПа (1.2)

где φ- коэффициент прочности сварного шва, зависит от вида сварного шва и способа сварки (φ = 0,8);

[σ]_р - допустимое напряжение для основного металла.

Касательное напряжение для основного металла

[τ]_ср = (0,6÷0,7) ×[σ]_р, МПа (1.3)

где: (0,6÷0,7) – числовой коэффициент, принимаем 0,65.

Касательное напряжение для металла шваопределяется по формуле:

[τ']_ср = φ× [τ]_ср, МПа (1.4)

где: φ - коэффициент прочностисварного шва;

2. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил

От заданных нагрузок определяем реакции опор.

На рисунке 2.1 приведена расчетная схема балки.

Рисунок 2.1- Расчетная схема балки

Сварные балки должны удовлетворять требования прочности, общей и местной стойкости. Вместе с этим, они должны быть и экономичными по расходу металла.

Сумма моментов относительно точки Аравна 0.

(2.1)

Сумма моментов относительно точкиВ равна 0.

(2.2)

Проверка:

0 = 0

Строим эпюры изгибающих моментов М, и поперечных сил Q.

Балка имеет 3 участка нагрузки.

= кH (2.3)

= - , кH (2.4)

= - - , кH (2.5)

= - - + , кH (2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

Эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов М представлены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2- Эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов М