Материалы сварных конструкций

Практическая работа № 1

«Материалы сварных конструкций и сортамента (листовая, сортовая и фасонная сталь)» (2 часа)

Цели:

1.Изучить виды, назначение и способы получения сортамента сталей.

2.Изучить обозначение профильной и листовой стали на сборочных чертежах.

Оборудование, материалы и вспомогательные средства:

Чертежи фасонных профилей и листовой стали.

Сборочные чертежи сварных соединений.

Линейка.

Карандаш.

Задание.

1. Повторите учебный материал «Материалы сварных конструкций и сортамента (листовая, сортовая и фасонная сталь)».

2. Изучите виды, назначение и способы получения сортамента сталей.

3. Рассмотрите основные виды материалов, используемых при сварке

4. Изучите обозначение профильной и листовой стали на сборочных чертежах.

5. Рассмотрите образцы из сортового проката.

6. Определите профиль проката.

7. Определите, из какого материала изготовлен каждый образец.

8. Ответьте на вопросы по теме.

Отчет о выполнении практической работы.

1. Записать виды, назначение сортамента сталей.

2. Описать способы получения профильного проката.

3. Указать достоинства гнутого профиля перед горячекатанным.

4. Записать обозначение профильной и листовой стали на сборочных чертежах.

5. Выполните схематический рисунок профиля каждого образца.

6. Ответить на вопросы по теме.

Контрольные вопросы.

1. Что такое сортовой прокат?

2. Каким образом получают нужный профиль проката?

3. Назовите основные профили сортового проката.

4. В чем преимущество гнутого профиля перед листовым?

5. Где применяются цветные сплавы из алюминия и титана?

6. Какие виды проката применяют для изготовления сварных конструкций?

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

МАТЕРИАЛЫ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СОРТАМЕНТА

(ЛИСТОВАЯ, СОРТОВАЯ И ФАСОННАЯ СТАЛЬ)

СОРТАМЕНТ

Для стальных конструкций используются в основном изделия из стального проката, а также из гнутых и сварных профилей. Прокатка стали заключается в том, что раскаленные стальные заготовки многократно пропускают между вращающимися навстречу друг другу валками прокатного стана. Проходя в зазоре между валками, горячий металл пластически деформируется, сжимаясь в поперечном сечении и вытягиваясь в длину, в результате чего он превращается в длинномерное изделие с постоянным поперечным сечением определенной формы. Если они гладкие – получается лист или полоса, если имеют полукруглые канавки – получается прокат круглого сечения и т. д.

Сортамент –это перечень прокатных профилей с указанием их размеров, геометрических характеристик и веса одного погонного метра. Профильный прокат можно получать двумя способами: горячей прокаткой стали или гнутьем тонкой листовой стали.

Сортовой прокат, так же как листовой металл и проволока, является промышленным продуктом производства, предназначенным для дальнейшей обработки, и носит название полуфабриката.

Первичным элементом стальных конструкций является прокатная сталь, листовая или профильная, которая вырабатывается на металлургических заводах. Из этих элементов на заводах – изготовителях стальных конструкций собираются конструктивные элементы (балки, колонны), целые конструкции или их отдельные части. Наличие готовых прокатных профилей, наряду с машинной обработкой их на заводах, обеспечивает индустриальное и быстрое изготовление стальных конструкций.

Продукция стального проката делится на следующие основные группы: листовой, трубный, сортовой, специальный и периодический прокат.

1.1. Листовой прокат делится на толстолистовой – с толщиной листа 4 ÷ 60 мм, а в особых случаях до 500 мм и выше и тонколистовой – с толщиной листа менее 4 мм.

Листовой прокат

Листовой прокат включает в себя листовую сталь, сталь универсального или специального назначения, гладкую или рифленую сталь, а также кровельное железо, листовое, рулонное, профилированное (волнистое или трапециевидное) железо, металлочерепицу.

К листовому сортаменту относятся:

· горячекатанные тонкие листы (толщина до 4 мм);

· горячекатанные толстые листы (толщина свыше 4 мм);

· холоднокатанные листы (всех размеров);

· профнастил – это стеновой или кровельный материал для наружных ограждений, стен и крыш.

1.2. Трубный стальной прокат делится на бесшовные трубы с наружным диаметром от 5 до 426 мм при толщине стенок 0,5-40 мм и трубы сварные с наружным диаметром до 1420 мм при толщине стенок до 14 мм. Трубы еще разделяются по их назначению: общего назначения, котельные, паро- и газопроводные, бурильные, крекинговые и многие другие.

Трубы бывают круглыми (бесшовные; сварные), профильными, с переменным размером сечения.

Трубчатые фасонные профили

Трубы

1.3. Профили сортового проката делятся на 2 группы:

· простой геометрической формы;

· фасонные профили, которые в свою очередь делятся на профили общего назначения и профили специального назначения.

К сортовому прокату относятся:

· простой (рис. 1, 1 – 5) (круг, квадрат, полоса плоского сечения, шестигранник, восьмигранник, треугольник и др.);

·

Рис.1. Сортовой прокат: 1 – круглый; 2 – квадратный; 3 – полосовой; 4 – треугольный; 5 – листовой рифленый; 6 – листовой волнистый; 7 – уголок равнобокий; 8 – уголок неравнобокий; 9 – швеллер; 10 – двутавр; 11 – двутавр сварной; 12 – рельс крановый; 13 – рельс железнодорожный; 14 – шпунтовая свая

фасонный:

- общего (массового) потребления (рис. 1, 6 - 14) (угловой профиль, швеллеры, двутавровые балки, шестигранные профили и другие);

- специального назначения (рис. 2) (рельсы железнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трамвайные, профили сельскохозяйственного машиностроения, судостроения, нефтяной и электропромышленности бандажи, колёса, шары, периодические и гнутые профиля).

Рис. 2. Фасонные профили специального назначения

Сортовой прокат

1.4. Периодический прокат – прокат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется, например, арматурная сталь периодического профиля, применяемая при производстве железобетона. Арматурная сталь представляет собой круглые стержни с двумя продольными ребрами и выступами по трехзаходной линии (рис. 3).

Рис. 3. Периодический прокат. 1, 2 – арматура периодического профиля; 3 – проволока периодического профиля; 4 – семипроволочная прядь; 5 – двухпрядный канат.

1.5.

Рис. 4. Гнутые специальные профили для оконных и фонарных переплетов, импостов оконных проемов и лестниц.

Помимо приведенных профилей, производятся гнутые профили сложной фасонной формы (рис. 4) из стального листа или ленты. Гибка осуществляется на роликогибочных машинах периодического и непрерывного действия, представляющие собой ряд последовательно попарно расположенных роликов, осуществляющих постепенное формообразование заданного профиля. Гнутые профили применяются в автомобильной и авиационной промышленности, в строительстве и т. п.

Продукция проката составляет более 75% всей выплавляемой стали. Большое количество цветных металлов и сплавов также подвергается прокатке. Продукция проката используется непосредственно в конструкциях (мосты, фермы, клепаные и сварные детали, станины машин, разная арматура и др.), она же является заготовкой для изготовления деталей в механических цехах и в кузнечно-штамповочном производстве.

1.6.Брак при прокатке происходит вследствие некачественного материала: глубоких усадочных раковин, рыхлости, высокоразвитой ликвации, трещин, газовых пузырей, неметаллических включений и т. п. Причинами брака могут быть технологические дефекты: образование заусенцев (рис. 3, а, б, в), закаты, представляющие собой смятые заусенцы (рис. 5, г), смещение одной части профиля относительно другой (рис. 3, д и е), неправильный профиль (овальность в круглом прокате) незаполнение углов (квадрат, прямоугольник и т. д.), разная толщина полок в угловой стали, риски от заусенцев и насечек на валках и др.

МАТЕРИАЛЫ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Низкоуглеродистые стали чаще применяют в строительных конструкциях; среднеуглеродистые – в машиностроении; высокоуглеродистые – в инструментальном производстве.

Высокопрочные стали, обладающие повышенной прочностью при переменных (циклических) нагружениях, применяющиеся преимущественно в деталях машин.

Теплоустойчивые стали применяют для сварных конструкций, работающих при температурах до 600 С° – паропроводов высокого давления, пароперегревателей и т. д.

Из нержавеющих сталей изготовляют конструкции, требующие высоких механических свойств при высоких температурах при работе в коррозионных средах.

В некоторых отраслях промышленности наряду с применением стали получили распространение цветные сплавы алюминия: в авиации, судостроении, строительстве.

Сплавы на основе титана применяются в химическом машиностроении, в некоторых видах летательных аппаратов, в судостроении, приборостроении, а также при возведении монументов.

Листовая сталь марок Ст. 2 и Ст. 3 предназначена для котлов и сосудов, работающих при температуре не выше 120°С. Для котлов, работающих при более высоких температурах, применяется сталь марок 15К и 20К.

Детали котла, не находящиеся непосредственно под давлением, могут изготовляться из углеродистых сталей обыкновенного качества (ГОСТ 380—60) или качественной конструкционной углеродистой стали (ГОСТ В 1050-60).

Котельные трубы — пароперегревательные, кипятильные, дымогарные и жаровые — изготовляются из стали марки 10 (ГОСТ 8733—58-и 8731—58).