Selectarea modurilor de sudare și a echipamentelor de sudare
Măsuri de economisire a energiei în proiectarea unei coloane
Sudarea este unul dintre cele mai frecvente procese tehnologice de îmbinare a materialelor, datorită cărora sunt create multe produse, mașini și mecanisme noi.
Tehnologiile moderne de sudare sunt utilizate în mod eficient în industria Republicii Belarus.
Practic toate ramurile economiei naționale sunt utilizate pe scară largă în diverse moduri și scopuri de proiectare. Ele diferă una de alta în funcție de dimensiune, configurație, principii de funcționare, metoda de fabricație. Structurile sunt fabricate cu ajutorul diferitelor procese tehnologice, în funcție de care pot fi turnate, forjate, cioplite, lipite, ștanțate, sudate, precum și combinate - lipite, ștanțate etc. Sudate sunt astfel de desene, conexiunile all-in-one din care sunt realizate prin sudare.
O sarcină importantă este îmbunătățirea calității structurilor sudate, soluția fiind pusă în toate etapele de creare a acestora: în proiectare, în dezvoltarea procesului de fabricație, transport la locul de instalare, în timpul instalării, inclusiv în teste și în timpul funcționării.
Recent, a devenit posibilă efectuarea operațiilor de sudură atât sub apă, cât și în spațiu.
În Republica Belarus și în străinătate s-au dezvoltat noi modele de surse de arc electric cu arc de sudură și sunt introduse în producție, care consumă mai puțină electricitate, echipamente pentru metode automatizate de sudura automatizate. Pentru instalațiile de înaltă eficiență ale Republicii Belarus pentru fabricarea structurilor sudate, pot fi incluse astfel de instalații ca MTZ, MAZ, BELAZ, MoAZ, Mogilevtransmash și Mogilevliftmash.
1 secțiune de proiectare
1.1 Descrierea construcției coloanei
Coloana este o structură metalică care lucrează la compresie și este utilizată ca suport intermediar pentru grinzi, ferme, suprapuneri mari.
Coloana este alcătuită dintr-un cap, o tulpină și o bază.
Capul este format dintr-o placă, nervuri verticale și orizontale de rigiditate și este destinată montării coloanelor de încărcare a structurilor.
Tija este alcătuită din două canale, aranjate prin rafturi spre interior, conectate prin șipci. Tija este principalul element de susținere al coloanei.
Baza servește la distribuirea uniformă a suprafeței suportului și asigură ancorarea capătului inferior al fundației. Baza constă dintr-o placă de bază și traversează.
Secțiunile transversale ale elementelor sunt alese pentru a asigura aceeași rigiditate în ambele direcții. Astfel de coloane au o manufacturabilitate suficient de mare în producție și sunt economice pentru costurile de metal. Din punct de vedere economic, coloanele secțiunii tubulare sunt și mai raționale. Cu toate acestea, din cauza lipsei de țevi, aceste coloane sunt rareori utilizate.
1.2Selecția și justificarea metalului sudat
Alegerea ansamblului materialului sudat / pe luarea în considerare a asigura rezistenta si rigiditate la un cost pentru producția sa, în vederea economisirii condițiilor de metal garantează o bună sudabilitate și înmuiere la minim / scădere ductilitate în sudură, asigură fiabilitatea funcționării sub sarcini date diferite temperaturi.
Tabelul 1 - Compoziția chimică a oțelului
1.3 Calcularea și proiectarea tijei coloanei
Aproximați aproximativ coeficientul de îndoire longitudinală φ = 0,8. Se determină suprafața dorită a coloanei transversale a coloanei Amp, cm2, conform formulei
Amp = N / (Ry * φ) = 950 / 0,8 * 22,5 = 53 cm2
unde N este sarcina de proiectare, kN;
Ry - rezistența de proiectare a metalului, kN / cm
Deoarece secțiunea transversală a coloanei constă din două canale, găsim suprafața necesară unui canal, A'r, cm2, conform formulei
A'tr = Amp / 2 = 53/2 = 26,5 cm2
Conform tabelelor din sortiment, selectăm aria reală a secțiunii transversale a unui canal de canal A'd în apropierea zonei solicitate A'tr și introduceți caracteristicile geometrice ale canalului:
Determinăm / valoarea reală a suprafeței secțiunii transversale a barei Ad, cm2. prin formula
AD = 2 * A'D = 2 * 26,7 = 53,4 cm2
1.4 Calcularea și construcția plăcilor de conectare
Figura 1 - Prin gaura de găurire
Determinați distanța lB, cm, între barele de legătură 2 în conformitate cu figura 1, conform formulei
lB = λB * ry = 30 * 2,37 = 71 cm,
unde λB este flexibilitatea unei ramuri, λB = 30
Determinăm flexibilitatea coloanei în raport cu axa x, λx, de formula
În cazul în care lp este lungimea estimată a tijei coloanei, în funcție de fixarea capetelor sale în conformitate cu figura 1, cm;
rx este raza de inerție,
Determinăm flexibilitatea tijei în raport cu axa y-y, λy, prin formula
λy = √ (λx2-λb2) = √ (122,72-302) = 108,4
Se determină raza necesară de inerție a secțiunii transversale a tijei r'y, cm, față de axa y-y, conform formulei:
Distanța dintre ramurile coloanei b, cm, este determinată de formula:
b = r'y / 0,44 = 9,2 / 0,44 = 20,9 cm
Determinați caracteristicile geometrice ale secțiunii transversale a tijei.
Determinați momentul de inerție al secțiunii transversale a coloanei în raport cu axa y-y, I`y, cm4, conform formulei:
I'y = 2 (Iy + a2 * A`d) = 2 (151 + 8,242 * 26,7) = 3927,7 cm4
Determinăm distanța a, cm de formula
a = (b / 2) -z0 = (20,9 / 2) -2,21 = 8,24 cm
Se determină valoarea reală a razei de inerție a secțiunii transversale a tijei în raport cu axa y a lui r'y, cm, conform formulei:
r``y = √ (I'y / Ad) = √ (3927,7 / 53,4) = 8,6 cm.
Se determină flexibilitatea reală a coloanei în raport cu axa y λ `y, prin formula
λ'y = lp / r``y = 1000 / 8,6 = 116,3
Se determină flexibilitatea redusă a tijei lpr, conform formulei:
Secțiunea transversală a coloanei a fost aleasă corect.
Se determină forța transversală condițională Fycl, kN, care apare în secțiunea transversală a tijei ca o consecință a momentului de încovoiere, conform formulei:
Fw = 0,3 * AH = 0,3 * 53,4 = 16,02 kN
Determinăm forța T, kH, tăind bara, în funcție de aranjarea barelor pe ambele părți, conform formulei
T = Fycl * 1B / 2b = 16,02 * 71/2 * 20,9 = 27,2 kN
Determinăm momentul M, kH * cm, îndoind bara în planul său, sub rezerva aranjării barelor de pe ambele fețe, conform formulei:
M = Fuss * lB / 4 = 16,02 * 71/4 = 284,4 kN * cm
Luăm dimensiunile lamelelor
Placă înălțime dpl, cm
dpl = 0,5 * b = 0,5 * 20,9 = 10,45 cm
Grosimea barei. vedea
Sple = dpl / 30 = 10,45 / 30 = 0,35
Grosimea barei este S = 1 cm
1.5 Calcularea sudurilor care fixează benzile pe ramurile coloanei
Se determină tensiunea tsh M, kH / cm2, din momentul încovoietării cusăturii, conform formulei:
m M = M / Wm = 284,4 / 23,7 = 12 kN / cm2
În cazul în care Wш - momentul rezistenței unei cusături sudate, sm3 sub formula:
Determinați forța de forfecare în cusătura de sudură ττT, kN / cm2, conform formulei
tshT = T / Aw = 27,2 / 9,8 = 2,8 kN / cm2
unde Am este secțiunea transversală a sudurii,
Determinați suprafața secțiunii transversale a îmbinării sudate Aw, cm2, conform formulei
Aw = β * kf * lm = 0,85 * 0,8 * 14,45 = 9,8 cm2
Se determină tensiunea rezultată tpr kN / cm2. prin formula:
(2) = √ ((12) 2+ (2,8) 2) = 12,3 kN / cm2
Baza servește la distribuirea uniformă a sarcinii de pe tija peste zona de susținere și fixarea capătului inferior al coloanei.
Baza - figura 5 - constă dintr-o placă de bază 3 și două traverse 4. Pentru a reduce grosimea plăcii, dacă este calculată mai mult decât valoarea nominală, aceasta este întărită de nervurile de rigidizare. Ancorele fixează poziția corectă a coloanei în raport cu fundația.
Se determină suprafața necesară (calculată) a plăcii de bază Ap, cm2, conform figurii 5, conform formulei
Ap = 950 / 0,6 = 1583 cm2
unde N este câștigul de design din coloană, kN;
R bcm - rezistența de proiectare a betonului (fundației) la zdrobire;
Determinați lățimea plăcii de bază B, Sm, conform formulei
unde h este înălțimea secțiunii profilului, cm
Str - grosimea traversei, Str = 1,2 * Sple = 1,2 * 1 = 1,2 cm
C - parte consolă a plăcii de bază, cm
Determinați lungimea plăcii de bază L, cm, conform formulei
L = Ap / B = 1583/44 = 36 cm
Determinăm suprafața reală a plăcii de bază Ad, cm2, conform formulei
AD = B * LD = 44 * 36 = 1584 cm2
Determinați momentul de încovoiere M1 kN * cm, conform formulei:
MI = σ * C2 / 2 = 0,34 * 102/2 = 17 kN * cm,
unde σb este presiunea fundației, kN / cm2. prin formula:
σb = N / Ad = 950/1584 = 0,6 kN / cm2
unde Ad este zona reală a plăcii de bază, cm2
Determinăm momentul de încovoiere M2, kH * cm, conform formulei
M2 = α * σb * H3 = 0,055 * 0,6 * 102 = 3,3 kN * cm
Se determină momentul de încovoiere M3, kH * cm, conform formulei
M3 = β * σb * H3 = 0,06 * 0,6 * 102 = 3,6 kN * cm
Determinați grosimea maximă a celor trei momente de încovoiere ale grosimii plăcii So.pl cm, conform formulei:
Se determină lungimea totală a sudurilor Σλψ, cm, atașând traversa la ramurile coloanei, conform formulei:
Σlσ = N / (β * Kf * Rwf) = 950 / 0,85 * 0,8 * 19 = 73,5 cm,
unde β - coeficient, în funcție de metoda de sudare;
Kf - cusătura de sudură este adoptată pentru cea mai mică grosime de metal în conformitate cu SNiP 11-23-81 (p.48, tabelul 38)
Determinați înălțimea traversei htr, cm, conform formulei
htr = Σlș / 4 = 73,5 / 4 = 18,4 cm
2. Secțiunea tehnologică
2.1 Selectarea metodei de sudare și a metodelor de control al calității pentru îmbinările sudate
În acest proiect de proiectare pentru sudarea coloanelor, alegem sudarea mecanizată în mediul dioxidului de carbon, deoarece este optimă pentru configurația cusăturilor coloanei sudate și asigură forța necesară a îmbinărilor.
Sudarea mecanizată într-un mediu cu dioxid de carbon poate fi efectuată în toate pozițiile spațiale ale cusăturii. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că este mai ușor și mai productiv să se îmbină cusăturile în poziția inferioară. Pentru a preveni porozitatea metalului sudat de marginile îmbinărilor sudate, rugina, murdăria, uleiul și umezeala trebuie îndepărtate până la o lățime de 30 mm pe fiecare parte a axului de sudură. Ocalin nu are nici un efect asupra calității sudurii, astfel încât piesele după tăierea gazului pot fi sudate imediat după îndepărtarea și îndepărtarea zgurii.
Controlul calității se realizează prin inspecție externă. Înainte de inspecție, cusătura și suprafața metalică adiacentă de 20x20 mm sunt curățate de zgură, spray și contaminanți. Dimensiunile pieselor de sudură și defecte sunt determinate de instrumentul de măsurare și de șabloanele speciale. Limitele crăpăturilor identificate se stabilesc prin forare, tăierea metalului cu dalta, șlefuirea și apoi gravarea zonei defecte.
2.2 Selectarea modurilor de sudare și de sudare
Condițiile de sudare în dioxid de carbon sunt selectate în funcție de grosimea și oțel grad sudate, tipul de conexiune și de tipul de muchii de tăiere, o poziție cusătură în spațiu, și în vederea asigurării unui arc electric stabil, care se deteriorează cu scăderea curentului de sudare. Parametrii de sudare în condiții de dioxid de carbon sunt utilizate diametrul firului, curentul de sudura, viteza de avans sârmă, tensiune arc, viteza de sudare, debitul de dioxid de carbon electrod plecare.
Tabelul 3 - Modurile de sudare