Определение режимов сварки и расчет расхода сварочных материалов. Заполнение карты технологического процесса изготовления сварной конструкции.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Специальность 2-36 01 06
Оборудование и технология сварочного
производства (по направлениям)
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УР
________Т.П.Шимчук
«__»________20__ г.
ДИСЦИПЛИНА: «Проектирование сварных конструкций»
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
По выполнению
Курсового проекта
Спроектировать центрально сжатую колонну с профилем поперечного сечения состоящего из швеллеров с полками расположенными наружу сечения
Разработал преподаватель ____________А.М.Марченко
2016
СОГЛАСОВАНО цикловой комиссией протокол № __ от «__»_________20__г.
Председатель ЦК ______ Е.Л. Ячменева
Содержание
Введение
Конструкторский раздел
1.1 Описание сварной конструкции
1.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции
|
|
|
1.3 Расчет и конструирование сварной конструкции
Технологический раздел
2.1. Определение режимов сварки и расчет расхода сварочных материалов.
2.2. Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки, инструмента
2.3. Методы борьбы со сварочными деформациями.
2.4. Выбор методов контроля качества
2.5.Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды
Графическая часть проекта
3.1. Чертеж сварной конструкции 1 лист формата А1
Список использованных источников
Общие положения, состав и содержание курсового проекта
Курсовой проект является завершающей частью дисциплины «Проектирование сварных конструкций».
Тема курсового проекта – «Спроектировать центрально сжатую колонну с профилем поперечного сечения состоящего из швеллеров с полками расположенными наружу сечения.»
Целью курсового проекта является самостоятельная работа учащихся, позволяющая систематизировать, обобщить и расширить теоретические знания учащихся по специальным и общетехническим дисциплинам с использованием технической, сварочной литературы и ГОСТов.
Задачами курсового проекта являются:
· подбор сечения элементов конструкции по условиям прочности и жесткости;
|
|
|
· расчет сварных швов;
Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:
· дина колонны;
· нагрузки, действующие на колонну;
Курсовой проект включает:
· пояснительную записку (объемом 20-25 листов) с приложениями;
· графическую часть чертеж сварной конструкции (не менее 1 листа формата А1).
Введение
Во введении кратко изложите данные о развитии сварки и применении сварных конструкций в Республике Беларусь и за рубежом.
Какие виды сварки распространены в современной промышленности.
Конструкторский раздел
Описание сварной конструкции
Подробно опишите части, из которых состоит сварная конструкция.
Поясните понятие «сварная конструкция», опишите ее преимущества перед другими видами конструкций
Выбор и обоснование металла сварной конструкции
Выбор и обоснование производить с учетом следующих требований:
- обеспечение прочности и жесткости при номинальных затратах на изготовление с учетом максимальной экономии металла и снижения массы сварной конструкции;
- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;
|
|
|
- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.
Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1 и таблицы 2 соответственно
Таблица 1.2.1. Химический состав стали
| Марка стали | ГОСТ | Содержание элементов, % | |||||||
| C | Mn | Si | Cr | ||||||
Таблица1.2.2. Механические свойства стали
| Марка стали | ГОСТ | Временное сопротивле-ние разрыву, [σв] кГ/см2 | Предел текуче-сти,σ0,2 МПа | Относи-тельное удлине-ние, % | Ударная вязкость, мДж/м2 |
Расчет и конструирование сварной конструкции
1.3.1. Изображаем расчетную схему нагрузки колонны с учетом задания на проектирование, заполнить таблицу 1.3.1.1
Таблица 1.3.1.1 Исходные данные для проектирования
| N кГ | L м | Крепление нижнего конца колонны | Крепление верхнего конца колонны |
1.3.2. Конструирование и проверочный расчет центрально-сжатой колонны сквозного сечения из двух швеллеров полки швеллеров расположены внутрь сечения
|
|
|
Задаемся коэффициентом продольного изгиба φ = 0,75…0,85
Определяем площадь поперечного сечения, см2
Атр = 
(1.3.2.1.)
где N – расчетная нагрузка, кГ
[σв] - расчетное сопротивление металла, кГ/см2
Вшв
Lпл
hст Sпл
bпол
Требуемая площадь одного швеллера, см2
(1.3.2.2.)
По ГОСТ 8240-72 подбираем действительное значение площади одного швеллера
А′ д большее по значению 
. Из ГОСТ 8240-72 выписать
Таблица 1.3.1.2
| № швел.
| h | b | s | Масса 1 м швеллера g кГ/м | Площадь сечения А′ д | Ix | Wx | rx | Iy | Wy | ry | zо |
| мм | кг | см2 | см4 | см3 | см | см4 | см3 | см | ||||
Определяем действительное значение площади стрежня, см2
, (1.3.2.3.)
Определяем гибкость стержня относительно оси х,
λx= Lp /rx, (1.3.2.4.)
где Lp – расчетная длина стержня,
L р = µ * L, см (1.3.2.5.)
где µ -коэффициент зависящий от закрепления концов стойки
L – высота колонны, см
По max λx определяем действительное значение коэффициента продольного изгиба φ0 по таблице “Коэффициент φ продольного изгиба центральносжатых элементов”.
Проверяем стержень колонны на устойчивость кГ/см2
σ = 
= (0,95… 1,05)* [σв] (1.3.2.6.)
Стержень колонны должен иметь минимальное сечение удовлетворяющее требованию устойчивости. Недонапряжение не должно превышать 5%.( σ = 0,95*Rу)
Определяем расстояние между швеллерами Bшв
– исходя из условия равноустойчивости
, (1.3.2.7.)
откуда гибкость стержня относительно оси у равна
, (1.3.2.8.)
где λВ гибкость одной ветви, λВ = 30…40
Определяем радиус инерции сечения стрежня относительно оси у, см
(1.3.2.9.)
Определяем расстояние между ветвями колонн
Полки швеллера расположены наружу, см
Вшв = r′ y/0.32, (1.3.2.10.)
Размер Bшв округляем до целого числа. Этот размер должен быть не менее удвоеннй ширины полки швеллера плюс зазор 100 мм для возможной очистки и окраски ветвей с внутренней стороны
Вшвд =
Определяем геометрические характеристики сечения I′ у, см4
, (1.3.2.11.)
Если полки швеллера расположены внутрь, то а, см
а = 
+ Z0, (1.3.2.12.)
Определяем действительное значение радиуса инерции относительно оси у,
(1.3.2.13.)
Определяем действительную гибкость стержня относительно оси у
(1.3.2.14.)
Определяем приведенную гибкость
(1.3.2.15.)
Если 
, то сечение стержня подобрано правильно и стержень обладает устойчивостью относительно оси х и у
Если 
, то по 
определяем действительный коэффициент продольного изгиба φ′ 0 и производим проверку стержня на устойчивость.
σ = 
= (0,95… 1,05)* [σв] (1.3.2.16.)
где φо’ – коэффициент выбираемый по мах λпр или λх
Расчет и конструирование соединительных планок
Определяем условно поперечную силу Fусл к Н
Fусл = 20 * Ад, (1.3.2.17.)
Определяем силу Т срезывающую планку, кН
Т = 
(1.3.2.18.)
где Lo расстояние между соединительными планками, см
L0 = λ0 * r′′у (1.3.2.19.)
где r′′y - радиус инерции одного швеллера относительно собственной оси
λ0 =30…40 гибкость одной ветви, см
Вшвд - действительное расстояние между ветвями (швеллерами), см
Определить изгибающий момент М, действующий на одну планку кН·см
М= Fусл * L0 /4, (1.3.2.20.)
Принять размеры планок:
Длина планок Lпл = Вшв д-2*b+(4…6) см, принимаем Lплд =
Ширину hпл = (0,5…0,7)* Вшв д см; принимаем dплд =
Толщину Sпл = dплд/30 см ; принимают Sпл = 1,0…1,2 см, принимаем Sплд =
Площадь поперечного сечения планки
Аплд = Sпл д * hпл д , см2 (1.3.2.21.)
Определяем напряжение τм от изгибающего момента в шве , кГ/см2
τм = М /(100* Wпл ) , кГ/см2 (1.3.2.22.)
Момент сопротивления сечения планки
Wпл = Sпл д*h2пл д / 6, см2 (1.3.2.23.)
Определяем напряжение среза в сварном шве τт кГ/см2
τт = Т /(100*Аплд), (1.3.2.24.)
где Аплд – действительная площадь поперечного сечения планки, см2
Определяем равнодействующее напряжение τпр , кГ/см2
τпр = [ (τм )2 + (τт )2 ]0.5 ≤ Rwf (1.3.2.25.)
где Rwf – расчетное сопротивление сварного соединения, кГ/см2 Rwf = 0,65*[σв]
1.3.3. Расчет и конструирование базы
1.3.3.1. Площадь плиты
Аплиты ≥ Nкол/Rб, (1.3.3.1.1.)
где:
Nкол - нагрузка на колону, включая ее собственный вес кГ,
Nкол = N + Qкол, (1.3.3.1.2.)
где
N – расчетная нагрузка, кГ
Q – собственный вес колоны, кГ
Q = 2*g * L, кГ (1.3.3.1.3.)
g - масса 1 м швеллера кГ/м
L – высота колонны, м
Rб = 1,5*4,5 = 67,5 кГ/см2
. Высота плиты
Нплиты = h + 2*Sтр + 2*c, см (1.3.3.1.4.)
где
h – высота швеллера колоны ( из таблицы 1.3.1.2) см
Sтр – толщина траверсы, см (принимаем Sтр = 1,2 см )
с- ширина консольного участка плиты с= 10 см.
Принимаем Нплиты.д. =
Ширина плиты, см
Lплиты = Аплиты/Нплиты.д, см2 (1.3.3.1.5.)
Принимаем Lплиты.д =
Действительная площадь плиты
Аплиты.д. = Нплиты.д. * Lплиты.д, (1.3.3.1.6.)
Толщина плиты
Определяем реактивное давление фундамента кГ/см2
g = σb = Nкол/Аплиты/д, (1.3.3.1.7.)
Определяем изгибающий момент в консоли плиты и между ветвями колонны кГ * см
М = σb * с2 /2, (1.3.3.1.8.)
где
σb –реактивное давление фундамента кГ/см2
с- ширина консольного участка плиты с= 10 см.
Требуемый момент сопротивления сечения плиты см3
Wд = М/[σв], (1.3.3.1.9.)
где
М - изгибающий момент в консоли плиты кГ*см
[σв]- расчетное сопротивление металла, кГ/см2
Определяем отношение сторон
h / b
где h , b – ширина и высота профиля колонны ( таблица 1.3.3.1.1)
По отношению сторон по таблице «Коэффициенты α1 и α2 для расчета на изгиб плит» определяем α₁; α₂
Изгибающий момент
Ма = α₁ * g * Нплиты. д., (1.3.3.1.10.)
Мb = α₂ * g * Нплиты д. (1.3.3.1.11.)
Требуемую толщину плиты определяем по мах изгибающему моменту, см
t пл = 
, (1.3.3.1.12.)
принимаем t пл д =
где
Ммах – максимальный момент из Ма , Мb .
Принятые размеры плиты заносим в таблицу
Таблица 1.3.3.1.1 Действительные значения размеров
| Высота плиты Нплиты.д. см | Ширина плиты Lплиты.д см | Толщина плиты t пл д см |
1.3.3.2. Толщина траверсы, см
Sтр = 1,2* t пл д , (1.3.3.2.1.)
принимаем Sтр д =
Суммарная длина сварных швов приварки траверсы к ветви, см
Lшва = Nкол/(β*Кш*Rш), (1.3.3.2.2.)
где
Nкол - нагрузка на колону, включая ее собственный вес кГ,
β – коэффициент зависящий от способа сварки (β = 0.9)
Кш – катет шва (Таблица 1.3.3.2.1)
Rш- расчетное сопротивление металла шва (Rш = 1,0*[σв])
Высота траверсы, см
hтр = Lшва/n, (1.3.3.2.3.)
где
n- число учитываемых швов которые удобно варить
Таблица 1.3.3.2.1. Минимальные катеты угловых сварных швов
| Вид соединения | Предел текучести стали | Толщина более толстого из свариваемых элементов, мм | ||||||
| 4-5 | 6-10 | 11-16 | 17-22 | 23-32 | 33-40 | 41-80 | ||
| Тавровое соединение с двусторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой, Нахлесточное и угловое, выполненое ручной сваркой | <430 (4400) | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 430-530 (4400-5400) | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | |
| То-же выполненое автоматической и полуавтоматической сваркой | <430 (4400) | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 430-530 (4400-5400) | 4 | 5 | 6 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Тавровое соединение с односторонними угловыми швами, выполненное ручной сваркой. | <380 (3900) | 5 | 6 | 7 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| То-же выполненое автоматической и полуавтоматической сваркой | <380 (3900) | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 12 |
Определить вид сварного соединения и рассчитываем площадь поперечного сечения сварного шва (площадь поперечного сечения сварного шва рассчитывается по таблицам) . Полученные данные заносим в таблицу 1.3.3.2.2.
Таблица 1.3.3.2.2.Конструктивные элементы сварного шва
| № п/п | Условное обозначение сварного соединения | Конструктивные элементы сварного шва мм | Площадь поперечного сечения сварного шва мм2 Fш | |
| подготовленных кромок свариваемых деталей мм | шва сварного соединения мм | |||
Определить количество проходов сварки шва.
n = 
+1, (1.3.3.2.4.)
где
Fш –общая площадь поперечного сечения шва, мм2
F1- площадь поперечного сечения шва первого прохода, мм2
F2- площадь поперечного сечения шва второго и последующих проходов, мм2
Таблица 1.3.3.2.3.Площадь поперечного сечения шва для расчета количества проходов сварки
|
№ позиции |
Свариваемый материал | Толщина металла, мм, до | |||
| 10 | 100 | 10 | 100 | ||
| Площадь поперечного сечения, мм2 , до | |||||
| первого прохода | второго и последующих проходов | ||||
| 1 | Углеродистая и низколегированные стали | 10 | 30 | 40 | 50 |
| 2 | Высоколегированные и легированные стали | 10 | 30 | 40 | 50 |
Технологический раздел
Определение режимов сварки и расчет расхода сварочных материалов. Заполнение карты технологического процесса изготовления сварной конструкции.
Определяем сварочный ток
- при полуавтоматической сварке в СО2 и СО2 + Ar
Iсв = h *100 / KП, (2.1.1.)
где
h –глубина проплавления, выбирается в зависимости от вида шва и толщины свариваемого материала по таблице 2.1.1. (При многослойной сварке толщина материала равна толщине свариваемого материала деленного на количество проходов. При угловом шве – катету шва)
Таблица 2.1.1 Глубина проплавления
| Вид шва | Стыковой односторонний | Стыковой двусторонний | Стыковой на подкладке | Угловой |
| h | S | 0.5*S | S+1 | 0.6*S |
KП –коэффициент пропорциональности
Кп=
выбирается в зависимости от диаметра электрода по таблице 2.1.2
Таблица 2.1.2. Коэффициент пропорциональности
| d пров | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 3,0 | 4,0 |
| KП | 1,75 | 1,55 | 1,45 | 1,35 | 1,2 |
Диаметр проволоки выбирается по таблицам в зависимости от толщины свариваемых материалов
Таблица 2.1.3 Выбор диаметра электродной проволоки для сварки швов стыковых соединений
| Т3олщина металла, мм | Форма подготовки кромок | Диаметр электродной проволоки, мм |
| 1 | 2 | 4 |
| 0,8-1,0 1,5-2,0 2,5-3,0 3,5-4,0 | Встык, без разделки кромок | 0,8 1,0 1,2 1,2 |
| 4,5-6,0 | 1,6 | |
| 7,0-8,0 | 1,6 | |
| 9,0-10,0 | 1,6 | |
| 11,0-12,0 | 1,6 | |
| 13,0-14,0 15,0-16,0 | V – образная односторонняя | 1,6 1,6 |
| 17,0-18,0 19,0-20,0 21,0-22,0 23,0-24,0 25,0-28,0 | V – образная двусторонняя | 2,0 2,0 2,0 3,0 3,0 |
Таблица 2.1.4 Выбор диаметра электродной проволоки для сварки угловых швов
| Толщина металла, мм | Форма подготовки кромок | Диаметр электрод. проволоки, мм |
| 0,8-1,0 1,5-2,0 3,0-4,0 |
Угловое без разделки кромок | 0,5-1,0 0,8-1,2 1,2 |
| 4,0-5,0 | 1,2 | |
| 5,0-6,0 7,0-8,0 9,0-10,0 11,0-13,0 | 1,6 1,6 1,6 1,6 | |
| 14,0-16,0 | 2,0 | |
| 17,0-20, | 2,0 | |
| 21,0-28,0 | 2,0 |
Напряжение на дуге при сварке в СО2 , СО2 + Ar
U = 20 + 
В (2.1.2.)
Скорость сварки
Vсв = 
м/час (2.1.3.)
где
Кн –коэффициент наплавки при сварке в среде СО2 , СО2 + Ar г/А*час, Кн = 12-14 г/А*час
р – плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;
Fр – расчетная площадь поперечного сечения наплавленного металла. см2
Fр = 
, (2.1.4.)
где
Fш –общая площадь поперечного сечения шва, см2 ( из таблицы1.3.3.2.2)
n – количество проходов
1.6.4 Расход сварочных материалов.
1.6.4.1. Расход сварочных материалов при полуавтоматической сварке в СО2 и СО2 + Ar
Расход электродной проволоки
Gэ. пр = 1,1 * М, кГ (2.1.5.)
где
М – масса наплавленного металла (см пункт 1.6.4.1)
М = 
кГ (2.1.6.)
где
Fш – площадь поперечного сечения сварного шва. см2
ρ– плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;
L – длина сварного шва, см.
Расход углекислого газа
Gсо2 =1,5* Gэ. пр. кГ (2.1.7.)
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 91; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!