Технология изготовления металлической колонны

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ	3
1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ	5
1.1.Описание сварной  конструкции изделия	5
1.2.Материалы сварной  конструкции	8
2.ВЫБОР СПОСОБА  СВАРКИ И СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ	10
2.1.Обоснование  выбора способа сварки	10
2.2.Выбор сварочных  (наплавочных) материалов	11
2.3.Обоснование  режимов сварки (наплавки)	13
2.4.Выбор источников  питания и сварочного оборудования	15
3.РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ  ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ	24
3.1.Заготовительные  операции	24
3.2.Сварочные напряжения  и деформации, меры борьбы с  ними	24
3.3.Технический  контроль качества и исправление  брака	26
4.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ	33
5.ОХРАНА ТРУДА,  ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ	37
5.1.Охрана труда,  техника безопасности при выполнении  сварочных работ	37
5.2.Мероприятия  по охране окружающей среды	45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	47
ЛИТЕРАТУРА	48
ПРИЛОЖЕНИЯ	49

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Тема комплексного курсового проекта: «Технология изготовления металлической колонны».

Металлическая колонна  по проекту выполнена из трубы квадратного сечения, которая стала неизменным элементом в возведении металлических конструкций. Имея высокие геометрические показатели и благодаря экономичности производства трубы квадратного сечения стали очень популярны во всех сферах строительного и сварочного производства.

Труба квадратная – это по-настоящему универсальный  и незаменимый материал и его  можно встретить где угодно. Трубы  квадратного сечения используют при возведении внутренних и внешних ограждений придомовых территорий, а труба сечением 25х25 и 20х20 мм задействована в конструкциях детских площадок (качели и горки).

Квадратный металлический  профиль широко востребован в  промышленности и гражданском строительстве. Частые изделия из трубы квадратной это – водоотводы с крыши дома, разнообразные металлические дверные коробки, дымоходы и вентиляционные трубы.

Цель курсового проекта является разработка технологии изготовления металлической колонны из трубы квадратного профиля.

В процессе написания  курсового проекта необходимо решить следующие  задачи:

-определить назначение  параметров сварочных материалов (марка и диаметр сварочной проволоки, марки защитных газов, флюсов и т. п.);

-рассмотреть  параметры режимов сварки (сила  тока, напряжение, скорость сварки  и т.д.);

-произвести выбор  сварочного оборудования;

-технико-экономический  расчет времени на изготовление  металлической колонны;

-назначение методов  контроля в процессе и после  окончания сварки.

 

1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1.Описание сварной  конструкции изделия

Колонна – это  конструктивный элемент, работающий в  основном на поперечный изгиб или сжатие. 

Колонной называется вертикальный стержень, работающий на сжатие и передающий давление на фундамент.

Рисунок - 1 Элементы  металлических колонн

Металлические колонны — это элементы конструкции здания, необходимые для опоры перекрытий, сводов и балок. Колонны изготавливаются из сортового стального проката. Для производства используется черная сталь.

Колонны широко применяются  во всех видах сооружений: в промышленном строительстве.

В нашем случае колонна используется в универсальном  складском комплексе в качестве вертикального элемента – опора большепролетного покрытия.

Колонна выполнена  из стали, т.к. алюминиевые сплавы в  сжатых элементах работают плохо из-за малого модуля упругости.

В качестве соединений для колонн применяем сварку.

Рассматриваемая колонна  состоит из трех частей: оголовка, стержня (ствола) и базы (башмака).

Оголовок является  верхней частью верхней частью колонны, он служит для восприятия нагрузок от вышележащих конструкций и  передачи их на стержень.

Рисунок 2 -  Типы оголовков колонн и опорные узлы опирання балок: а, б — оголовки сплошных колонн; в — то же, сквозных; г — опирание балок через опорные ребра жесткости; д — опирание балок через нижние полки; /—стержень колонны; 2—опорный лист оголовка; 3— центрирую-шая пластинка;- 4— ребро жесткости; 5— овальные отверстия под анкерные болты

 

Стержень колонны – это основной несущий элемент колонны, который передает нагрузку от оголовка на базу.

Рисунок

Представляет собой среднюю  часть колонны, передающую нагрузку с оголовка на базу. Стержни конструируются с учетом равноустойчивости опоры. Этот принцип подразумевает, что гибкости относительно главных осей сечения должны быть равными. Соблюдение данного требования обеспечивает экономию расхода строительного материала и устойчивость опоры. При изготовлении мощных колонн большого сечения необходима установка поперечных ребер жесткости.

База колонны предназначена  для распределения нагрузки и  передачи ее на фундамент.

 

 

Конструкция базы должна отвечать принятому  в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием. По конструктивному решению базы могут быть с траверсой, с фрезерованным торцом и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты.

 

 

 

 

 

1.2.Материалы сварной конструкции

Химический состав в % стали  С245
C	до 0,22
Si	0,05 - 0,15
Mn	до 0,65
Ni	до 0,3
S	до 0,05
P	до 0,04
Cr	до 0,3
N	до 0,012
Cu	до 0,3
Fe	~98

 

Свариваемость –  свойство металла и сочетания  металлов образовывать при установленной  технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным эксплуатацией изделия и его конструкцией. Сложность понятия о свариваемости материалов объясняется тем, что при оценке свариваемости необходимо учитывать взаимосвязь конструкции изделия, сварочных материалов и металлов со сварочной технологией. Свариваемость условно можно разделить на три группы.

Без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки.

Ограниченно свариваемая- сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

Трудносвариваемая- для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки – отжиг.

Показателей свариваемости  много. Чаще всего используется углеродный эквивалент, которым можно пользоваться как показателем, характеризующим  свариваемость, при предварительной  оценке последней.

Металлическая колонна  квадратного сечения  изготовлена  из стали класса С245. Класс стали предназначен для строительных  стальных конструкций.

Механические свойства стали С245 при Т=20oС
Прокат	Размер	Напр.	σв(МПа)	σT (МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Лист, ГОСТ 27772-88	2 - 3.9		370	245	20
Лист, ГОСТ 27772-88	4 - 10		370	245	25

 

Механические  свойства:

- Предел кратковременной  прочности σв, [МПа]

- Предел пропорциональности σT(предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

- Относительное удлинение  при разрыве δ5, [ % ]

 

1.3. Организация рабочего места сварщика

Рабочим местом называется закрепленный за рабочими или бригадой рабочих участков производственной площади, которая оснащена оборудованием и инструментом в соответствии с требованиями технологического процесса, в данном случае сварки, а также требованиями техники безопасности.

Рабочей зоной  называется пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находится рабочее  место.

Как было отмечено, в зависимости от типа и габаритов  свариваемой конструкции, организации сварочного участка и т.п. рабочие места сварщиков могут быть стационарными или нестационарными.

На стационарных рабочих местах свариваемые изделия, как правило, небольших габаритов и веса, подаются и убираются из рабочего места подсобными рабочими, а сварщик при выполнении сварки находится в ограниченном кабиной рабочем месте.

На нестационарных рабочих местах изделие при сварке неподвижно, а сварщик перемещается от шва ко шву по изделию, или перемещается от изделия к изделию. В этом случае как правило, свариваются крупногабаритные и тяжелые изделия.

В зависимости  от типа рабочего места сварщика зависит  и его организация, а также оснащенность его оборудованием и инструментом. Рабочие места сварщиков комплектуются:

а) стационарные рабочие места: сварочным оборудованием, устройствами для сварки и инструментом; приспособлениями для подачи и уборки деталей; приспособлениями для крепления или размещения деталей при сварке; устройствами для вентиляции, как правило, стационарными; кабиной сварщика;

Сварочные работы на постоянных сварочных постах следует  выполнять только при наличии  работающей вентиляции. В процессе работы следует применять передвижные воздухоотсосы.

 

Рис. Постоянный сварочный  пост: 1-источник электропитания; 2-кабели; 3-электродержатель; 4-ящик для электродов; 5-стол; 6-ящик для инструментов;

 

б) нестационарные рабочие места; сварочным оборудованием, устройствами для сварки, инструментом; приспособлениями для крепления или размещения узлов или изделий при сварке; переносными устройствами для вентиляции зоны сварки; устройствами (переносными) для защиты зоны сварки от излучения дуги.

Временные рабочие  места сварщика применяют для  работ, которые выполняются непосредственно на оборудовании или установках, которые невозможно переместить к сварочному посту. Такие места должны быть отгорожены огнестойкими ширмами, щитами и обеспечены средствами первичного пожаротушения и огнетушителями. Тип, емкость и количество огнетушителей определяют в зависимости от их производительности, площади действия, класса помещения и т.д. Кроме огнетушителя рабочее место сварщика оборудуется ящиком с песком, ведром и другими средствами пожаротушения.

Сварочный пост комплектуется  источником питания , электрододержателем, сварочными проводами необходимой длины, зажимами для токопроводящего провода, сварочным щитком с защитными светофильтрами.

При необходимости  рабочее место может быть оборудовано  средствами малой механизации, что  облегчит не только сварку , но и погрузочно-разгрузочные работы.

В любом случае нельзя забывать о средствах противопожарной  защиты, так как сварка является пожароопасной работой. Не следует  загромождать рабочее место ненужными вещами и оборудованием, так как это будет не только мешать работе, но и представлять опасность.

При выполнении сварочных  работ в монтажных условиях на открытом воздухе рабочее место  сварщика и оборудование обязательно  должно быть защищено от атмосферных воздействий. Для этих целей применяют палатки, навесы или переносные тенты и т.д.

Применение сварочного оборудования на монтажных площадках  создает ряд трудностей по его  хранению. Каждый раз после окончания  работы нужно перемещать аппарат  к месту хранен» Лучше всего, если сварочный аппарат содержится закрытом помещении, а к рабочему месту протянуты только сварочные кабели. Если это невозможно, то лучше всего сварочный аппарат установить на передвижную тележку, что.значительно облегчит его транспортировку.

От правильной организации рабочего места сварщика, оснащенности его необходимым оборудованием, инструментом и приспособлениями, правильного  размещения этого оборудования на рабочем  месте зависит и эффективность  его труда и производительность.

 

 

2.ВЫБОР СПОСОБА  СВАРКИ И СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1.Обоснование  выбора способа сварки

 

Нам предстоит  сварить колонну со швами из стали. Стоит отметить, что конструкция ответственная, она будет использоваться в строительстве. Проведем анализ способов сварки, какой наиболее  подходит в нашем случае:

1. Ручная дуговая сварка по всем параметрам подходит для нашей конструкции.
2. Электрошлаковая  сварка не подходит в силу конструктивных особенностей нашего изделия и расположения швов.
3. Контактная сварка не подходит, так как ее применяют для сварки листовых конструкций.
4. Газовую сварку в основном применяют для сварки деталей с малой толщиной стенок.
5. Экзотически способы такие как: лазерная сварка, сварка в вакууме, импульсная сварка не рассматриваем в силу малой их распространенности.