Технология сборки и сварки конструкций

 

Сварка металлов – это процесс, в результате которого образуется неразъемное соединение путем установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или при совместном воздействии того и другого. Современные технологии позволяют производить сварку практически в любых условиях: как в специально оборудованном цехе, так и на открытом воздухе, под водой и даже в космосе. Для выполнения сварных соединений необходим источник энергии, им может быть: электрическая дуга, горящий газ, электронный луч, лазерное излучение, ультразвук, трение.

Классификация видов сварки

По основным физическим признакам выделяют три класса сварных соединений, в зависимости от используемой формы энергии: термический класс – используется тепловая энергия, термомеханический класс – тепловая энергия и давление, механический класс – механическая энергия и давление.

К термическому классу относят следующие виды сварки: электродуговая, газопламенная, плазменная, лазерная, электронно-лучевая, электрошлаковая. Самый первый в истории вид сварки металлов – кузнечный, относится к термомеханическому классу, также к этому классу относят: контактную, диффузионную, сварку высокочастотными токами и сварку трением. Механический класс включает сварку взрывом, ультразвуковую и холодную сварки.

Применение наиболее распространенных видов сварки

Самым широко распространенным способом сварки металлов является электродуговая сварка. Ручная дуговая сварка удобна при выполнении коротких и криволинейных швов, например, при изготовлении закладных деталей, и при работе в трудно доступных местах, например, при изготовлении металлоконструкций на заказ и их монтаже. Автоматическую сварку под флюсом применяют в серийном и массовом производствах при необходимости устройства длинных прямолинейных или кольцевых швов, например, при изготовлении подкрановых балок.

Другим распространенным способом является газовая сварка. При газовой сварке металлические заготовки нагреваются более плавно, чем при дуговой, что и определяет основные области ее применения: при сварке легкоплавких металлов и сплавов, требующих постепенного нагрева и охлаждения, а также тонкостенных металлов толщиной до 3х мм, например, при сварке трубы стальной для водопровода.

Перспективы сварки

Дуговая сварка покрытыми электродами на сегодняшний день является самой востребованной, дешевой и массовой. А каковы тенденции развития сварочного производства в будущем? Двадцатый век охарактеризовался переходом с машинно-технической к научно-технической революции. Что означает применение наукоемких технологий как основы существования промышленности. А в начале третьего тысячелетия основная база существования промышленности сменилась на применение высокотехнологичных процессов. Во всем – от бытовой техники до сварочных работ.

Как это ни парадоксально звучит, но сварочные процессы по широте применения и валовому объему конечного продукта занимают половину (!) всех производственных работ. Около 2/3 всего прокатного металла идет на изготовления конструкций и сооружений, монтируемых с помощью этого вида технологии. Этот процесс используется везде – от строительства высокоэтажных работ и монтажа всех производственных объектов до работ в открытом космосе и на дне океана, являясь единственно возможным способом получения неразъемных соединений.

До сих пор дуговые и контактные виды сварки являются ее основными методами. Высококачественные сварочные электроды применяются в 40% всех видов подобных работ, и их доля никогда не будет сокращаться, несмотря ни на какие научные достижения и инновационные разработки.

Каковы же основные тенденции в этом секторе производства? В недалеком будущем лидирующие позиции будут занимать полуавтоматические и автоматические аппараты, основные технические решения для которых будут направлены на уменьшение их массогабаритных характеристик. Для этого будут применяться новые преобразователи с увеличенным количеством фаз электрического тока, повышенным КПД и коэффициентом мощности. Возможно применение преобразователей, основанных на совершенно иных принципах, чем те, которые применяются сейчас.

Второе, на что направлены средства модернизации – на повышение качества непосредственного сплавления на месте. Синергетическое управление, автоматическое регулирование контактных данных с помощью компьютера для получения сплавленных объектов сложных геометрических форм – вот основа научно-технического планирования. И сейчас во многих производствах используются высокотехнологичные автоматы, полностью управляемые дистанционно, которые производят контроль за качеством процесса сплавления разновекторно , и на момент сварки, и непосредственно после нее (газовые и нефтяные магистрали, объекты атомной промышленности и многие иные). При этом используются обычные высококачественные сварочные электроды разных типов.

Лазерная сварка пока является достаточно дорогим и технически емким процессом. Но, возможно, со временем она также прочно войдет в производство и станет широко применяемой и дешевой как на сегодняшний день дуговая сварка покрытыми электродами.

 

 

Характеристика стали

Плотность — 7700-7900 кг/м³.

Удельный вес — 75537-77499 н/м³ (7700-7900 кгс/м³ в системе МКГСС).

Удельная теплоемкость при 20 °C — 462 Дж/(кг•°C) (110 кал/(кг•°C)).

Температура плавления — 1450—1520 °C.

Удельная теплота плавления — 84 кДж/кг (20 ккал/кг).

Коэффициент теплопроводности — 39 ккал/(м•час•°C) (45,5 Вт/(м•К)) [источникнеуказан79дней].

Коэффициент линейного теплового расширения при температуре около 20 °C:

сталь Ст3 (марка 20) —  (1/град);

сталь нержавеющая —  (1/град).

Предел прочности стали при растяжении:

сталь для конструкций — 38-42 (кГ/мм²);

сталь кремнехромомарганцовистая — 155 (кГ/мм²);

сталь машиностроительная (углеродистая) — 32-80 (кГ/мм²);

сталь рельсовая — 70-80 (кГ/мм²);

Разновидности некоторых сталей 

Сталь имеет хорошую свариваемость, поэтому выбираем электроды марки УОНИ 13/45 О 2-3 мм, так как S металла 2,5