Дипломная работа: Подкрановая балка

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день сварочное производство занимает своё значительное место в машиностроении, строительстве и прочих трудовых сферах, которые включают в себя огромный объём работ и производство массивных конструкций. Благодаря сварочному производству, стало возможным существенное облегчение деталей. Сварка является технологическим процессом, широко применяемая практически во всех отраслях народного хозяйства.

При изготовлении металлоконструкций, прокладке трубопроводов, установке технологического оборудования, на сварку приходится четвертая часть всех строительно-монтажных работ. Основным видом сварки является дуговая сварка. Сварка - экономически выгодный, высокопроизводительный и в значительной степени механизированный технологический процесс, широко применяемый практически во всех отраслях машиностроения.

Сварные конструкции характеризуются многими показателями и характеристиками, которые дают представление об их технических, технологических, эксплуатационных и экономических достоинствах и недостатков. Развитие машиностроительной отрасли предусматривает постоянное увеличение объема производства сварных конструкций, значительную часть которых составляют сварные балочные конструкции.

В современных условиях к технологическим и эксплуатационным характеристикам балочных конструкций предъявляются высокие требования, поэтому производство этих изделий должно осуществляться с использованием наиболее передовых и эффективных технологий. В том числе, должны применяться современные технологии сварки, позволяющие обеспечить надежное и прочное соединение деталей из стали различных марок. Металлические конструкции из сварной балки экономически выгодны в строительстве зданий и сооружений. Использование сварных балок, в качестве строительных металлоконструкций каркасов, дает возможность не только облегчить элементы конструкции, имеющие неоправданно большой коэффициент запаса прочности, но и создать более экономичную форму опор и сечения отдельных элементов, тем самым уменьшить массу металлической конструкции. Процесс изготовления сварных двутавровых балок экономичен и успешно конкурирует с изготовлением балок способом прокатки.

При необходимых прочностных характеристиках металлоконструкции должны быть технологичными, иметь невысокую стоимость, минимальную наветренную поверхность, удовлетворять эстетическим требованиям, а внешние поверхности конструкций должны быть гладкими для снижения возможности образования коррозии и удешевления окраски.

Характеристика предприятия

ООО «ПромкомбтнатЪ» является ведущим предприятием по изготовлению сборного железобетона, полистиролбетона и строительных металлоконструкций. Предприятие имеет оснащенную производственную базу, высококвалифицированный персонал работников и огромный опыт в области производства строительных материалов.

Производственные мощности и техническое оснащение предприятия дает возможность изготавливать за год до 40000 м³ сборного железобетона и около 25000 м³ товарного бетона. На предприятии освоена широчайшая номенклатура изделий, имеется достаточный парк металлоформ для любого вида и типоразмера железобетонных конструкций, кроме того, имеется технологическая возможность выпуска изделий с высокой морозоустойчивостью и для химически агрессивных сред. Служба контроля качества предприятия осуществляет лабораторные испытания поступающих материалов и выпускаемой готовой продукции. Это обеспечивает соответствие нашей продукции необходимым техническим требованиям и высокий уровень качества.

Опоры освещения и полистиролбетон - сертифицированная продукция. Обеспечивается полное соответствие ГОСТам, быстрота изготовления, надежность. Рассматриваются все пожелания заинтересованного заказчика, предлагаются услуги по разработке необходимых чертежей. Возможна поставка всех комплектующих деталей для строительства.

Завод имеет возможность в короткие сроки изготавливать любые металлоконструкции и железобетонные изделия нестандартных форм по проектам заказчика. Предприятием освоена широчайшая номенклатура изделий, имеется достаточный парк металлоформ для любого вида и типоразмера железобетонных конструкций, кроме того, есть технологическая возможность выпуска изделий с высокой морозоустойчивостью и для химически агрессивных сред.

В выпускной письменной экзаменационной работы рассмотрим технологический процесс изготовления и сварки подкрановой балки (рис.1).

Рис.1. Подкрановая балка

Для выполнения работы поставлены следующие задачи:

- изучить литературу, необходимую для выполнения данной работы;

- дать оценку современного состояния решаемой проблемы, основные и исходные данные для разработки письменной экзаменационной работы;

- описать назначение и конструктивные особенности подкрановой балки;

- охарактеризовать рабочее место сварщика с учетом техники безопасности;

- обосновать выбор материалов, оборудования, применяемых для сварки подкрановой балки;

- описать технологический процесс сборки, сварки подкрановой балки;

- описать технику безопасности при выполнении сварочных работ с соблюдением правил электробезопасности, пожарной безопасности.

сварка подкрановая балка технологический конструктивный

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение и конструктивные особенности

Подкрановые балки относятся к числу весьма важных элементов стальных конструкций. Они поддерживают перемещающиеся мостовые краны, претерпевая при этом сложные деформации, которые не должны снижать прочность балок в течение всего времени эксплуатации здания. Балки своими концами опираются на подкрановые консоли колонн.

Подкрановые балки делают сплошными и решетчатыми (рис.2).

а)решетчатая б) сплошная

Рис.2 Виды подкрановых балок

Преимущественное применение имеют сплошные балки. Конструкция изготавливается из листовой стали марки Вст3пс5 по ГОСТ 380-71. Сварная балка состоит из трёх листов, соединённых сварными швами, два листа горизонтальной полки и один вертикальной стенке (рис. 3). Все детали соединены между собой сварными швами (иногда применяют клепаные подкрановые балки).

Типовые балки пролетами 6 и 12 м серии 1.426--1 применяются для промышленных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50т.

Рис.3. Подкрановая балка

1.2 Сварочные материалы для изготовления

Для изготовления конструкции применяем листовую прокатную углеродистую сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) Вст3пс5 для:

-12х250х5920мм -для верхнего и нижнего поясов;

-8х476*5920мм-для вертикальной стенки.

Сталь группы В - поставляемая по механическим свойствам и химическому составу, третьей марки, полуспокойная по степени раскисления, 5 категории.

Сплав марки стали Вст3пс5 содержит: углерода - 0,9-1%, кремния - 0,05-0,17%, марганца - 0,4-0,65%, никеля, хрома - до 0,3%, серы и фосфора - до 0,05 и 0,04% соответственно. Такой химический состав обеспечивает хорошую свариваемость стали без ограничений, не дает трещин, не требует предварительного нагрева.

Подкрановая балка является конструктивным элементом, работающим на поперечный изгиб. Благодаря высокой механической прочности стали Вст3пс5 позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей. Высокая механическая устойчивость к деформациям позволяет с успехом применять листовой прокат данной марки стали.

Прихватку при сборке и сварку конструкции проводим механизированной (полуавтоматической) сваркой по ГОСТ 14771-76 в среде смеси газов Ar + СО2, сварочной проволокой диаметром 1,2 мм марки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.

Низкоуглеродистая легированная сварочная проволока СВ08Г2С, универсальная и распространенная - предназначена для сварки углеродистых и низколегированных сталей и применяется при работе со сварочными автоматами и полуавтоматами.

Таблица 1.1 - Химический состав проволоки в процентах

Марганец и кремний являются раскислителями при сварке (ГОСТ 2246 - 70).

Чаще всего СВ08Г2С применяют при работе со сварочными автоматами и полуавтоматами. Она гарантирует прочное высококачественное соединение, характеризуемое чистым и очень ровным сварочным швом. Проволока СВ08Г2С поступает на предприятие в кассетах или в катушках по 15 или 5 кг (рис.4).

Рис.4. Сварочная проволока СВ08Г2С

Состав смеси газов для сварки конструкции выбираем по ТУ 2114-001-87144354 - 80% аргона и 20% углекислого газа.

Аргон (Ar) - одноатомный химический элемент, который широко используется в чистом виде и в составе многих сварочных смесей газов. Аргон абсолютно инертен, обладает низкой теплопроводностью и потенциалом ионизации, обеспечивая низкую теплопередачу в среду, окружающую дугу. Это создаёт узкий столб дуги, что, в свою очередь, вытекает в обычный для аргона профиль проникновения - глубокий и сравнительно узкий. В процессе работы с аргоном существует небольшая тенденция к подрезам в зоне сплавления и увеличению сварного шва.

Двуокись углерода (углекислый газ CO₂) - двухкомпонентный газ, является составной молекулой с довольно непростым взаимодействием в дуге. При температурах, появляющихся в дуге, двуокись углерода распадается на CO и O₂. Это создаёт потенциал для окисления базового материала и распада сплава сварочной ванны или шва. В случае применения электродуговой сварки чистая углекислота не может создать струйный перенос металла, а только крупнокапельный, что может привести к большому количеству брызг.

Таблица 1.2 - Химический состав смеси газов в процентах

Сварка в среде газовой смеси Ar + СО₂ улучшает качество и эффективность сварочных работ.

Преимущества использования такой газовой смеси по сравнению с углекислым газом состоит в:

- увеличение количества наплавляемого металла за единицу времени, а также снижение потерь электродного металла на разбрызгивание;
-снижение количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного соединения и как следствие уменьшение до 95% трудоемкости по их удалению;

- повышение прочности сварного соединения. Процесс сварки стабилен даже при некоторой неравномерности подачи сварочной проволоки, а также наличия на её поверхности следов технологической смазки и ржавчины;

- улучшение гигиенических условий труда на рабочем месте сварщика за счет значительного уменьшения количества выделений сварочных аэрозолей и дымов;

-уменьшение количество оксидных включений и измельчает зерно, улучшая микроструктуру металла;

-увеличивает глубину провара шва, повышает его плотность, что в конечном итоге увеличивает прочность свариваемых конструкций.

Смесь поставляется в стальных баллонах под давлением 150 кгс/см², окрашены в черный цвет и имеют белую надпись «смесь Ar-CO₂» (рис.5).

Рис.5. Балланы со сварояной смесью Ar+CO₂

1.3 Сварочное оборудование для изготовления

Для изготовления подкрановой балки необходимо подобрать оборудование с характеристиками, удовлетворяющими требованиям сварной конструкции.

Сварку прихваток и конструкции производим установкой для механизированной сварки А - 547Р, состоящей из пункта электрогазового питания и двухпостового полуавтомата А-547Р (рис.6). Установка А-547-Р предназначена для электродуговой сварки плавящимся стальным электродом в среде газа, стыковых, нахлёстанных и угловых соединений. В установке используется электродная проволока диаметром 1,2 мм марки Св-08Г2С и др.

Рис.6. Установка для механизированной сварки А - 547Р

1 - баллон с газом; 2 - электроподогреватель газа; 3 - осушитель; 4 - редуктор; 5 -манометр давления в баллоне; 6 - манометр давления в шланге; 7 - газовый шланг; 8 -источник питания; 9 - пульт управления; 10 - цепь сварочного тока; 11- механизм подачи сварочной проволоки; 12 - гибкий шланг полуавтомата; 13 - сварочная горелка; 14 - объект сварки