Вводный

Большое разнообразие сварных конструкций затрудняет их единую классификацию. Сварные конструкции различают следующим образом:
- по способу получения заготовок – листовые, кованосварные, штампосварные;
- по целевому назначению – вагонные, судовые, авиационные и др.;
- по характерным особенностям их работы – балки, рамы, фермы, емкости, сосуды, работающие под давлением, трубы и трубопроводы, корпусные конструкции.

Рассмотрим основные типы сварных конструкций, различаемые в зависимости от характерных особенностей их работы

Балки

Балки – это конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Балки, жестко соединенные между собой, образуют рамные конструкции. Типы поперечных сечений и размеры сварных балок весьма разнообразны.



Для нагрузок, прикладываемых в вертикальной плоскости чаще всего, используют балки с двутавровым сечением.



Для нагрузок, действующих в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также при действии крутящего момента целесообразно использовать балки с коробчатым сечением

Колонны

Колонны – эти элементы, работающие преимущественно на сжатие или на сжатие с продольным изгибом.Колонны представляют собой вертикально расположенные стержневые элементы, по которым нагрузка от вышележащих конструкций передаётся на фундамент.



В колоннах различают: верхнюю часть – оголовок 8, на который опирается вышележащая, конструкция; 4 стержень - основная часть колонны, передающая нагрузку сверху вниз,5, 6 – уголок для крепления балок;, 3- консоль колонны из двутавра и базу - нижнюю часть колонны 1, передающую нагрузку от стержня на фундамент



Стержни колонны бывают постоянного, переменного и ступенчатого сечения

По высоте сечения стержня колонны могут быть сплошными и сквозными (решетчатыми).

Решетчатые конструкции

Решетчатые конструкции – Эта система стержней. соединенных в узлах таким образом, что в основном они испытывают растяжение или сжатие.

К ним относятся решетки 1, арматурные каркасы 2, фермы 3, рамы, мачты и т.д.



Фермы – это решетчатая конструкция - система стержней из профильного проката или труб, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают растяжение или сжатие, а иногда сжатие с продольным изгибом. Сварная ферма состоит:
- из нижнего и верхнего поясов;
- решетки, собранной из раскосов и стоек.

Узловое соединение элементов выполняют непосредственным примыканием одного к другому. Стержни решетки фиксируют к поясам сваркой



Фермы воспринимающие нагрузки по верхнему или нижнему поясу, в целях уменьшения длины панели изготавливают по схемам





Схемы ферм: а —треугольные; б —полигональные; в —фермы с параллельными поясам; г —сегментные

Оболочковые конструкции

Оболочковые конструкции – это конструкции, испытывающие избыточное давление и к которым предъявляются требование герметичности соединений. К таким конструкциям относятся различные ёмкости, сосуды и трубопроводы


Сферические ёмкости
Характерные типы сосудов: 1 – сферический; 2 – цилиндрический;


Трубопрово́д — инженерно-техническое сооружение, предназначенное для транспортировки газообразных и жидких веществ, пылевидных и разжиженных масс, а также твёрдого топлива и иных твёрдых веществ в виде раствора под воздействием разницы давлений в поперечных сечениях трубы.


Корпусные транспортные конструкции – это конструкции, подвергающие динамическим нагрузкам, поэтому к ним предъявляются требования высокой жесткости при минимальной массе. В основном к конструкциям данного типа относятся корпуса судов, цельнометаллических вагонов и кузова автомобилей.

Общее для этих конструкций использование плоских или изогнутых листовых элементов и полотнищ с последующим объединением их в жесткую пространственную конструкцию способную воспринимать вибрационную нагрузку

Детали машин и аппаратов – это конструкции, работающие преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузкам. Характерным требованием, предъявляемым к таким конструкциям, является точность размеров, обеспечиваемая главным образом, механической обработкой заготовок или готовых деталей. Примерами таких конструкций являются станины, валы, колеса.

Основные виды соединений при изготовлении сварных конструкций

Основные виды соединений при изготовлении сварных конструкций
При изготовлении сварных конструкций выполняют сварные соединения различных видов: стыковые, нахлесточные, угловые и тавровые.
Стыковые соединения элементов плоских и пространственных конструкций являются самыми распространенные. Такие соединения имеют высокую прочность при статических и динамических нагрузках и могут выполняться практически всеми видами сварки плавлением рисунок 1.



Нахлесточное соединение часто применяют при сварке листовых заготовок в случае простой подготовки и сборки изделий под сварку. Нахлесточные соединения, как правило рассчитаны на рабочие нагрузки, но их прочность ниже, чем прочность стыковых соединений, что связано с дополнительным изгибом при осевом нагружении и концентраци. ей напряжений в следствие зазора между свариваемыми элементами рисунок 2.



Угловые соединение обычно являются связующими, и они не предназначены для передачи рабочих нагрузок. Угловые соединения могут выполняться всеми видами сварки плавлением рисунок 3.


Тавровое соединения элементов широко распространены при изготовлении пространственных конструкций. Для выполнения тавровых соединений могут использоваться все виды сварки рисунок 4

Технология ручной дуговой сварки

Технология ручной дуговой сварки. Сущность процесса и способы повышения производительности.

Среди всех способов сварки наиболее распространена ручная дуговая сварка штучными электродами как наиболее универсальная. Способ позволяет без замены сварочного инструмента и оборудования (при правильно выбранном сварочном режиме) выполнять швы различных типов и назначения, а также вести сварку в любом пространственном положении и в труднодоступных местах.

Широко используют ручную сварку электрической дугой прямого действия. Устойчивый процесс сварки обеспечивается непрерывной подачей конца электрода в зону горения дуги без значительных отклонений ее длины. При длинной дуге усиливается окисление электродного металла, увеличивается разбрызгивание, снижается глубина провара, шов получается со значительными включениями оксидов. Основной объем работ выполняют при токе 90...350 А и напряжении дуги 18...30 В.

Возбуждение (зажигание) дуги 3 (рис.1) происходит при кратковременном замыкании электрической сварочной цепи, для чего сварщик прикасается к свариваемому металлу 1 концом электрода 5 и быстро отводит его на расстояние 2...4 мм. В этот момент возникает электрическая дуга, устойчивое горение которой поддерживают поступательным движением электрода (вдоль оси) по мере его плавления. Дугу возбуждают также скользящим движением конца электрода по поверхности свариваемого металла (чирканием) с быстрым отводом его на необходимое расстояние.



В процессе сварки электрод перемещают: по направлению к изделию по мере плавления электрода; вдоль соединения; поперек соединения для получения необходимых формы и сечения шва.

При сварке покрытым электродом происходит плавление стержня и покрытия. Расплавляющееся покрытие образует шлак и газы. Шлак обволакивает капли металла, образующиеся при плавлении электродной проволоки. В ванне шлак перемешивается и, всплывая на ее поверхность, образует шлаковый покров, предохраняющий металл от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха. Кроме того, всплывая на поверхность ванны, шлак очищает расплавленный металл. Образующиеся при расплавлении покрытия газы оттесняют воздух из реакционной зоны (зоны дуги) и способствуют созданию лучших условий защиты.

Таким образом, покрытие электрода обеспечивает газошлаковую защиту металла сварного соединения от взаимодействия с воздухом и металлургическую обработку металла в ванне.

Покрытыми электродами сваривают черные и цветные металлы и различные сплавы практически любой толщины. Такие электроды находят достаточно широкое применение и при наплавке. Рациональная область применения дуговой сварки покрытыми электродами — изготовление конструкций из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2 мм при небольшой протяженности швов, расположенных в труднодоступных местах и различных пространственных положениях.

Основные преимущества способа — универсальность и простота оборудования

Недостатки — невысокая производительность и применение ручного труда. Невысокая производительность обусловлена малыми допустимыми значениями плотности тока, а также тем, что металл шва формируется в основном за счет электродного металла.

Технические условия и технологичность сварных конструкций

Технические условия на изготовление сварных конструкций

Надежность и долговечность сварных конструкций, их экономичность в изготовлении и эксплуатации являются основными показателями качества технологического процесса изготовления конструкций в сборочно-сварочном производстве. При проектировании технологии изготовления сварного изделия разрабатывают комплекс работ, включающий в себя заготовительные, сборочные, сварочные и контрольные операции. Исходными данными для проектирования технологического процесса изготовления сварной конструкции являются чертежи изделия, технические условия и планируемая программа выпуска.

Чертежи содержат данные о материале заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений, т.е. решения, которые были приняты конструктором в процессе проектирования изделия и должны быть приняты к исполнению технологом. Технолог не имеет права вносить изменения в чертежи, поэтому любому отклонению от чертежа должно предшествовать его исправление конструктором.

Программа выпуска содержит сведения о числе изделий, которые надо изготовить в течение конкретного срока (например, за год). Эти цифры служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации. Кроме того, по программе выпуска производят оценку экономической эффективности этого выбора. Производственный процесс изготовления изделий включает различные технологические, контрольные и транспортные операции. Главное требование, определяющее последовательность выполнения этих операций, их содержание и обеспечение оснасткой, — это выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости.

Условно все конструкции можно разделить на три группы:

группа 1 — особо ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т.п.);

группа 2 — ответственные конструкции, разрушение которых вызывает большие материальные потери (устройства технологических линий, выход из строя которых приводит к остановке всей линии);

группа 3 — неответственные конструкции — все прочие.

Условия эксплуатации конструкции и возможные последствия вследствие ее некачественного изготовления определяют технические условия (требования) к технологии изготовления этой конструкции.

Технические условия на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований, которые предъявляются к материалам, оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций. Технические условия согласно ГОСТ 15001—69 должны соответствовать требованиям технического задания и стандартов на данный вид продукции, т.е. учитывать опыт проектирования, изготовления и эксплуатации, накопленный при выпуске подобных изделий.

Технологичность изготовления сварных конструкций

Оптимальными являются конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надежную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени.

Технологичность конструкции — выбор такого ее конструктивного оформления, которое обеспечивает удобство и простоту изготовления сварного изделия любыми видами сварки и при различных режимах.

Технологичность конструкции обеспечивается выбором металла, формы свариваемых элементов и типов соединений, видов (способов) сварки и мероприятий по уменьшению сварочных деформаций и напряжений.

Технологичность конкретной конструкции оценивают качественно и количественно. Качественная оценка характеризует технологичность обобщенно на основании опыта исполнителя. Она предшествует количественной оценке и выражается численным показателем, характеризующим степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции. Необходимость количественной оценки, номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются отраслевыми стандартами и стандартами предприятий.