1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способы соединения металлических конструкций

Сварные соединения металлических конструкций

Сварка – процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагревании или пластической деформации.

Виды сварных соединений.

Стыковые — соединения, в которых элементы соединяются торцами или кромками, и один элемент является продолжением другого; наиболее рациональны, т.к. имеют наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий, экономичны и удобны для контроля. Толщина сварива­емых элементов в таких соедтнениях не ограничена. Стыко­вое соединение листового металла может выполнено быть прямым или ко­сым швом.

Внахлестку — соединения, в которых поверхности свариваемых элементов частично находят друг на друга; широко примнняются при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (2-5мм), в решетчатых и других видах конструкций.

Разновидность — соед-я с накладками применяют для соединения элементов из профильного металла и для усиления стыков. Внахлестку и с накладками — простота обра­ботки элементов под сварку, но по расходу металла они менее эконо­мичны, чем стыковые; вызывают резкую концентрацию напряжений, из-за чего они нежелательны в конструкциях, подвергающихся действию нагрузок и работающ при низкой t.

Угловые — соединения, в которых свариваемые элементы расположены под углом.

Тавровые соединения (соединения впритык) отличаются от угловых тем, что в них торец одного приваривается к поверхности дру­гого элемента. Угловые и тавровые соединения выполняются угловыми швами, которые отлича­ются простотой исполнения, высокой прочностью и экономичностью. В ответственных конструкциях в тавровых соединениях же­лательно полное проплавление соединяемых элементов.

Виды сварных швов: по конструктивному признаку: 1. стыковые — соединение деталей в 1 плоскости; наиболее рациональны, т.к. имеют наименьшую концентрацию напряжений, но требуют дополнительной разделки кромок. При сварке элементов толщиной > 8мм для проплавления металла по всей толщине сечения необходимы зазоры и обработка кро­мок изделия. 2. угловые (валиковые) — швы наваривают в угол, образованный элементами, расположенными в разных плоскостях.

По направлению действующих усилий угловые швы, расположенные параллельно действующему осевому усилию, называют фланговыми, а перпендикулярно усилию — лобовыми.

По назначению: рабочие, связующие (конструктивные)

По протяженности: сплошные, прерывистые (шпоночные).

По положению в про­странстве во время их выполнения: нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные.

Сварка нижних швов наиболее удобна, легко поддается механизации, дает лучшее качество шва, а потому при проектировании следует предусматривать возмож­ность выполнения большинства швов в нижнем положении. Вертикаль­ные, горизонтальные и потолочные швы в большинстве выполняются при монтаже. Они плохо поддаются механизации, выполнить их вручную трудно, качество шва получается хуже, потому применение их в конструкциях следует по возможности ограничивать. Рис: а – стыковые; б – внехлестку (1-лобовые 2- фланговые); в – комбинированные ; г- угловые; д- тавровое.

Расчет соединений, выполняемых угловых швами. Угловые швы применяют в торцевых, угловых и внахлест соединениях и определяютют катетом k1, k2, вогнутостью m и выпуклостью g. Могут быть как фланговыми, так и лобовыми.

Фланговые швы, расположенные по кромкам прикрепляемого элемента, параллельно действ-му усилию, вызывают большую нерав­ном-ть распред-ия напряж-й по ширине эл-та. Нерав­номерно работают они и по длине

Лобовые швы передают усилия равномерно по ширине эл-та, но неравномерно по толщине шва. Неравномерность работы шва по длине заставляет ограничивать расчетную длину шва на величину ≥4 катетов шва:

4kf ≤ lω ≤ 85βkf, где kf – катет, принимаемый не больше величины 1,2t (kf

Требуем длина шва пера:

kf = t-2, α – коэф-т распределения напряжения между швом пера и швом обушка, принимается в зависимости от расположения уголка на фасонке.

При расчете следует определить, какая из 2 проверок (по металлу шва или металлу границы сплавления) будет иметь решающее значение. Для этого необходимо сравнить: βf·Rωf и βz·Rωz. Решающее значение будет иметь меньшее из величин.

5. Болтовые соединения металлических конструкций

Болтовые = раньше сварных. Простота и надежность в работе.

Они более металлоемки, имеют накладки, ослабляют отверстиями.

Болты грубой и нормальной точности — отклоне­ния диаметра 1 мм и 0,52 мм (для бол­тов d≤30 мм). Они = из углеродистой стали. Класс прочности болтов (5.6). Первое число = 50 = временное сопро­тивление (σв кгс/мм2), а 5*6=30 — пре­дел текучести материала (σт кгс/мм2).

Отверстия на 2—3 мм больше диаметра болта — облегчает посадку болтов (преимущество). Но это повышает деформативность соеди­нения при работе на сдвиг. Эти болты = крепеж­ные.

Болты повышенной точности — из углеродистой стали. d отверстия = +0,3 мм от диаметра болта.

Болты сидят плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы. Сложность изготовления и постановки болтов = применяются редко.

Высокопрочные болты — из легированной стали, терми­чески обрабатывают. Они = нормальной точности, отверстия большего ди­аметра, но гайки затягивают спец-ключом. Силы трения пре­пятствуют сдвигу элементов относительно друг друга. Высокопрочный болт работает на осевое растяжение.

Необходима одинаковая толщина элементов, а то несущая спо­собность болта резко уменьшается.

Применяют клееболтовое. Преиму­щества — простота устройства; По качеству — не уступают сварке, но уступают ей по расходу металла.

Самонарезающие болты — на­личие резьбы. Материал — сталь термоупрочненная. d=6 мм для прикрепления профилированного настила к прогонам и элементам фах­верка. Преимущество — доступ к конструкции только с одной стороны.

Фундаментные (анкерные) болты — передачи растягивающих усилий с колонн на фундамент. Материал — стали марок ВСтЗкп2, 09Г2С и 10Г2С1.

Соединения металлических конструкций

Металлические конструкции сегодня широко используются в проектах различных зданий и сооружений, поэтому в процессе производства необходимо обращать внимание на соединения металлических конструкций, которые являются гарантом долговечности и надежности целого объекта строительства. В данной статье мы рассмотрим соединения металлических конструкций во время их изготовления и при проведении монтажно-строительных работ.

Во время производственных работ, важно правильно подобрать тип и марку электродов или других сварочных материалов (проволоку, флюс и т.д.), чтобы обеспечить соединения металлических конструкций необходимыми качественными показателями. Помимо сварочных материалов, нужно знать принципы работы на сварочном аппарате, его режимы и температурные показатели, благодаря которым соединения металлических конструкций будут высокопрочными.

Соединения металлических конструкций могут быть осуществлены с помощью сварки, клепки, болтов или быть комбинированными. От вида соединения металлических конструкций зависит подготовка стыка, из-за которой можно существенно уменьшить объем навариваемого металла. Чтобы свести к минимуму возможные деформации, предотвратить образование трещин в швах и металле, нужно разработать последовательный план выполнения сварки, которого четко придерживаться в производственном процессе. Из материалов, представленных в рубрике «Это интересно», вы уже знаете, что сварные швы защищают соединения металлических конструкций. Поэтому очень важно знать технологию сварочных работ и разбираться в используемой сварочной аппаратуре. Но помимо этого, качество соединений металлических конструкций зависит от выбранной технологии и от особенностей монтажно-строительных работ.

Монтаж легких металлоконструкций — это самый ответственный этап возведения стальных зданий и сооружений. Именно на этом этапе соединения металлических конструкций подбираются с учетом конкретной конструкции, в зависимости от ее технических характеристик. Соединения металлических конструкций во время монтажно-строительных работ являются трудоемким процессом, поэтому без проверки соответствия квалификации ни монтажники, ни сварщики к работам не допускаются. Помимо всего, после выполнения определенных работ проводится контроль их качества, в соответствии с записями о ходе выполнения всех этапов работ, которые фиксируются в сменном журнале.

Рассмотрим какими бывают соединения металлических конструкций. Вообще металлические конструкции можно соединить несколькими способами:

  • Разъемное крепление — это наиболее частое соединение при осуществлении кровельных работ. Выполняются разъемные соединения металлических конструкций с помощью саморезов и болтов. Другие соединения металлических конструкций при проведении монтажа кровли отличаются сложностью, и считаются трудновыполнимыми.
  • Заклепки — это крепление тонких листовых пластин. Элементы соединения металлических конструкций производятся из того же материала, что и сами заклепки. Если не придерживаться этого правила, то места соединений в процессе эксплуатации металлических конструкций будут постоянно подвергаться коррозии. Кроме того, при креплении таким способом, часто происходит сжатие металла, вызванное температурными перепадами.
  • Склеивание —это крепление, которое осуществляется жидким, пастообразным или другим клеем. Здесь все будет зависеть от эксплуатационных условий и материалов, которые подвергаются склеиванию.
  • Соединение металлических конструкций методом пайки осуществляется с помощью припоя, который находится в расплавленном состоянии. Монтаж металлоконструкций припоем встречается нечасто, так как это слишком дорогой и трудозатратный способ крепления. Сам припой напрямую зависит от температуры плавления, и может быть высокоплавким, низкоплавким или среднеплавким.
  • Сварка — это самое распространенное соединение металлических конструкций в строительстве. Выполняется расплавленными деталями тех металлоконструкций, которые скрепляются. Существует сварка металла с металлом, керамика с керамикой и т.д. Сегодня миру знакомы такие виды сварочных работ, как лазерные, дуговые, газовые и холодные плазменные.

Все методы соединения металлических конструкций зависят от исходных материалов и от условий эксплуатации объекта строительства. Если вы не хотите ошибиться в методах соединения металлических конструкций, обращайтесь к нам за советами по телефону 391 251-82-82!

Способы соединения металлоконструкций

Металлические каркасы широко применяются в промышленном строительстве: при возведении цехов, складских помещений, инженерно-технических сооружений (мосты, эстакады, электрические опоры). При сборке металлоконструкций используются три основных типа соединений: сварные, болтовые, заклепочные.

  • Электрическая дуговая сварка позволяет снизить расход стали на 10-20 % и выполнять соединение элементов в любых пространственных положениях. Поскольку свариваемый участок подвергается значительному локальному нагреву, это может способствовать увеличению риска коррозии. Особенно уязвим оцинкованный металлопрокат: под действием температуры цинк на поверхности выгорает, и внешний слой остается незащищенным от физико-химического воздействия окружающей среды. Чтобы предотвратить коррозию, выполняют антикоррозионную защиту стыков. Специальное напыление наносится в местах, где в ходе монтажа и сварки нарушилось заводское покрытие или обнаружена его недостаточная толщина.
  • Рабочие и монтажные соединения могут выполняться с использованием обычных, высокопрочных или анкерных болтов. Первые два вида крепежа используют при стыковке стальных пластин между собой, а последний – для крепления конструкции к фундаменту. Главное достоинство болтов – возможность многократной сборки или разборки узла. При этом предъявляются жесткие требования к геометрической точности отверстий сопрягаемых деталей. Поскольку элементы идут внахлест, расход материала получается больше.
  • Заклепочные соединения встречаются не так часто, что объясняется дороговизной и трудоемкостью их выполнения. Неоспоримое преимущество такого варианта – хорошее сопротивление вибрационным нагрузкам. Этот плюс и определяет область применение заклепок: они незаменимы при строительстве железнодорожных мостов и сооружений с тяжелыми условиями эксплуатации.

Если сравнивать рассмотренные виды соединений по прочности, то между ними можно поставить знак равенства. Когда необходимо собрать сложную металлическую конструкцию, элементы которой находятся в разных пространственных положениях, то без сварочного аппарата не обойтись. Если же на стыке мало точек сопряжения, то оптимальным выбором станет болтовая фиксация.

Компания «АльфаСтрой» выполнит полный комплекс услуг по изготовлению и сборке металлоконструкций. Мы предложим оптимальный вариант соединения конструктивных элементов быстровозводимых зданий и завершим все работы в срок.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Соединения элементов стальных конструкций

Основным видом заводских соединений являются сварные соединения. Сварка существенно (до 20 %) снижает трудоемкость изготовления, упрощает конструкцию и в сравнении с ранее применявшейся клепкой дает значительную (до 15. 20 %) экономию металла. Возникающие внутренние остаточные напряжения от сварки, суммируясь с напряжениями от действия сил на элемент, усложняют напряженное состояние сварного соединения. В частности, при сварке толстых элементов возникает объемное напряженное состояние, особенно опасное при действии динамических нагрузок и низких температур, когда оно способствует хрупкому разрушению соединения. В строительных конструкциях применяется в основном электродуговая (ручная, автоматическая, полуавтоматическая, газоэлектрическая и электрошлаковая) сварка. Применение контактной и газовой сварки ограничено.

Преимущество ручной электродуговой сварки заключается в ее универсальности. Она может выполняться в нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях (рис. 14.2), а также в труднодоступных местах. Это обусловило ее широкое распространение на монтаже, где затруднено применение механизированных способов сварки. Однако ручная сварка обладает рядом недостатков малой глубиной проплавления основного металла, малой производительностью по сравнению с автоматической сваркой под флюсом. Для компенсации этих недостатков применяют тугоплавкие обмазки, которые повышают производительность сварки и увеличивают глубину проплавления шва (сварка с глубоким проплавлением).

В случае автоматической и полуавтоматической сварки дуга замыкается под слоем флюса, флюс расплавляется и надежно защищает расплавленный металл от соприкосновений с воздухом; расплавленный металл в этих условиях остывагт несколько медленней, хорошо освобождается от пузырьков газа и шлака, получается чистым, с ничтожным количеством вредных примесей; большая сила тока, допустимая при автоматической сварке, и лучшая теплозащита шва обеспечивают глубокое проплавление свариваемых элементов и большую скорость сварки, хотя этот вид сварки затруднительно вести в вертикальном и потолочном положениях. Электрошлаковая сварка (разновидность автоматитической сварки) удобна для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Она осуществляется под слоем расплавленного шлака; сварочная ванна защищена с боков медными ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Сварка в среде углекислого газа не требует приспособлений для удержания флюса, может выполняться в любом пространственном положении, обеспечивает получение высококачественных сварных соединений, хотя при этой сварке поверхность шва получается менее гладкой, чем при сварке под флюсом; к недостаткам относятся также необходимость защищать рабочих от излучения дуги и от скопления газа.

Сварные швы. По своей форме сварные швы подразделяются на стыковые и угловые (валиковые). Стыковые швы служат для стыкования элементов, лежащих в одной плоскости. Они весьма эффективны, так как дают наименьшую концентрацию напряжений, хотя и требуют дополнительной разделки кромок. По форме разделки кромок стыковые швы бывают U-, образными. Для U- и V- V- и К- образных швов, завариваемых с одной стороны, обязательна подварка корня шва с другой стороны — для устранения возможных непроваров (рис 14.3, а, поз.1), являющихся источником концентрации напряжении. Различные варианты стыковых швов показаны на рис. 14.3, б. Валиковые (угловые) швы навариваются в угол, образованный элементами, расположенными в разных плоскостях. Создаваемый при этом шов имеет форму валика (рис. 14.3, в).

Сварные швы по положению в пространстве при их выполнении могут быть вертикальными, горизонтальными и потолочными (см. рис. 14.2). Наиболее легко поддается механизации и дает лучшее качество шва сварка нижних швов. Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы трудно механизировать, а при выполнении их вручную качество шва относительно невысоко, поэтому применения этих швов следует по возможности избегать.

Сварные соединения. Существуют следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (впритык). В стыковых соединениях элементы соединяются торцами или кромками, т. е. один элемент как бы является продолжением другого (рис. 14.3, г). Стыковые соединения дают наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий; они экономичны, могут быть наиболее надежно проконтролированы. Толщина свариваемых элементов в соединениях такого вида практически не ограничена. Стыковые соединения применяются в основном для листового металла и могут быть выполнены прямым или косым швом ( соответственно слева и справа на рис. 14.3, г).

В соединениях внахлестку поверхности свариваемых листов частично находят друг друга (рис. 14.3, д). Их широко применяют при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (3. 6 мм), в решетчатых и некоторых других видах конструкций. К соединениям внахлестку относятся также соединения с накладками (рис. 14.3, г, е), применяемые для соединения элементов из профильного металла и для усиления стыков. Соединения внахлестку и с накладками отличаются простотой, хотя вызывают резкую концентрацию напряжений, что ограничивает их применение при действии динамических нагрузок или низких температур; кроме того, они более металлоемки, чем стыковые.

Читать еще:  Как ровно отрезать трубу – инструменты и способы отрезания

Болтовые соединения. В металлических конструкциях для соединения элементов применяют болты грубой, нормальной, повышенной точности, а также высокопрочные диаметром от 16 до 30 мм. Используют также анкерные болты диаметром до 90 мм.

Болты имеют головку, тело, которые на 2—3 мм меньше толщины соединяемого пакета, и нарезную часть, на которую надевается шайба и навинчивается гайка. Болты грубой и нормальной точности и гайки к ним изготовляют из углеродистой стали и вводят в отверстия, образованные продавливанием или сверлением в отдельных элементах. Края отверстия обычно имеют негладкую поверхность, несовпадение отверстий в отдельных элементах, что ухудшает работу соединения. Разница в диаметрах болта и отверстия (на 2. 3 мм повышает деформативность соединения, хотя и облегчает посадку болтов и упрощает образование соединения.

Для болтов повышенной точности (из углеродистой или легированной стали) принято поверхность ненарезанной части тела болта обтачивать до строго цилиндрической формы, а диаметр отверстия для таких болтов равен диаметру болта плюс 3 мм. Гладкая поверхность отверстия достигается сверлением отверстий в собранных элементах либо через специальные кондукторы-шаблоны, в отдельных элементах и деталях. Такие соединения применяют довольно редко.

Высокопрочные болты изготовляют из углеродистой стали 35 или легированных сталей 40Х, 40ХФА и 38ХС. Болты подвергают термической обработке в уже готовом виде. Высокопрочные болты ставят в отверстия большего, чем болт, диаметра, причем гайки затягивают специальным ключом, достигая большой силы натяжения болтов. Последняя плотно стягивает соединяемые элементы и препятствует их взаимному сдвигу за счет трения между соединяемыми элементами.

Расчет болтовых соединений (кроме высокопрочных) производится для двух случаев работы. Когда внешнее усилие направлено поперек оси болта, соединение работает на сдвиг, а болты работают на срез и смятие. Если же усилие действует вдоль оси стержня болта, то болты работают на растяжение, а разрушение соединения наступает после больших пластических деформаций, в результате чего усилие распределяется поровну между всеми болтами.

Контрольные вопросы. 1. Как различают строительные стали по составу? 2. Каков общий принцип расчета стальных конструкций по предельным состояниям первой группы ? 3. Каков общий принцип расчета стальных конструкций по предельным состояниям второй группы? 4. Какие коэффициенты надежности учитывают при расчете стальных конструкций ? 5. Какие коэффициенты условий работы учитывают при расчете стальных конструкций? 6. Каковы основные виды нормативных сопротивлений стали? 7. Каковы основные виды расчетных сопротивлений стали ? 8. Каковы основные способы сварки? 9. Каковы основные типы сварных швов ? 10. Каковы основные виды сварных соединений? 11. Как производится расчет сварных соединений ? 12. Какие виды болтов применяют в строительных конструкциях? 13. Как производится расчет болтовых соединений?

Виды соединений стальных конструкций

Соединения стальных конструкций различаются:

  • по разборности — разъемные и неразъемные;
  • по способу изготовления — механические (соединения на заклепках или болтах) и молекулярные (сварные соединения).

Заклепки

Соединения на заклепках являются неразъемными. Горячая клепка несущих стальных деталей вышла из употребления. Для соединения листов используют заклепки с потайными головками.

Болты

Болты обеспечивают разборность соединения. В соединяемых деталях предварительно просверливают отверстия. Необработанные (черные) и точеные болты передают усилия с одного соединяемого элемента на другой за счет сил смятия и среза, поэтому их несущая способность зависит от диаметра стержня болта.

Черные болты имеют грубые допуски и ставятся с зазором 1 мм между болтом и отверстием. Они не требуют особой точности при изготовлении. В соединении, имеющем несколько болтов, в начале нагружения не все болты одновременно вступают в работу, поэтому несущая способность соединения на черных болтах меньше, чем на точеных.

Точеные болты ставят в отверстия без зазора (по DIN 7968 допуски h11 для стержня и Н11 для отверстия), благодаря чему они обладают более высокой несущей способностью.

Болты поставляются без покрытия, оцинкованные или кадмированные.

Соединение на высокопрочных болтах основано на восприятии усилий сдвига силами трения. Болты стягивают соединяемые детали и создают между ними усилия, обеспечивающие трение. Соприкасающиеся поверхности элементов должны быть очищены от окалины, слоев ржавчины и краски. Налет ржавчины безвреден. Болты ставят в отверстия с зазорами

2 мм, вследствие чего их стержни не соприкасаются со стенками отверстий. Для получения требуемых сил сжатия гайки закручивают гаечным ключом, действие которого автоматически прерывается при достижении крутящего момента заданного значения.

Сварка

Сварка выполняется с подачей дополнительного металла электрода или без него за счет оплавления соединяемых деталей. В строительстве применяют следующие виды сварки.

При газовой сварке необходимый разогрев производится газовым пламенем. В строительстве газовая сварка применяется редко.

Сварка с помощью электрической дуги — наиболее распространенный способ соединения. При расплавлении электрода в зону сварки вносится дополнительный материал. Расплавленный металл должен быть защищен от попадания кислорода из воздуха. В зависимости от применяемого оборудования и электродов различаются виды сварки:

  • ручная сварка с применением обмазанных электродов. Обмазка расплавляется и образующийся при этом шлак укрывает расплавленный металл;
  • ручная сварка в среде углекислого газа с автоматической подачей голой электродной проволоки;
  • автоматическая сварка под слоем флюса голой электродной проволокой. Флюс, расплавляясь, надежно защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом.

Первыми двумя способами возможно выполнять горизонтальные, вертикальные и потолочные швы; третьим способом — только горизонтальные швы в нижнем положении.

По форме различают: 1 стыковые швы, 2 угловые швы и 3 К-образные швы.

Несущие сварные швы выполняются только квалифицированными сварщиками. Они контролируются специалистами-сварщиками или инженерами по сварке. При сварке строительных конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам, необходимо соблюдать особые требования. Сварные швы, предназначенные для работы в зоне высоких напряжений, проверяются рентгеном или ультразвуком.

Стыковая сварка оплавлением применяется при сварке небольших поперечных сечений. Между свариваемыми деталями возникает электродуга. Сварка производится без введения дополнительного металла. Этот способ применяется при сварке арматурных сталей и для приварки болтов, как-то:

  • резьбовых шпилек (например, для крепления фасада);
  • анкерных болтов;
  • штыревых шпонок для комбинированных балок.

Стыковая сварка оплавлением производится вручную или автоматически.

Штыревые шпонки привариваются преимущественно на заводе, реже — на месте строительства. При этом необходимо учитывать, что стыковая сварка требует большой силы тока. Укладываемые на балки тонкие стальные листы (например, трапециевидные профилированные листы) могут быть проварены насквозь.

Точечная сварка используется при сварке тонких листов, например листов для облицовки фасада.

Строительные конструкции

Чичерин Василий. Блог инженера

Курс лекций по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку» Часть I. Глава 3. Морозова Д.В.

Глава 3. Соединения элементов металлических конструкций

Соединения стальных конструкций выполняют на сварке, на болтах или заклепках. Выбор вида соединения зависит от назначения конструкции, т.е. ответственности; вида нагружения (величины и характера), формы соединяемых элементов и их условий работы в конструкции.

Наиболее распространенными соединениями являются сварные, так как требует меньше времени и материала. Кроме того, сварка обеспечивает достаточно высокую прочность, высокое качество сварного шва, автоматизацию работ в заводских и полевых условиях.

Болтовые соединения применяются в монтажных и рабочих соединениях; они отличаются простотой и надежностью соединения. Используя высокопрочные болты, можно существенно повысить их деформативность, но при этом повышается трудоемкость работ.

Заклепочные соединения — наиболее редко применяемые соединения по сравнению со сваркой и болтами. Они трудоемки, дорогостоящи, однако при вибрационных и динамических нагрузках они бывают выгодны и незаменимы (железнодорожные мосты, промышленные предприятия и др.).

3.1 Сварные соединения

При изготовлении сварных конструкций наибольшее применение нашла электродуговая сварка: ручная, автоматическая, полуавтоматическая и электрошлаковая. Применение контактной и газовой сварки ограничено.

Ручная сварка выполняется при помощи электродов, тип и марка которых зависит от марки стали свариваемых элементов, рода сварочного тока и пространственного положения шва (ГОСТ 9467-75*).

Преимущество ручной электродуговой сварки заключается в ее универсальности. Она может выполняться в нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях (рис. 3.1), а также в труднодоступных местах. Это обусловило ее широкое распространение на монтаже, где затруднено применение механизированных способов сварки. Однако ручная сварка обладает рядом недостатков — малой глубиной проплавления основного металла, малой производительностью по сравнению с автоматической сваркой под флюсом. Для компенсации этих недостатков применяют тугоплавкие обмазки, которые повышают производительность сварки и увеличивают глубину проплавления шва (сварка с глубоким проплавлением).

Основные типы электродов для сваривания стальных конструкций:

— с пределом текучести до 500 МПа: Э-42, Э-42А, Э-46, Э-46А, Э-50, Э-50А (А — металл шва имеет повышенные пластические свойства);

— с пределом текучести более 500 МПа: Э-60, Э-70, Э-85.

Автоматическая сварка выполняется под слоем флюса, который, расплавляясь в процессе нагревания, надежно защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом; сам металл остывает несколько медленнее, освобождается от пузырьков газа, шлака и различных примесей. Большая сила тока, допустимая при автоматической сварке, и лучшая теплозащита шва обеспечивают глубокое проплавление свариваемых элементов и большую скорость сварки. Этот вид сварки затруднителен для вертикальных и потолочных швов.

Рис. 3.1. Положение швов в пространстве:

1 — потолочный угловой шов; 2 — нижний угловой шов;

3 — горизонтальный стыковой шов; 4 — вертикальный угловой шов.

Электрошлаковая сварка (разновидность автоматической сварки) удобна для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Она осуществляется под слоем расплавленного шлака; сварочная ванна защищена с боков медными ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Сварка в среде углекислого газа не требует приспособлений для удержания флюса, может выполняться в любом пространственном положении, обеспечивает получение высококачественных сварных соединений, хотя при этой сварке поверхность шва получается менее гладкой, чем при сварке под флюсом; к недостаткам относятся также необходимость защищать рабочих от излучения дуги и от скопления газа.

Сварка порошковой проволокой, выполняемая автоматическим способом, марок ПП-АН8 и ПП-АН3 (ГОСТ 26271-84) устраняет недостатки ручной сварки. Порошковая проволока состоит из металлической оболочки толщиной 0,2…0,5 мм, которая заполнена шихтой специального состава.

Кроме указанных видов сварки, применяется контактная сварка, осуществляемая путем нагрева и пластического деформирования элементов. Она может быть точечной, шовной и стыковой.

Сварные швы. По своей форме сварные швы подразделяются на стыковые и угловые (валиковые). Стыковые швы служат для стыкования элементов, лежащих в одной плоскости. Они весьма эффективны, так как дают наименьшую концентрацию напряжений, хотя и требуют дополнительной разделки кромок. По форме разделки кромок стыковые швы бывают U-образными. Для U- и V-, V- и K-образных швов, завариваемых с одной стороны, обязательна подварка корня шва с другой стороны — для устранения возможных непроваров (рис. 3.2, а, поз. 1), являющихся источником концентрации напряжений. Различные варианты стыковых швов показаны на рис. 3.2, б. Валиковые (угловые) швы навариваются в угол, образованный элементами, расположенными в разных плоскостях. Создаваемый при этом шов имеет форму валика (рис. 3.2, в).

Сварные швы по положению в пространстве при их выполнении могут быть вертикальными, горизонтальными и потолочными (см. рис 3.1). Наиболее легко поддается механизации и дает лучшее качество шва сварка нижних швов. Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы трудно механизировать, а при выполнении их вручную качество шва относительно невысоко, поэтому применения этих швов следует по возможности избегать.

Рис. 3.2. Типы сварных швов и соединений:

1 — непровар; 2 — лобовой шов;

3 — фланговый шов; 4 — подкладки (выводные планки);

tmin — минимальная толщина соединяемых элементов

Сварные соединения. Существуют следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (впритык). (Табл 3.1) В стыковых соединениях элементы соединяются торцами или кромками, т.е. один элемент как бы является продолжением другого (рис.3.2, г). Стыковые соединения дают наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий; они экономичны, могут быть наиболее надежно проконтролированы. Толщина свариваемых элементов в соединениях такого вида практически не ограничена. Стыковые соединения применяются в основном для листового металла и могут быть выполнены прямым или косым швом (соответственно слева и справа на рис. 3.2, г) и табл 3.1.

В соединениях внахлестку поверхности свариваемых листов частично находят друг друга (рис. 3.2, д). Их широко применяют при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (3…6 мм), в решетчатых и некоторых других видах конструкций. К соединениям внахлестку относятся также соединения с накладками (рис. 3.2, г, е), применяемые для соединения элементов из профильного металла и для усиления стыков. Соединения внахлестку и с накладками отличаются простотой, хотя вызывают резкую концентрацию напряжений, что ограничивает их применение при действии динамических нагрузок или низких температур; кроме того, они более металлоемки, чем стыковые.

В сварных соединениях расчетную длину сварного шва lw принимают равной его полной длине l, уменьшенной с учетом возможного непровара по концам: lw = l — 2t, где t — наименьшая толщина соединяемых элементов; в случае вывода концов шва за пределы стыка на временные подкладки 4 (рис. 3.2, ж), которые затем отрезаются, расчетная длина шва lw принимается равной его полной длине. Прочность сварных швов характеризуется их расчетными сопротивлениями (табл. 3.2).

Таблица 3.2. Расчетные сопротивления металла

для сварных соединений при ручной сварке, МПа

Изготовление металлоконструкций: способы крепления элементов

Полноценное развитие современной строительной отрасли во многом обязано использованию металлоконструкций. Применение качественных материалов позволяет создавать высокопрочные и облегченные сооружения, каркасы с серьезной несущей нагрузкой и небольшие конструкции.

Соединять отдельные узлы можно разными способами и надежность сооружения будет зависеть от правильного и грамотного выбора типа крепления. Производство металлоконструкций осуществляется по специальным проектам, составленным с учетом необходимых показателей безопасности, характеристик материалов и условий дальнейшей эксплуатации.

Методы крепления металлоконструкций

Главными способами монтажа металлоконструкций являются сварка, болтовое и заклепочное соединения.

Сварочная сборка металлоконструкций

Сварка является одним из самых распространенных способов прочно соединить металлические элементы. В результате работы сварочного аппарата получается монолитное крепление, а в месте стыка образуется аккуратный шов. Различают такие типы сварки:

  • стыковая — детали соединяют в одной плоскости, что требует особой точности и аккуратности;
  • угловая — детали соединяемых конструкций находятся под углом;
  • внахлест — один элемент частично накладывают на другой;
  • тавровая — боковую часть одной детали сваривают с плоскостью другой детали.

Полученные путем сварки металлоконструкции отличаются надежностью — шов герметичен и не пропускает влагу. Этот тип соединения позволяет создавать элементы сложной формы.

Недостатком является тот факт, что полученную монолитную конструкцию нельзя разобрать. Для осуществления работы нужно специальное сварочное оборудование.

Сборка металлоконструкций на болтах

В качестве соединительных элементов используются монтажные болты различного диаметра и размера нормальной или повышенной точности. Физически осуществить данный тип крепления сложнее, чем использовать сварку. Однако болтовое соединение можно разобрать и собрать заново, чем и объясняется мобильность таких конструкций.

Читать еще:  Как сварить каркас бытовки

Недостатком метода является требование к отсутствию неровностей у соединяемых элементов, иначе добиться точного совпадения и надежного скрепления не получится.

Заклепочное соединение металлоконструкций

Этот способ простой в реализации, удобный и позволяет получить надежное соединение. Недостатком является высокий расход соединительных материалов — заклепок, а также кропотливый труд.

Метод соединения оправдывает себя при создании специальных конструкций, где невозможно использовать сварку, а также в сооружениях, которые при эксплуатации часто подвергаются вибрации.

Также существуют варианты соединения металлоконструкций методами склеивания и пайки, но они не получили широкого распространения.

Преимущества металлоконструкций

Выгодная цена, быстрый монтаж, прочность и долговечность — вот основные критерии, которые объясняют популярность применения металлоконструкций. Их используют для возведения жилых и производственных зданий, сельскохозяйственных, торговых и складских помещений, для строительства офисов и культурно-развлекательных центров.

К преимуществам относят:

  • Высокое качество, которое обеспечивает надежность и долговечность конструкции.
  • Простое изготовление, что позволяет поставить производство на поток.
  • Несложный и быстрый монтаж, что существенно сокращает сроки возведения зданий различной сложности.
  • Возможность строительства зданий любой этажности с внедрением различных дизайнерских и архитектурных решений.
  • Надежность эксплуатации.
  • Удобство транспортировки.

Компания NAYADA занимается изготовлением металлоконструкций по чертежам заказчика. По заказу клиента производят серийные и нестандартные изделия из металла, учитывая все требования и пожелания. Качество готовых изделий и металлоконструкций на заказ в Москве гарантировано за счет точного следования проектной документации, чертежам и действующим ГОСТам.

Соединение металлических конструкций: какие виды бывают

Когда люди научились выплавлять металл и делать из него различные металлические изделия, возникла необходимость их как-то скреплять.

Первые попытки этого процесса столкнулись с самыми различными проблемами. Эти вопросы были связаны с видами нагрузок, которые выпадали на данное соединение, формами сопрягаемых соединений, условий эксплуатации конструкций и некоторыми другими. Поскольку практически все здания, сооружения, корабли, как морские, так и воздушные, так или иначе, состоят из металлических конструкций, инженерами был накоплен громадный опыт в этих вопросах, который опирался и опирается на мощную теоретическую базу.

Каждый студент технического вуза начинает свою учебную деятельность с изучения специальных дисциплин, знания которых помогают ему ориентироваться в вопросах расчета и создания металлических конструкций и способов их соединения. Это и металловедение, и детали машин и механизмов, теоретическая механика – и король всех строительных предметов – сопромат (сопротивление материалов).

Виды соединений

Бывают следующие виды соединения металлических конструкций.

Сварные соединения

Это самый быстрый способ соединения двух и более металлических деталей. Современное сварочное оборудование позволяет совершать эти операции практически в любом месте, где есть подача электроэнергии – на стройке, на даче, в лесу. Инверторы, разработанные в последние годы, мобильны и легки.

Болтовые соединения

Удобство этого вида соединений в том, что конструкции, которые они держат, можно демонтировать, перевезти в другое место и собрать заново. Прочность такого соединения весьма высока, как и простота работы при сборке.

Некоторое неудобство при применении таких соединений состоит в том, что при этом повышается расход металла на соединения. Опять же есть вероятность ослабления соединений и появление зазора между корпусом и болтом. Изделия, которые соединяются таким способом, содержат необходимые отверстия после того, как их изготовит завод металлоконструкций.

Заклепочные соединения

На сегодняшний день это самый малораспространенный тип соединений для металлических конструкций. Хотя по вибростойкости и противодействию знакопеременным нагрузкам, этот вид соединений очень хорош.

Правильный выбор

Какой способ соединения применить для конкретной конструкции должен решать ее создатель. Сегодня, как и во все времена, все определяет количество средств, которые можно затратить на производство конструкции. Выбрать золотую середину позволяет опыт и знания, полученные во время учебы и практики.

Монтаж элементов металлоконструкций

От промышленных зданий требуется высокая прочность и надежность при минимальных затратах на строительство как времени, так и средств. Наибольшую эффективность показывают здания со стальной несущей конструкцией. Качество постройки во многом зависит от того, насколько правильно выполнен монтаж металлоконструкций. Интерес представляет монтаж колонн, подкрановых балок ферм, фахверка и настила.

монтаж металлоконструкций при возведении промышленных (складских) помещений

Монтаж колонн

Большинство металлических колонн размещается на сплошном фундаменте из бетона. Кода они готовятся к монтажу, на них наносят отметки, обозначающие продольную ось и верх фундамента. При установке колонны удерживают одним из таких способов:

  • При помощи анкерных болтов, которые заделаны в фундамент. После того, как колонна выверена по двум перпендикулярным осям, места соединения заливаются цементным раствором.
  • Напрямую фундаментной поверхностью, которая возводится до отметки фрезерованной подошвы у колонны. В этом случае цементный раствор дополнительно не подливается.
  • С использованием стальных опорных листов. У них верхняя поверхность строгается. Заливка цементного раствора выполняется при необходимости.

Для удержания колонн с широкими башмаками и высотой до 10 м достаточно использовать одни только анкерные болты. Колонны с большей высотой и узкими башмаками необходимо также поддерживать расчалками в той плоскости, где жесткость конструкции минимальна.

  • Крепление расчалок выполняется в верхней части колонны до того, как она будет поднята и размещена.
  • Другой конец расчалок крепится к якорям или элементам фундамента, расположенных неподалеку.
  • После того, как расчалки полноценно натянуты, стропы с колонны можно убирать.
  • Полностью снимать расчалки разрешается только после того, как колонна закреплена при помощи постоянных элементов. Обеспечить устойчивость колонне можно подкрановыми балками или связями, которые размещаются после монтажа первых двух колонн, соединенной подкрановой балкой.

Когда выполняется монтаж колонн, размещаемых на фундаменте, то в ходе процесса их крепят анкерными болтами. Любые металлические прокладки, подкладываемые под основание, обязательно привариваются. В свою очередь, колонны, на верхних ярусах также скрепляются болтами или сваркой. На это соединение приходится высокая нагрузка, поэтому его прочность тщательно просчитывается при проектировании.

крепление металлических колонн при помощи анкерных болтов

Монтаж элементов металлических конструкций с помощью выверки достаточно трудоемкий и длительный по времени. Поэтому в последнее время все больше используется способ монтажа, который не требует выверки. Такой метод позволяет, как улучшить качество конструкции, так и сократить сроки, требуемые для возведения здания.

Безвыверочный монтаж требует подготовки металлоконструкции в процессе изготовки и непосредственно на стройплощадке. Чтобы увеличить точность конструкции, используются следующие технологические приемы:

  • Раздельное изготовление башмака и опорной плиты;
  • Фрезерование торцов двух ветвей колонн;
  • Строгание опорных плит;
  • Наличие 4 приваренных планок на опорной плите с нарезанными отверстиями для размещения болтов;
  • Наличие осевых рисок на ветвях колонн.

Когда монтаж производится без выверки, то колонны опирают на стальные плиты. В таком варианте фундамент изначально бетонируется ниже проектного значения на 50-60 мм, а после установки плиты его заливают цементным раствором.

Опорная плита размещается при помощи регулировочных болтов на опорных планках, которые бетонируются полностью в фундамент заподлицо, по аналогии с закладными деталями. Опорная поверхность плиты выставляется гайками таким образом, чтобы разница фактической отметки от проектного положения составляла не более 1,5 мм.

Когда ведется установка колонны, то осевые риски, нанесенные на ветвях, совмещаются с рисками на опорных плитах. Это обеспечивает достаточную точность размещения, после чего колонну крепят анкерными болтами. В этом случае не требуется дополнительно выверять колонну по высоте или осям. После того, как установлены расчалки, на колонны можно монтировать подкрановые балки. Когда подкрановые балки совмещены по осевым рискам с колоннами, их не требуется дополнительно выверять. После закрепления балок с колонн снимаются расчалки.

Монтаж подкрановых балок

Данные балки устанавливаются после монтажа пары колонн. Во время подъема балка удерживается при помощи двух оттяжек. Для приема её на высоте монтажники располагаются на подмостках, площадках и монтажных лестницах. Задача рабочих – удержать балку от касания с установленными ранее элементами конструкции и придать ей нужное положение. Для контроля над спуском балки имеются риски на консоли. Для устранения вертикального отклонения используются стальные подкладки, размещаемые под балкой. Для временного крепления балки используются анкерные болты.

монтаж подкрановых балок

Если производится монтаж подкрановых балок на колонны с фрезерованными подошвами, фундамент которых забетонирован до проектного значения, или колонны на строганных металлических плитах, то достаточно выверить положение балок по главной оси.

Монтаж ферм

Перед установкой ферму необходимо подготовить – собрать, обустроить лестницами и расчалками. Её разворот поперёк пролета выполняется за счет расчалок. Для временного крепления также используются расчалки, а еще распорки, оттяжки и кондуктора. Ферма выверяется по осевым рискам, которые находятся на торцах.

Для подъема ферм используют траверсы одного или двух кранов, это зависит от массы и размеров поднимаемой конструкции. Их строповка производится исключительно в узлах верхнего пояса, иначе в стержнях могут возникнуть значительные изгибающие усилия. Обычно строповка выполняется в 4 точках при помощи траверс, снабженными полуавтоматическими захватами с дистанционным управлением. Если в процессе монтажа элементы конструкции испытывают значительные нагрузки, то их усиливают стальными трубами или пластинами из дерева.

Первая ферма, поднимаемая краном, разворачивается оттяжками в требуемое положение так, чтобы до верха колонн оставалось 0,5-0,7 м. Ферму опускают на монтажные столики, находящиеся на колоннах. Временное крепление производится болтами, после чего её положение выверяется и конструкция крепится окончательно. Для защиты от раскачивания ферма во время подъема удерживается 4мя гибкими оттяжками.

Последующая работа по монтажу металлоконструкций этого типа проводится аналогично. Вторую установленную ферму соединяют с первой с использованием прогонов, распорок и связей. Там образуется жесткая пространственная конструкция. Фермы соседних рядов соединяются болтами для повышения жесткости.

Монтаж настила

Промышленные здания со стальным или железобетонным каркасом зачастую обшиваются стальным профилированным настилом. Это способствует уменьшению массы строения. Высокую эффективность показывают профилированные панели, снабженные утеплителем. Они позволяют значительно экономить тепло, что достаточно важно в климатических условиях нашей страны.

Для настила используют листы из нержавеющей стали, которая дополнительно покрыта антикоррозионным составом. Применяют листы длиной 3-12 м, шириной 0,86-0,85 м и толщиной 0,8-1 мм. Длина листов обычно кратна 3 м и выбирается при проектировании в зависимости от расположения прогонов ферм. Стандартная высота продольных гофр – 60-80 мм.

Перед установкой листы соединяются в карты, так как монтировать листы отдельно весьма трудоемко, учитывая то, что все работы необходимо вести на высоте. Сборка выполняется на горизонтальных стендах, на которых имеются уголки по размерам карт. Соединение листов выполняется при помощи заклепок или точечной сваркой. Если используются заклепки, то отверстия в разложенных листах просверливаются вручную. Расстояние между отверстиями прописывается в проекте и обычно составляет 50-60 мм. В полученные отверстия помещаются заклепки, после обработки которых получается единая карта требуемого размера.

Строповка выполняется согласно схеме, в зависимости от размеров карты. Настил укладывается на прогоны или блоки перекрытия. Прогоны размещаются на узлах ферм, а, если фермы создаются из прямоугольных профилей замкнутого строения, то прямо на верхние пояса ферм. Размещение карт из профилированных листов выполняется с использованием рисок, отмечающих место укладки.

Для крепления к прогонам требуется оборудование для монтажа металлоконструкций, которое позволяет быстро соединить их с листами при помощи дюбелей или электрозаклепок. Наиболее распространено крепление гайковертом, который затягивается винты диаметром 6 мм с пластмассовыми или стальными шайбами под головкой.

Соединение металлоконструкций сваркой

Большая часть монтажных соединений выполняется при помощи сварки, меньшая – болтами, еще реже используются заклепки. Это оказывает виляние на стоимость монтажа металлоконструкций – сварные соединения наиболее дешевые. Соединение заклепками наиболее трудоемкое, однако, в некоторых случаях необходимо использовать только его. Примером может быть здание кузнечнопрессового цеха, для создания несущей металлоконструкции которого нельзя применять болты или сварку – от постоянной вибрации, создаваемой кузнечным оборудованием, эти соединения неизбежно разрушатся.

Сварку используют, когда требуется жесткое соединение конструкций, с плотным прилеганием элементом и водо- и газонепроницаемым швом. Только таким способом соединяют листовые конструкции в кожухах доменных и термических печей, резервуарах, пылеуловителях и газгольдерах. Среди опорных конструкций сварное соединение используют для стыков колонн с подкрановыми балками и стропильными фермами. Элементы стальных конструкций можно сваривать с элементами железобетонных. В таких случаях профили привариваются к закладным деталям.

Для получения качественного шва свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу. В основном для этого используются грубые монтажные болты. В некоторых случаях для создания соединения используются дополнительные металлические стыковочные накладки.

Колонны, высота которых превышает 18 м, для транспортировки разделяются на отправочные элементы, размеры которых зависят от средств, используемых для транспортировки. Для монтажа части колонн собираются в единое целое. Стыки колонн при возведении одноэтажных зданий промышленного назначения обычно выполняются в части над краном, выше подкрановых балок. Торцы основной и надкрановой частей колонн, обработанные фрезерованием, стыкуются и свариваются по контуру стыка. Чтобы повысить жесткость соединения, используют стыковые листовые накладки.

Для монтажа подкрановых балок их опирают на соответствующие плиты колонн и соединяют сначала болтами, а затем заваривают. Дополнительные крепление балки производится к надкрановой части колонны при помощи тормозных конструкций. Они также первоначально присоединяются болтами и привариваются протяженным швом. Соединение ферм с колоннами выполняется аналогично.

Когда выполняется монтаж зданий из металлоконструкций, то большую важность имеет качество выполняемых сварных швов. Они проверяются внешним осмотром, которым можно определить отклонения от геометрических размеров, порезы, непровар или крупные поры. Поверхность шва должна быть гладкая или в мелких чешуйках, а наплавленный материал – одинаковую плотность. Допустимые размеры отклонений и дефектов указаны в нормативных документах.

Соединение металлоконструкций болтами

Болтовые соединения могут выполняться болтами различной точности в зависимости от назначения соединений и воспринимаемых им нагрузок. В основном используются крепежные изделия нормальной и повышенной точности. Для соединений, которые подвергаются нагрузке на срез, запрещено использовать болты нормальной и грубой точности.

Отверстия под болты высверливают или продавливают таким образом, чтобы диаметр отверстия превышал внешний диаметр болта на 2-3 мм. Это упрощает сборку, однако делает их менее стойкими к деформациям. По этой причине болты, относящиеся к грубым и нормальным по классу точности, используются только тогда, когда один элемент непосредственно опирается на другой. Примеры – соединения на опорных столиках, планках и фланцах.

Соединения, в которых используются болты повышенной точности, являются альтернативой заклепочным соединениям в труднодоступных местах. Для таких соединений диаметр отверстий выполняется больше диаметра болта на величину до 0,3 мм. При соблюдении этого требования болты сидят в отверстиях весьма плотно и хорошо выдерживают сдвигающую нагрузку.

Высокопрочные болты являются наиболее эффективными крепежными элементами. В них сочетается высокая несущая способность со значительной устойчивостью к деформациям. Такие болты могут использовать вместо заклепок практически во всех соединениях. Затяжка гаек для таких болтов производится ключами с храповым механизмом, что позволяет контролировать усилие затяжки.

Основные способы соединения металлических деталей

Для того чтобы понять, какие есть преимущества и недостатки у каждого способа, нужно рассмотреть каждый метод подробно. Безусловно, решающим фактором выступают условия, при которых будут эксплуатироваться детали. Также необходимо принимать в расчет и свойства металлических элементов.

Читать еще:  Как красить порошковой краской в домашних условиях

Склеивание металлических конструкций

Склеивание эффективно для тех металлов, которые достаточно тяжело сваривать. Это чаще всего титан или магний. Однако в процессе склеивания металлов возникает ряд сложностей:

  1. Необходимость точечной подготовки склеиваемой поверхности;
  2. Подгонка для склеивания внахлёст;
  3. Относительно невысокая прочность соединения;
  4. Невозможность разрывной работы.

Также применяются и комбинированные типы соединений. Среди них выделяют заклепочно-клееные и клее-сварочные соединения. Они дают дополнительную прочность.

Спаиваемые металлические части

Процесс спаивания технологически напоминает сварку. К тому же аппараты для спаивания также подходят и для сваривания деталей. Единственное отличие заключается в том, что во время спайки плавится присадка, в то время как при сварочных работах плавится и металл. Такое соединение все же уступает по прочности свариванию.

Например, чтобы соединить алюминиевые детали велосипедов, целесообразно применять сварку. Особенно это актуально для горных велосипедов. Поскольку к ним предъявляются особые требования, швы должны быть прочными. Соответственно сварка является наиболее разумным выбором для этого вида средств передвижения.

Так как большинство деталей рамы выполнены из алюминия, то проблем с его сваркой не будет. Для этого достаточно правильно настроить процесс. Ведь, если шов будет не прочный, то велосипед может быть подвержен деформации во время эксплуатации.

С другой стороны, есть класс велосипедов, которые используются на ровной поверхности. Это трековые велосипеды, для шоссе и скоростных гонок. Для того чтобы облегчить итоговую массу транспортного средства, производители стараются уменьшить толщину трубок на раме. Вследствие этого возникают проблемы с теплоемкостью.

Если такие детали сваривать, то есть риск деформации или получения трещин. Не так давно рамы для велосипедов делали из стали, которая тяжело подвергалась свариванию. Из-за этого конструкторам приходилось применять технологию спаивания. Это позволяло сделать шов более прочным, что служило преимуществом для велосипеда.

Но при этом страдала прочность и характеристики шва. Они явно уступали качеству сваривания. В настоящее время большинство рам состоит из карбона, а это значит, что необходимость соединения сводится на нет или к минимуму.

Применение заклепывания

Несмотря на то, что сварка активно применяется при соединении деталей, заклепывание окончательно не изолировано из производства. Есть только одно ограничение, которое может стать проблемой при заклепывании: при этой процедуре возможно выполнить шов только внахлест. Но есть вероятность снижения прочности конструкции, так как заклепки расшатываются, а сверление отверстий создает дополнительные проблемы.

Несмотря на это, заклепывание применяется при производстве самолетов и вертолетов, а также при возведении мостов. Подобный вид соединения более долговечен и более безопасен для конструкции. Еще одним важным фактором является то, что часто применяются металлы, которые плохо свариваются между собой.

При этом заклепывание частично применяется при производстве различной техники. Однако оно постепенно вытесняется точечной сваркой. Подобную технологию применяют в автомобилестроении, а также при их ремонте.

В результате, данные виды соединения металлов все еще используются, так как сварка пока что не может охватить все области. Однако развитие сварочных технологий уже сегодня позволяет создавать цельные конструкции, например, мосты или самолеты. Вероятно, через несколько лет сварка полностью сможет заменить другие виды соединений.

Важные особенности использования расходных материалов

Не стоит забывать и осматривать выбранные расходные материалы. При пробивке толстого листа может деформироваться сопло, вследствие чего отверстие может иметь неправильную форму. Если на расходниках видны дефекты, то их необходимо заменить на новые, а деформированные использовать для наружных контуров. Это позволит сэкономить на материалах и сохранить качество продукции.

Восстановление и соединение металлических деталей

На современном строительном рынке представлен широкий ассортимент металлического крепежа. Изделия чаще всего изготавливают из нержавеющей легированной стали или обрабатывают защитными покрытиями для предотвращения коррозии и преждевременного износа.

Металлический крепеж широко применяется в производственной сфере и в быту. Метизы (сокр. от «металлические изделия») – неотъемлемый атрибут ремонтно-строительных операций и разработок в области машиностроения.

На современном строительном рынке представлен широкий ассортимент крепежных изделий. Они могут выполнять совершенно разные функции – начиная от фиксации обычной доски и заканчивая монтажом сложнейших высоконагруженных конструкций.

Для изготовления металлического крепежа чаще всего применяются сталь и ее сплавы, поэтому при соблюдении основных правил эксплуатации он характеризуется прочностью и долговечностью.

Ниже рассмотрены основные виды метизов, области их применения и способы защиты от преждевременного износа.

Классификация металлического крепежа

Основная классификация металлического крепежа опирается на его форму и назначение. Наиболее популярны следующие изделия.

Болты

Стержни с наружной резьбой, четырехгранными или шестигранными головками. Образуют соединения с помощью гаек или иных резьбовых отверстий. Внешне болты схожи с другими крепежными изделиями – винтами. Они одинаково активно используются в машиностроении и строительстве.

Основное отличие этих деталей – в методе работы. Болты проходят сквозь соединяемые поверхности полностью, а затем фиксируются гайками и гаечным ключом.

Винты

Имеют надрез на головке и вкручиваются в детали с резьбой отверткой или торцевым ключом. В отличие от болтов, которые при соединении двух деталей не прокручиваются внутрь, винты, используемые в подвижных соединениях, вращаются именно так.

Гайки

Изделия с резьбовым отверстием, служащие для соединения деталей с использованием болтов. По форме гайки бывают шестигранными, квадратными, круглыми, T-образными и др. Так же, как и болты, эти детали отличаются по классу прочности.

Саморезы

Изделия, представляющие собой заостренные стержни с резьбой и головкой. Саморезы могут иметь частую или крупную резьбу. Благодаря наконечнику в форме сверла они способны самостоятельно проделывать отверстия в деталях.

Шурупы

Крепежные изделие в форме стержней с наружной резьбой, острием конической формы на одной стороне и головкой на другой. Шурупы имеют менее острый наконечник, чем саморезы, поэтому вворачиваются в уже готовые отверстия или достаточно мягкие материалы (пластмассу, дерево).

В отличие от саморезов, шурупы имеет меньшую высоту и шаг резьбы, что снижает универсальность этих изделий. Наиболее широкое применение они нашли в строительных и отделочных работах.

Анкеры

Крепежные изделия, закрепляемые в несущем основании и удерживающие какие-либо конструкции. Нераспорная часть анкера не участвует в закреплении, рабочей является распорная область, изменяющая свои размеры при образовании соединения. Анкер может иметь манжету – кайму, которая не позволяет ему проваливаться в отверстие основания или закрепляемого изделия. Анкеры достаточно широко применяются для разных целей – начиная от соединения листовых материалов, заканчивая креплением тяжеловесных конструкций и фундамента.

Заклепки

Подразделяются на вытяжные и резьбовые. Вытяжные заклепки состоят из алюминиевого тела и стержня из оцинкованной стали. Такие изделия используются для неразъемного соединения поверхностей и требуют применения механизированного инструмента (чтобы доступ на стороне замыкающей головки был закрыт или ограничен). Заклепки с внутренней винтовой резьбой позволяют создавать разборные конструкции. Они часто используются для соединения металлов и других высокопрочных материалов в машиностроении и электронике.

Шпильки

Изделия в форме цилиндрических стержней с резьбой, нанесенной по всей длине либо только на концах. Шпильки не имеют головок и используется для соединения материалов без резьбы. Они способны фиксировать самые различные, в том числе высоконагруженные, детали.

В зависимости от наличия резьбы выделяют метрические и неметрические крепежные изделия. К метрическим относятся винты, болты, шурупы, саморезы гайки, шпильки. В неметрическую группу входят анкеры, вытяжные заклепки, гвозди и пр.

По сферам применения крепеж можно разделить на следующие группы:

  • Резьбовые элементы повышенной прочности
  • Изделия массового применения
  • Изделия для безударной фиксации и одностороннего монтажа
  • Элементы для герметизации конструкций
  • Фиксаторы для крепления полимерных композитных материалов и пр.

Данная классификация существенно упрощает процесс сортировки, однако является условной, так некоторые элементы могут относиться к нескольким группам одновременно.

Металлические детали так же, как и деревянные, можно соединить с помощью шурупов и болтов. Но есть и еще три способа соединения, которые отличаются тем, что соединяют очень прочно, без последующего рассоединения. Эти способы — заклепочные соединения, пайка металла и сварка термитом.

Заклепочные соединения (рис. 91) применяются в основном в листовом металле различных конфигураций. Заклепка представляет собой гладкий стержень из малоуглеродистой стали или из мягких металлов, имеющий на одном конце головку. Цель заклепывания состоит в том, чтобы, просверлив в соединяемых деталях отверстия, вставить в них заклепку и молотком расклепать второй конец, образовав на нем такую же головку. Иногда, при соединении маленьких деталей, заклепки изготовляются самим работающим из проволоки нужной толщины. В этом случае обе головки образуются при расклепывании в момент соединения. Расклепываемые концы стержня расклепки должны выступать над поверхностью отверстия на величину, равную 1 — 1,5 диаметра заклепки.

Обычно при помощи заклепки крепят листовой материал, когда детали соединяют швом внахлестку, в стык с одной накладкой или в стык с двумя накладками — с обеих сторон шва.

Отверстия под заклепки делают при помощи сверла, диаметр которого должен быть на 0,1_0,2 мм больше диаметра заклепки. Чтобы отверстия в обеих деталях совпадали, их сверлят спаренными, зажав в тисках или другим способом.

Заклепку вставляют в отверстия и головку упирают в кусок железа. Затем ударами молотка по торцу заклепки ее осаживают и расклепывают, изменяя направление удара для придания головке нужной формы (рис. 92). Затем головку окончательно отделывают специальной обжимкой.

Пайка — это соединение металлических деталей при помощи легкоплавких сплавов, называемых припоями. Существуют различные способы паяния. Мы расскажем о самом простом.

Для паяния наиболее удобен электрический паяльник. Предназначенные к пайке поверхности следует хорошо зачистить напильником или шкуркой. Затем нагретый конец паяльника погружают в канифоль. Если при этом появится легкий дымок, значит, паяльник нагрет достаточно. Канифоль очистит конец паяльника, который после этого нужно немедленно приложить к припою, которым является чаще всего сплав свинца с оловом, и держать, пока припой не начнет плавиться. После этого следует захватить концом паяльника немного припоя и еще раз потереть его о канифоль. Паяльник, как говорят, залудится и будет хорошо прихватывать припой.

Набрав на паяльник припой, нужно осторожно перенести его на те поверхности, которые необходимо припаять, и покрыть их припоем. Затем поверхности прикладываются друг к другу и нагреваются паяльником. Припой расплавится, а потом, когда паяльник будет убран, застынет, прочно соединив детали.

Сварку термитом используют в том случае, если нет возможности сварить металлические изделия при помощи газовой сварки и электросварки. Для этого изготавливают термитный карандаш.

Термитный карандаш представляет собой отрезок проволоки из обычной углеродистой стали, на которую наносят термит, круто замешанный на клею. Клей лучше всего брать нитроцеллюлозный, т. к. он быстрее сохнет. Диаметр проволоки может быть от 2 до 5 мм, это зависит от того, насколько массивными будут свариваемые детали: чем они массивнее, тем толще нужна проволока. В состав термита входят опилки алюминия (но не силумина) — 23% (по массе) и порошок железной окалины — 77%. Размер частиц алюминия и окалины должен быть около 0,5 мм.

На конец термитного карандаша наносят затравку — «спичечную головку», которая состоит из бертолетовой соли и мелких алюминиевых опилок в соотношении 2:1, замешенных на клее. Затравка нужна для поджигания термита.

Далее

Вернуться к оглавлению

Преимущества и недостатки стального крепежа

В машиностроении, приборостроении, мебельном производстве, строительстве и других отраслях чаще всего используются крепежные элементы из стали и ее сплавов. Они одинаково эффективно соединяют детали из дерева, металла, пластика, бетона и прочих материалов.

Стальной крепеж отличается высокой прочностью, низкой усталостью металла, отличной электропроводностью и доступной ценой. При высоких нагрузках крепежные детали из стали не изменяют свою форму, как пластиковые, и не ломаются, как чугунные.

Обычная углеродистая сталь обладает низкой устойчивостью к коррозии, поэтому для изготовления крепежа используют легированную (с добавлением хрома, никеля, кремния, молибдена и др. элементов).

Высоким антикоррозионными свойствами отличается сталь с примесью хрома (> 10,5%) и небольшим количеством углерода (

Некоторые из них уже завоевали доверие производителей крепежа и активно применяются в приборо- и автомобилестроении, авиационно-космической и нефтегазовой отраслях. Речь о покрытиях MODENGY – уникальной разработке российской . Ряд ее материалов основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) – MODENGY 1010, MODENGY 1011 и MODENGY 1014 – применяется для обработки крепежа при производстве различной техники и оборудования.

Перечисленные покрытия имеют отличные антикоррозионные свойства, поэтому надежно защищают стальной и чугунный крепеж от разрушения. Благодаря хорошей адгезии и высокой несущей способности они выдерживают существенные нагрузки, широкий диапазон рабочих температур позволяет им не разрушаться на морозе и при нагреве.

На фото ниже результаты нанесения покрытия MODENGY 1014 на крепеж морских нефтяных платформ.

Покрытия для крепежа MODENGY наносятся стандартными методами окрашивания на предварительно очищенные и обезжиренные детали (для этих целей производитель рекомендует применять растворитель MODENGY 1013).

Для стабилизации коэффициента закручивания резьбовых соединений, контактирующих с пластиковыми и резиновыми деталями, используется совместимое с ними покрытие MODENGY 1012.

Как выбрать качественный крепеж?

Стальные метизы сегодня являются атрибутами любых механических и электронных устройств, производственных, жилых и общественных зданий. Крепеж, обработанный специальными противоизносными и антикоррозионными составами, прекрасно зарекомендовал себя в агрессивных средах с высоким уровнем влажности.

От грамотного подбора крепежа зависит срок его эксплуатации, поэтому к метизам предъявляется ряд требований:

  • Крепеж должен быть в разы прочнее того материала, с которым он взаимодействует
  • Крепеж должен быть герметичным на любых, даже безопасных объектах
  • Крепежные изделия должны быть выполнены из качественных материалов – только так обеспечивается максимальная надежность и безопасность конструкции
  • Тип и диаметр изделий должен подбираться в зависимости от силы и характера предполагаемого воздействия (поперечного или продольного, статического или динамического)

Разновидности крепежа

Также существуют такие разновидности крепежа, как:

  • оцинкованные и оксидированные «саморезы-клопы» из стали со сверлом – изделия используются для фиксирования листа и обрешетки (если толщина листа не больше 2 мм, не требуется предварительно просверливать отверстие);
  • «саморезы-клопы» из оксидированной или оцинкованной стали без сверла – используется для прикрепления листов к конструкции обрешетки;
  • самосверлящие винты-саморезы от бренда HILTI с показателем длины не более 19 мм – применяются для скрепления 2-3 листов (если их общий показатель толщины не выше 2,7 мм);
  • оцинкованные самосверлящие винты бренда HILTI с диаметром от 4,8 до 6,3 мм и показателем длины в пределах 38-55 мм – используются для прикрепления профильных листов к основанию, как напрямую, так и через слой утеплителя;
  • винты HILTI из антикоррозийной стали с сечением от 4,8 до 5,5 мм длиной до 10 см используются в агрессивных условиях.

Выбор метода стыкования просечно-вытяжного листового металлопроката определяется, исходя из параметров его толщины. Для толстых листов применяется технология сваривания, для тонколистовых изделий – заклепки или саморезы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector