Пм02. Разработка технологических процессов и проектирование изделий

Мдк 02.01. Основы расчета и проектирования сварных конструкций

02.01.1. Расчет и проектирование сварных конструкций

Для изготовления сварных конструкций применяют в большинстве случаев конструкционные стали.

Сталь – сплав железа с углеродом с содержанием углерода до 2,14 % и другими элементами и примесями.

По химическому составу сталь подразделяется: на углеродистую и легированную.

Углеродистая сталь делится на низкоуглеродистую (до 0,25%с), среднеуглеродистую (0,25 – 0,6%с) и высокоуглеродистую (0,6 – 2%с). Другими составляющими углеродистой стали являются марганец (не более 1%), и кремний (менее 0,5%); постоянными примесями считаются сера и фосфор (до 0,05% каждого).

Легированная сталь подразделяется на низколегированную с суммарным содержанием легирующих элементов до 3,5%; среднелегированную – от 3,5 до 10% и высоколегированную - более 10% легирующих элементов:: марганец (более 1%), и кремний (более 0,5%), хром, никель, молибден, ванадий, титан и др.

Принято разделение сталей по назначению:

- конструкционная (углеродистая и низколегированная);

- сталь (и сплав) с особыми свойствами – теплоустойчивая, коррозионностойкая, радиационно-стойкая, жаростойкая

Материалы для сварки подбираются в зависимости от марки стали соединяемых деталей, группы конструкций и климатических условий эксплуатации.

Сварные соединения делятся на стыковые, нахлесточные, тавровые и угловые.

Сварные швы могут быть стыковыми и угловыми.

Угловой шов — это шов углового, нахлесточного и таврового сварного соединения.в стыковых соединениях детали соединяются стыковыми швами..

За один проход можно сварить металл толщиной до 8 мм, при большей толщине необходимо сделать скос кромок и проваривать его в несколько заходов.

02.01.2 сварные соединения

При проектировании сварных соединений пользуются следующими

Положениями:

1.для соблюдения принципа равнопрочности сварных соединений толщины свариваемых элементов по возможности должны быть одинаковы, либо более толстая деталь должна иметь скос до толщины меньшей детали с соотношением 1:3.

2. Чтобы уменьшить сварочные деформации, следует стремиться к наименьшему объему сварки в конструкции, применяя швы наименьшей толщины (наименьшего катета),

полученные по расчету или по конструктивным соображениям; необходимо избегать близкого расположения швов друг к другу, образования швами замкнутых контуров и ориентации швов поперек направления действующих в стержне растягивающих напряжений в случае, когда концы стержня закреплены от смещения при сварке.

3. Уменьшение концентрации напряжений в соединении может быть достигнуто плавным примыканием привариваемой детали, механической обработкой (сглаживанием) поверхности шва и конца, увеличением пологости шва (например шов с соотношением катетов 1:1,5).

4. Сварные стыки балок, колонн следует выполнять без накладок, встык, с двусторон-ней сваркой и полным проплавлением либо с односторонней сваркой с подваркой корня шва или на подкладках, с выведением концов шва на технологические планки с последующей обрезкой и зачисткой.

5.катет углового шва не должен превышать 1,2t (t — толщина самого тонкого элемента соединения).расчетная длина углового шва должна быть не менее 4kf (4 катета сварного шва) и не менее 40 мм.

6.размер нахлестки должен быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов.

7.сварной шов в начале и в конце насыщен дефектами (непровар и т.д. Из-за неустановившегося теплового режима), поэтому начало и конец шва необходимо выводить на технологические планки либо при расчетах не учитывать длину равную 2t (2-е толщины наименьшего из свариваемых элементов).

8.при проектировании стыкового соединения рекомендуется делать сварной шов под углом 60°, это позволит создать равнопрочное соединение 2-х элементов.

Методика расчета стыковых сварных соединений расписана в снип ii-23-81 п.11.1 и сп 16.13330.2011 п.14.1.1.

Стыковые сварные соединения рассчитывают на растяжение, сжатие, действие изгибающего или крутящего момента. Либо на комбинацию перечисленных нагрузок.

Расчет угловых швов

Расчет сварного соединения углового шва при действии силы n, проходящий через центр тяжести соединения следует выполнять по одному из 2-х сечений: сечению 1 по металлу шва, и сечению 2 по металлу границы сплавления в зависимости от того, какое сечение более опасно.

Доминирующим напряжением является срезывающее.расчет на срез производится согласно п. 11.2 снип ii-23-81 или п. 14.1.16 сп 16.13330.2011

Разрушение сварных соединений с угловыми лобовыми и фланговыми швами возможно как по металлу шва, так и по металлу границы сплавления. Стальные конструкции по

условиям работы делятся на 4 группы : 1 - работающие в особо тяжелых условиях (подкрановые балки, эстакады, опоры транспортных средств,…); 2 - работающие при статических нагрузках (фермы, балки перекрытий, опоры,…); 3 - вспомогательные конструкции ( трапы, площадки, ограждения,…). В зависимости от этих групп и климатических зон выбираются материалы (марки сталей, флюсы, электроды, …) и режимы наплавки.