ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
Учебное пособие
Допущено УМК по специальности
«Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»
в качестве учебного пособия для студентов специальности 190205
Издательство ТулГУ
Тула 2006
 |
УДК 621.8.002
Технология производства металлоконструкций подъемно-транспортных машин: Учеб. пособие/ Ю.Е. Семёнов. – Тула: Тул. гос. ун-т, 2006. – 154 с.
ISBN 5-7679-0829-X
Рассмотрен широкий спектр вопросов организации производства металлоконструкций подъемно-транспортных машин: подготовительные операции (очистные, правильные и т. д.), основные технологические операции (сборка и сварка), окраска готовых машин.
Приведена классификация и рассмотрено устройство вспомогательного и основного оборудования, используемого при производстве подъемно-транспортных машин – сборочных стендов, кантователей, сварочных автоматов и т. д. Приведены сведения о типовых схемах компоновки цехов и участков сварочного производства, а также об организации их работы.
Предназначено студентам высших учебных заведений специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование», изучающим дисциплину «Технология машиностроения, производство и ремонт подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин».
Табл. 5. Ил. 117. Библиогр.: 7 назв.
Печатается по решению библиотечно-издательского совета Тульского государственного университета.
Рецензенты: кафедра подъемно-транспортных машин Череповецкого государственного университета, зав. каф. д-р техн. наук, проф. А. Л. Кузьминов;
д-р техн. наук, проф., зав. каф. «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ) В.Ф. Ковальский
Ó Ю.Е. Семёнов, 2006
ISBN 5-7679-0829-X © Издательство ТулГУ, 2006
СОДЕРЖАНИЕ
| Предисловие……………………………………………………………….. | |
| Раздел 1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ | |
| 1.1. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ……………………………………… | |
| 1.1.1. Стали и сплавы…………………………………………………….. | |
| 1.1.2. Сортамент………………………………………………………….. | |
| 1.2. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛА И СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ…………………………………………………………... | |
| 1.3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИЗГОТОВЛЕНИЮ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ….. | |
| 1.4. ОЧИСТКА МЕТАЛЛА………………………………………………. | |
| 1.5. РАСКРОЙ МЕТАЛЛА………………………………………………. | |
| 1.6. ПРАВКА ПРОКАТА………………………………………………… | |
| 1.7. РАЗМЕТКА И НАМЕТКА………………………………………….. | |
| 1.8. РЕЗКА МЕТАЛЛА…………………………………………………… | |
| 1.9. ГИБКА ЗАГОТОВОК И ДЕТАЛЕЙ………………………………… | |
| 1.10. ПОДГОТОВКА КРОМОК ПОД СВАРКУ………………………... | |
| 1.11. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ……………………………………….. | |
| Раздел 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ | |
| 2.1. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ СВАРКИ………………………………….. | |
| 2.2. ТИПОВЫЕ СПОСОБЫ СБОРКИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ | |
| 2.2.1. Краткая характеристика типовых способов сборки……………… | |
| 2.2.2. Сборка по разметке (единичное производство)………………….. | |
| 2.2.3. Сборка по первому изделию (мелкосерийное производство)…… | |
| 2.2.4. Сборка в кондукторах и на плитных настилах (серийное производство)……………………………………………………………... | |
| 2.2.5. Сборка на специальных или переналаживаемых стендах (крупносерийное производство)…………………………………………. | |
| 2.3. СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ……………………………………………………………… | |
| 2.3.1. Оборудование для позиционирования свариваемых изделий…... | |
| 2.3.2. Оборудование для перемещения сварочных аппаратов…………. | |
| 2.3.3. Оборудование для перемещения элементов металлоконструкций | |
| 2.4. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЛИНИИ…………………………………. | |
| 2.5. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ……………………………………… | |
| 2.6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕХОВ И УЧАСТКОВ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА…………………………………………………………. | |
| 2.6.1. Задачи проектирования сварочного производства……………….. | |
| 2.6.2. Типовые схемы компоновок сварочных цехов…………………… | |
| Раздел 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОСНОВНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ КРАНОВ | |
| 3.1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГЛАВНЫХ (ПРОЛЕТНЫХ) БАЛОК МОСТОВОГО КРАНА………………………………………….. | |
| 3.1.1. Назначение и конструктивные разновидности…………………… | |
| 3.1.2. Изготовление главной балки со вспомогательной фермой мостового крана грузоподъемностью Q = 75/20 т………………………. | |
| 3.1.3. Изготовление главной балки коробчатого сечения………………. | |
| 3.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТОРЦОВЫХ (КОНЦЕВЫХ) БАЛОК МОСТОВОГО КРАНА………………………………………….. | |
| 3.2.1. Назначение и конструктивные разновидности…………………… | |
| 3.2.2. Изготовление торцовой балки при мелкосерийном производстве | |
| 3.2.3. Изготовление торцовой балки на поточной линии………………. | |
| 3.3. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАМ ТЕЛЕЖЕК МОСТОВОГО КРАНА……………………………………………………. | |
| 3.3.1. Назначение и конструктивные разновидности…………………… | |
| 3.3.2. Изготовление рамы тележки мостового крана Q = 50/10т………. | |
| 3.3.3. Изготовление рам тележек с разъемными буксами на поточной линии………………………………………………………………………. | |
| 3.4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОСНОВНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ПОРТАЛЬНОГО КРАНА……………… | |
| 3.4.1. Технические условия на изготовление металлоконструкций портальных кранов и применяемый материал………………………….. | |
| 3.4.2. Изготовление оголовка портала Q = 16 т…………………………. | |
| 3.4.3. Изготовление ног портала Q = 16 т……………………………….. | |
| 3.4.4. Назначение и конструкция стрел портальных кранов…………… | |
| 3.4.5. Изготовление стрелы коробчатого сечения портального крана… | |
| 3.4.6. Изготовление стрелы из труб……………………………………… | |
| 3.5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОСНОВНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ КОЗЛОВОГО КРАНА………………….. | |
| 3.5.1. Технические требования на изготовление металлоконструкций и применяемый материал…………………………………………………… | |
| 3.5.2. Изготовление пролетного строения (моста)……………………… | |
| 3.5.3. Изготовление жесткой опоры крана ККС-10…………………….. | |
| Раздел 4. ОКРАСКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МАШИН | |
| 4.1. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ К ОКРАСКЕ…………………… | |
| 4.2. ОКРАСКА ПОВЕРХНОСТЕЙ………………………………………. | |
| 4.3. СУШКА ПОСЛЕ ОКРАСКИ………………………………………... | |
| 4.4. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ МАШИН………………………………... | |
| 4.5. ХРАНЕНИЕ МАШИН………………………………………………... | |
| Список рекомендуемой литературы………………...………………… |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие предназначено студентам высших учебных заведений специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». Пособие призвано помочь студентам при изучении дисциплины «Технология машиностроения, производство и ремонт подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин», входящей в федеральный компонент основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированных специалистов 190100 «Наземные транспортные системы».
Современное представление о процессе проектирования исходит из его единства с процессом производства, что выдвигает требование к глубокой технологической подготовке будущего специалиста. В процессе создания любой машины этапы технологической подготовки и производства являются не менее важными, чем этап конструирования. Более того, зачастую технологические возможности конкретного производства оказывают обратное влияние на конструктора, заставляя его пересматривать принятые решения. Поэтому специалист в области подъёмно-транспортного машиностроения должен быть не только хорошим конструктором, но и технологом, чётко представляющим себе дальнейшую жизнь своего проекта за пределами экрана компьютера и сборочного чертежа.
От обеспечения нормальных производственных условий и соблюдения технических требований, предъявляемых к изготовлению металлоконструкций, существенно зависят надёжность, долговечность и эффективность использования подъёмно-транспортных машин. Для организации производства любой машины необходимо знать номенклатуру и количество требующегося технологического оборудования.
В пособии рассмотрен широкий спектр вопросов организации производства металлоконструкций подъемно-транспортных машин, начиная от подготовительных операций (очистных, правильных и т. д.), обязательно предшествующих основным технологическим операциям (сборка и сварка), и заканчивая окраской готовых машин.
За рамками данного пособия остались вопросы производства типовых деталей подъемно-транспортных машин, таких как тормозные шкивы, грузовые барабаны, крюки и т. д. Технология производства этих деталей сводится в основном к механической обработке и принципиально отличается от технологии изготовления металлических конструкций, поэтому автором было принято решение рассматривать их отдельно.
Учебное пособие состоит из пяти разделов. В первом разделе рассмотрены номенклатура материалов, применяемых для изготовления металлоконструкций, и система подготовительных операций, призванных подготовить эти материалы к использованию в основном производстве. Во втором разделе приведена классификация и рассмотрено устройство вспомогательного и основного оборудования, используемого при производстве подъемно-транспортных машин – сборочных стендов, кантователей, сварочных автоматов и т. д. Приведены сведения о типовых схемах компоновки цехов и участков сварочного производства, а также об организации их работы. В третьем разделе подробно описаны технологические процессы изготовления типовых металлоконструкций подъемно-транспортных машин: листовых коробчатых, рамных, решётчатых из профильного проката и труб. В четвёртом разделе рассмотрена технология окрасочных работ. В пятом разделе приведены основные сведения об этапах обычно предшествующих эксплуатации машины – перевозке и консервации.
Пособие составлено с использованием материалов из работ известных учёных в области технологии производства сварных конструкций Г.А. Николаева, С.А. Куркина, В.М. Ховова, С.А. Косиловой, М.Ф. Сухова.
В пособии отражён опыт крупнейших заводов подъёмно-транспортного машиностроения: Узловского машиностроительного завода им. И.И. Федунца (мостовые и козловые краны), Ленинградского завода подъёмно-транспортного оборудования им. С.М. Кирова (портальные краны).
Изложение курса базируется на дисциплинах «Метрология, стандартизация и сертификация», «Грузоподъёмные машины», «Строительные и дорожные машины».
Автор выражает благодарность:
профессору П.А. Сорокину, заведующему кафедрой «Подъёмно-транспортные машины и оборудование» Тульского государственного университета, за помощь в издании пособия;
профессору кафедры ПТМиО ТулГУ В.А. Голутвину, успешно работающему в сфере высшего образования уже почти 50 лет и выпустившему за этот период более 20 учебных пособий, за ценные советы и замечания по содержанию пособия;
М.Я. Агансону, длительное время читавшему лекции по этому курсу на кафедре ПТМиО ТулГУ и занимавшего перед приходом в университет должности заместителя главного инженера Узловского машиностроительного завода и директора ЗАО «Тулажелдормаш», за подробные консультации;
студентам кафедры ПТМиО ТулГУ Калабину Роману и Кошелькову Роману за помощь при оформлении пособия на компьютере.
Раздел 1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
1.1. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
1.1.1. Стали и сплавы
Металлические конструкции грузоподъемных машин работают в сложных эксплуатационных условиях при действии переменных нагрузок ударного характера. Поэтому к металлам, предназначенным для изготовления крановых конструкций, предъявляют ряд определенных требований, от выполнения которых значительно зависит надежность и долговечность крана в целом. Согласно этим требованиям металлы должны обладать устойчивыми прочностными характеристиками, способностью воспринимать в течение длительного времени переменные нагрузки, способностью противостоять зарождению и распространению трещин. Количественная оценка соответствия металла указанным требованиям устанавливается на основе следующих показателей: механических свойств, химического состава, комплекса служебных свойств, под которыми подразумевается свариваемость, склонность металла и сварных соединений к хрупкому разрушению.
В зависимости от назначения металлоконструкций материалом для их изготовления служат прокатные углеродистые и низколегированные стали и в некоторых случаях титановые и алюминиевые сплавы.
Стали, применяемые для изготовления металлоконструкций, должны удовлетворять требованиям государственных стандартов и иметь сертификаты.
Согласно ГОСТ 380—94 углеродистая сталь обыкновенного качества в зависимости от назначения подразделяется на три группы (А, Б, В) и по нормируемым показателям — на шесть категорий. Сталь группы А поставляется по механическим свойствам, группы Б — по химическому составу и группы В — по механическим свойствам и химическому составу. По степени раскисленности стали бывают спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Способ изготовления стали указан в сертификате. Обозначения марок углеродистой стали обыкновенного качества приняты буквенно-цифровыми. В обозначении марок сталей буквы Ст означают «сталь», цифры 2, 3, 4 — условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств. Например, обозначение Ст3сп соответствует стали Ст3, спокойной, группы А; обозначение БСт3пс — стали Ст3, полуспокойной, группы Б; обозначение ВСт3кп — стали Ст3, кипящей, группы В.
Углеродистая сталь для изготовляемых с помощью сварки или привариваемых несущих металлических конструкций должна содержать углерода не более 0,22 %, а для привариваемых литых деталей — не более 0,25%, так как с его увеличением повышается предел текучести при одновременном ухудшении пластических свойств стали. В то же время при малом его количестве в процессе сварки происходит интенсивное поглощение газов, ухудшающих свариваемость сталей. Поэтому нижний предел содержания углерода рекомендуется иметь не ниже 0,1 %. Приведенные пределы оптимального содержания углерода несколько условны, поскольку нельзя не учитывать действие других факторов, усиливающих или ослабляющих влияние углерода.
Наиболее распространенной сталью в металлоконструкциях является сталь Ст3, обладающая достаточно высокими механическими свойствами, большой пластичностью, хорошей свариваемостью и не подвергающаяся закалке. Для несущих расчетных элементов металлоконструкций чаще применяют мартеновскую сталь группы В, поставляемую с гарантиями по механическим свойствам и по химическому составу.
Кипящие стали значительно дешевле спокойных сталей, однако вследствие неоднородной структуры они имеют большую склонность к старению и образованию трещин при низких температурах и обладают худшей свариваемостью. Эти стали в основном применяют в металлоконструкциях, работающих в условиях статических нагрузок и при температуре выше — 25 °С, для изготовления различного рода ограждений (перил, лестниц, площадок и др.).
Ответственные металлоконструкции, работающие при температурах ниже —25 °С, а также металлоконструкции, подверженные действию переменных динамических и вибрационных нагрузок, независимо от температуры эксплуатации целесообразно изготовлять из спокойной мартеновской стали группы В марки ВСт3сп с дополнительными гарантиями в отношении ударной вязкости (для металлоконструкций, работающих при низких температурах).
Стали Ст5, Ст6 ввиду ограниченности и плохой свариваемости в металлоконструкциях не применяют, а используют их как стали повышенной прочности в качестве направляющих для ходовых колес тележек в козловых кранах.
Углеродистые качественные стали 08, 10, 15, 20, 25 (ГОСТ 1050—88) применяют для изготовления неответственных элементов. Для металлоконструкций кранов большой грузоподъемности, а также кранов северного исполнения применяются низколегированные стали (10ХСНД, 15ХСНД, 10ХГСНД, 10Г2СД, 14ХГС и др.), имеющие по сравнению со сталью Ст3 более высокие механические свойства, повышенную стойкость против атмосферной коррозии и меньшую хладноломкость. Применение низколегированных сталей приводит к уменьшению массы металлоконструкций примерно на 15 %.
В основу обозначения марок низколегированных сталей положен их химический состав. Число, стоящее перед буквенными обозначениями, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Отдельные компоненты, входящие в состав сталей, имеют следующие обозначения: марганец — Г, кремний — С, хром — X, никель — Н, медь — Д, азот — А, ванадий — Ф, молибден — М, алюминий — Ю, углерод — У. Цифры после букв указывают процентное содержание соответствующего элемента в целых единицах. Если количество какого-либо компонента составляет менее 0,3 %, то такой компонент в обозначение стали не вносится.
Низколегированные стали, выплавляемые в мартеновских и электрических печах, поставляются одновременно по механическим свойствам и химическому составу. Основными недостатками низколегированных сталей являются большая чувствительность к концентрации напряжений и высокая стоимость (на 19—50 % больше стоимости стали Ст3).
По сравнению с углеродистыми сталями они имеют более высокие механические характеристики (временное сопротивление и предел текучести), повышенную хладостойкость, лучшую износостойкость, нормальную свариваемость, но большие значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений. Поэтому часто применение низколегированных сталей неэффективно в случае, если определяющим является не прочность от действия наибольших нагрузок, а долговечность от действия переменных нагрузок.
Из легированных сталей повышенной прочности для кранов применяют стали 16Г2АФ, 18Г2АФ, 16Г2АФД и 18Г2АФД. В сравнении со сталью Ст3 легированные стали имеют большее значение предела текучести, менее склонны к хрупкому разрушению при пониженных температурах, обладают повышенной стойкостью против коррозии. Но эти стали более дороги и более чувствительны к концентрации напряжений при действии переменных нагрузок. При использовании низколегированных сталей вместо углеродистых значительно снижается масса деталей, размеры которых определяются статической прочностью. Когда же размеры деталей определяются сопротивлением усталости или жесткостью, экономия металла при переходе на легированные стали менее значительна, поскольку пределы выносливости таких сталей близки к пределу выносливости обычных сталей, а модули упругости одинаковы, следовательно, критические нагрузки при расчете на устойчивость не зависят от марки стали.
Учитывая их более высокую стоимость, низколегированные стали марок 10Г2СД и 09Г2ДТ целесообразно применять, если снижение массы составляет не менее чем 10 %, а стали 15ХСНД даже не менее чем 17 % по сравнению с конструкциями из стали Ст3.
Применение комплексного легирования и термического упрочнения сталей дает возможность также снизить массу металлоконструкции благодаря увеличению прочности сталей. Так, комплексно-легированная сталь 15ХГ2СФМР, которая помимо обычных легирующих веществ содержит молибден (М) и бор (Р), имеет временное сопротивление 850—981 МПа (85—100 кгс/мм*).
Термическому упрочнению успешно подвергают малоуглеродистые стали Ст3, низколегированные и др. В результате термического упрочнения механические свойства малоуглеродистых сталей повышаются до 25 %, а у низколегированных сталей — до 50 %.
Большие перспективы также открываются перед алюминиевыми и титановыми сплавами. Главные достоинства титановых сплавов (ВТЗ-1, ВТ5-1, ВТ6, ОТ4, ВТ8 и др.) заключаются в сочетании высоких механических свойств (
=700... 1250 МПа) и коррозионной стойкости с малой плотностью (4,52 г/см3) и малым коэффициентом линейного расширения. Они достаточно пластичны, поддаются обработке давлением без нагрева, обладают сравнительно хорошей свариваемостью и пригодны для изготовления изделий, работающих при температурах от —190 до +500 °С.
Из легких сплавов наиболее распространены алюминиевые. По сравнению со сталью алюминиевые сплавы обладают следующими положительными свойствами:
1) приблизительно в три раза меньшей плотностью, чем у стали;
2) высокой коррозионной стойкостью, не требующей в обычных условиях покраски конструкций;
3) повышенной надежностью алюминиевых конструкций при работе в условиях низких температур;
4) хорошей пластичностью и обрабатываемостью, позволяющей получать прессованием поперечные сечения профилей практически любой формы.
К недостаткам этих сплавов следует отнести следующие:
1) относительно большую стоимость основного металла и сварки, требующей применения инертных газов;
2) почти в три раза меньшее значение модуля продольной упругости, что влияет на увеличение упругих деформаций и уменьшает критические напряжения при расчетах устойчивости стержней и балок;
3) возможность местной коррозии при контакте со сталью, что требует специальных изолирующих покрытий и прокладок в местах соединений разнородных материалов;
4) почти в два раза большее значение коэффициента линейного расширения, приводящее к большим температурным деформациям при сварке;
5) низкие значения предела выносливости 
основного металла.
Несмотря на то, что механические свойства алюминиевых сплавов значительно ниже (
= 320... 380 МПа и Е = 7 ГПа), чем у стали Ст3, тем не менее, имея малую плотность (2,7 г/см3), обладая достаточно высокой пластичностью при повышенных температурах и высокими механическими свойствами при отрицательных температурах без изменения ударной вязкости и высокой коррозионной стойкостью, их успешно начинают применять для крановых металлоконструкций. В качестве примера их применения может служить 5-тонный мостовой электрический кран (пролет 9 м) с металлоконструкцией моста из алюминиевых сплавов, спроектированный и изготовленный во ВНИИПТмаше.
Переход от стали к алюминиевым сплавам позволяет снизить массу мостовых кранов примерно на 50—70 %; увеличить их грузоподъемность без увеличения давления ходовых колес на подкрановый путь; облегчить поддерживающие строительные конструкции; уменьшить расход энергии и сократить эксплуатационные затраты, связанные с окраской конструкции и их ремонтом. Применение алюминиевых сплавов весьма эффективно и в стреловых конструкциях. Стрелы кранов и экскаваторов, изготовленные из алюминиевых сплавов, легче стальных на 50 % при неизменном вылете, а при равной массе и устойчивости машин возможно увеличение вылета стрелы на 15—20 % или их грузоподъемности на 20—25 %.
Применение стрелы из алюминиевых сплавов в башенных кранах снижает их массу в 1,5—1,7 раза по сравнению со стальными.
Для различных крановых металлоконструкций могут быть применены алюминиевые сплавы: АМгМ, АД31Т для малонапряженных конструкций; АМг5М, АМгбМ, АДЗЗТ1 для средненапряженных конструкций и АМг61М, В95Т, АД35Т1 для сильнонапряженных конструкций.
Причины, сдерживающие внедрение алюминиевых сплавов взамен стали:
а) большая стоимость алюминиевых сплавов по сравнению со сталью Ст3. Так, стоимость опытного 5-тонного мостового крана оказалась в 4,95 раза больше стоимости крана, изготовленного из стали Ст3;
б) необходимость изготовлять металлические конструкции из алюминиевых сплавов на отдельных участках или цехах, так как данное производство требует соблюдения особых требований и более высокой культуры труда, чем изготовление стальных металлоконструкций. Вследствие высокой чувствительности алюминиевых сплавов к надрезам, царапинам и другим дефектам изготовление металлоконструкций из алюминиевых сплавов требует специфических мер предосторожности.
1.1.2. Сортамент
Первичными элементами, из которых изготовляют металлоконструкции, являются листовой и профильный прокат. Листовая сталь разделяется: на полосовую (ГОСТ 103—76), широкополосную (ГОСТ 82—70), тонколистовую (холоднокатаная ГОСТ 19904—90 и горячекатаная ГОСТ 19903—74) и толстолистовую (горячекатаная ГОСТ 19903—74). Универсальную широкополосную сталь применяют в готовом виде без обрезки кромок, листовую — в готовом виде без обрезки и с обрезкой кромок. С целью уменьшения отходов металла установлены заказные размеры по длине и ширине листов.
Низколегированные конструкционные стали изготовляют в виде листового и широкополосного проката, а также сортового и фасонного проката.
Листовая сталь употребляется главным образом в виде толстолистовой стали толщиной 4—50 мм. Обычно ширина листов составляет 1400—2000 мм при длине 6—8 м. Широкополосная сталь катается шириной 200—1050 мм, а полосовая — 12—200 мм с длиной полос от 3 до 10 м.
Сталь профильную изготовляют в виде уголков, швеллеров, тавров, двутавров и др.
Уголковый профиль применяется преимущественно для элементов, работающих на осевые усилия, и соединительных элементов. Сортамент равнополочных уголков включает номера 2—25. Максимальные длины уголков до 13м. В сортаменте уголок каждого номера имеет несколько толщин. В общем случае предпочтительно применять уголки с возможно более тонкими полками, если даже это приводит к увеличению их номеров.
Швеллеры используют в элементах, работающих на осевые усилия, и в виде балок, работающих на поперечный изгиб, а также как соединительные конструктивные элементы. В сортаменте швеллеры имеют высоты 50—400 мм. Начиная с № 14 и до № 24 швеллеры при данной высоте изготовляются двух-трех различных по размерам сечений. Длины швеллеров от 4 до 13 м.
Двутавры применяются почти исключительно для элементов, работающих на поперечный изгиб. В сортаменте они имеют высоты 100—600 мм. Начиная с №18 и до № 30 двутавры для каждой высоты изготовляются двух-трех различных по размерам сечений. Длина двутавров от 4 до 13 м. Балки двутавровые специальные для подвесных путей имеют высоты 180, 240, 300, 360, 450 мм при длинах от 4 до 13 м.
Тавры (ГОСТ 7511 —73) являются удобным профилем в металлоконструкциях, так как из них можно изготовлять сварные двутавры, а, кроме того, они могут заменить сдвоенные уголки в сварных фермах.
Сталь круглую (ГОСТ 2590—88) используют для элементов связей, анкерных болтов и т. д.
Сталь квадратную (ГОСТ 2591—88) часто применяют для крановых путей.
Трубы применяются для элементов, работающих на осевые усилия, особенно на сжатие. В сортаменте трубы бесшовные горячедеформированные имеют наружный диаметр 25—820 мм, а сварные — 38—1620 мм. Толщина стенки бесшовных труб изменяется в пределах 2,5—75 мм, а сварных — 2—20 мм. Максимальные длины бесшовных труб до 12,5 м, а электросварных — до 12 м. В трубчатых конструкциях благодаря большим радиусам инерции кольцевых сечений возможно применение панелей ферм большей длины, т.е. уменьшение количества нулевых стержней. Стержни из одной трубы по сравнению с составными стержнями из швеллеров и уголков имеют преимущество в отсутствии соединительных элементов. Трубы наиболее удобны для наружной окраски и испытывают наименьшее давление ветра. Для предохранения трубы от попадания внутрь влаги, что особенно опасно при ее последующем замерзании, торцы трубы должны быть герметически закрыты. Трубы стальные квадратные (ГОСТ 8639—82) при изготовлении решетчатых конструкций технологически более удобны, чем круглые. Они также могут использоваться для работы на поперечный изгиб (ходовые балки на стрелах башенных кранов). Их наружные размеры от 10 до 180 мм.
Гнутые профили, получаемые из листовой и полосовой стали на роликогибочных станках, дают экономию металла и уменьшение объёма сварочных работ.
На рис. 1.1 приведены различные типы гнутых профилей в соответствии с ГОСТ 19771—93, ГОСТ 19772—93, ГОСТ 8278—83, ГОСТ 8281—80, ГОСТ 8282—83 и ГОСТ 8283—93.
Рис. 1.1. Типы сечений гнутых профилей
Материалом для гнутых профилей служит горячекатаная и холоднокатаная отожженная листовая, ленточная и полосовая сталь марок Ст0, Ст1, Ст2, СтЗ (ГОСТ 380—94), стали 08, 10, 15, 20, 25 (ГОСТ 1050—88) толщиной 0,8—25 мм и низколегированная сталь толщиной 2—16 мм и длиной профилей 3000—12 000 мм.
Рифленая (ромбическая) листовая сталь (ГОСТ 8568—77) имеет ширины 600—1400 мм и длины 2000—6300 мм при толщине листа 2,5—8 мм и высоте рифа 1—2 мм; употребляется для площадок и ступеней лестниц.
При выборе толщин проката следует учитывать возможности изготовления (производства сварки) и условия эксплуатации (коррозия).
Рельсы крановые (ГОСТ 4121—96) и рельсы железнодорожные широкой (ГОСТ 7173—54) и узкой (ГОСТ 6368—82) колеи используют для подтележечных рельсов на кранах и для подкрановых путей. Для подтележечных рельсов кранов режимов работы 1К—ЗК и 4К, 5К используют также стали квадратную и полосовую со стороной не свыше 60 мм марки Ст5.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МЕТАЛЛА И СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Хранение материалов на складах должно быть организовано таким образом, чтобы была исключена возможность смешивания отдельных марок и партий материалов. Прокатная сталь, поступающая на склад, должна быть тщательно осмотрена с целью предупреждения попадания в производство проката с трещинами, волосовинами, закатками, шлаковыми включениями, расслоениями листа и прочими пороками. Сортовую сталь проверяют и на полномерность.
Качество металла должно быть подтверждено сертификатом завода-поставщика. При отсутствии сертификатов на металл или недостаточности данных характеристик и обнаружении дефектов обязательно делать лабораторные анализы металла на химический состав, механические свойства и свариваемость. Электроды, проволоку и флюсы при наличии сертификатов не проверяют. Однако в случае обнаружения каких-либо дефектов при сварке, приводящих к нарушению требуемых характеристик, их также подвергают испытаниям.
