Розрахунок та виготовлення торцевої стінки піввагона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Зварювальний факультет

Кафедра зварювального виробництва

Пояснювальна записка

до дипломного проекту

освітньо-кваліфікаційного рівня “спеціаліст”

Тема роботи:

“Розрахунок та виготовлення торцевої стінки піввагона”

Cпеціальність 7 092.301 “Технологія та устаткування зварювання”

Київ 2011

Анотація

Представлена модернізована технологія складання та зварювання торцевої стінки піввагона. На основі аналізу напружено - деформованого стану під час виготовлення конструкції торцевої стінки піввагона розроблений технологічний процес складання та зварювання елементів конструкції, обгрунтовний вибір способу зварювання та розраховані параметри режимів зварювання. Обґрунтований вибір технологічного оснащення та обладнання для виконання технології. Розглянуті питання контролю якості зварювання під час виконання технології. Зроблений техніко-економічний розрахунок результатів застосування розробленої модернізованої технології. Дано перелік заходів для забезпечення охорони праці і техніки безпеки під час проведення робіт.

Annotation

Here is represented a modernized technology on assembly and welding of the gable end of a wagon. On a basis of the strain-deformed state analysis during the construction manufacturing, the assembly and welding technological process for the construction's elements has been developed, the choice of welding way has been substantiated and the parameters of welding operating conditions have been calculated.

The choice of technological equipment for the technology usage has been explained; the issues on welding quality control during the technology performance have been examined. Techno-economic calculations of the modernized technology usage results have been done, and the list of heath and safety regulations, industrial safety during the works has been given.

The list of used information sources includes 21 tetles.

Зміст

Вступ

1. Аналітично-розрахунковий розділ

1.1 Характеристика конструкції торцевої стінки піввагону, технічні вимоги під час виготовлення

1.2 Характеристика металу зварної конструкції

1.3 Характеристика зварних з'єднань, вибору способів зварювання та зварювальних матеріалів

1.4 Розрахунок параметрів режимів зварювання зварних з'єднань, під час зварювання торцевої стінки піввагона

1.4.1 Розрахунок параметрів режиму стикового шва

1.4.2 Розрахунок параметрів режиму кутового шва з катетом 6 мм

1.4.2 Розрахунок параметрів режиму кутового шва з катетом 5 мм

2. Технологічний розділ

2.1 Розробка технології складання та зварювання торцевої стінки піввагона

2.1.1 Розробка технології складання та зварювання балок каркасу піввагона (перше робоче місце)

2.1.2 Складання та зварювання рами каркаса (друге робоче місце)

2.1.3 Технологічний процес складання та зварювання обшивки торцевої стіни піввагона (третє робоче місце)

2.2 Вибір зварювального обладнання та оснащення для виготовлення торцевої стінки

2.3 Контроль якості під час виготовлення конструкції торцевої стінки піввагона

3. Складально-зварювальні пристрої для виготовлення конструкції торцевої стінки піввагона

3.1 Установка для зварювання балок

3.2 Установка для зварювання каркаса

3.3 Притискні механізми складально-зварювальної оснастки

3.3.1 Розрахунок пневматичного притискача

3.3.2 Розрахунок гідравлічного притискача

3.4 Дільниця цеху складання та зварювання стінки піввагона

4. Економічний розділ

4.1 Визначення технологічної собівартості виробу ( операції)

4.2 Визначення економічної ефективності проектного рішення

5. Охорона праці й навколишнього середовища

5.1 Аналіз потенційної небезпеки травматизму та виробничих шкідливостей

5.2 Заходи з забезпечення безпеки та поліпшення виробничої обстановки дільниці

5.3 Пожежна безпека

Висновки

Література

Вступ

В дипломному проекті розглянута модернізована технологія складання та зварювання торцевої стіни піввагону. В основі проекту використана базова технологія складання та зварювання стінки піввагона, яка виконуєтья на Дарницькому вагоноремонтному заводі.

Торцева стінка піввагона відноситься до елементів корпусних транспортних конструкцій, під час виготовлення яких використовуються плоскі листові елементи із подальшим об'єднанням їх в жорстку просторову конструкцію, яка може сприймати вібраційні та динамічні навантаження.

Торцева стінка піввагона - зварна конструкція, що працює в важких умовах рухомих навантажень та піддається безпосередньо дії динамічних, вібраційних та рухомих навантажень.

Торцева стінка піввагона має раму - каркас, який повністю закритий зовнішньою тонколистовою обшивкою. Складанню та зварюванню торцевої стінки передує складання та зварювання рами каркаса, до якої приварюється тонколистова обшивка. Обшивка з'єднується з каркасом із сторони нижньої обв'язки та бокових стійок піввагону.

В дипломному проекті на основі аналізу напружено - деформованого стану під час виготовлення конструкції торцевої стінки піввагона розроблений технологічний процес складання та зварювання елементів конструкції, обгрунтовний вибір способу зварювання та розраховані параметри режимів зварювання та подані рекомендації з техніки зварювання елементів конструкції, приведені методи контролю якості зварної конструкції.

В дипломному проекті подані розрахунки та рекомендації по зварювальному оснащенню та обладнанню та обґрунтувана економічну доцільність модернізоаної технології складання та зварювання торцевої стінки піввагона.

Рекомендована модернізована технологія складання та зварювання елементів конструкції торцевої стінки піввагона та всієї конструкції проводиться з урахуванням вимог охорони праці та техніки безпеки.

1. Аналітично-розрахунковий розділ

Конструкторсько-технологічний аналіз є першою вихідною інформацією, на основі якої розробляється технологічний процес складання та зварюання виробу. Конструкторсько - технологічний аналіз виробу складається із аналізу конструкції і призначення виробу, характеристики зварювального матеріалу і зварних з'єднань та організації зварювальних робіт.

Характеристика виробу: призначення; конструкція; габаритні розміри; маса виробу; програма випуску; температура експлуатації; тиск; рівень і динамічність навантаження; агресивність середовища; термін експлуатації; можливість ремонту зварюванням.

Характеристика матеріалу виробу: хімічний склад; група або клас матеріалу; спосіб виготовлення матеріалу; сортамент; товщина металу; механічні властивості; фізичні властивості; здатність до зварювання.

Характеристика зварних з'єднань: вид з'єднання; стандартність; рівень і характер навантаження; кількість з'єднань одного типу; протяжність швів; доступність зварювання.

Організація зварювальних робіт: місце виготовлення виробу; тип виробництва; рівень механізації і автоматизації; можливість транспортування виробу; навколишнє середовище; метеорологічні умови.

Під час вибору матеріала для зварної конструкції треба брати до уваги багато різноманітних факторів, які можуть впливати як на працездатність, так і на собівартість виробу, а саме: умови експлуатації - характер та термін навантаження, температура експлуатації, середовище; геометрична форма конструкції - наявність концентраторов, як можливих джерел зародження тріщін; технологічна обробка - вичерпання пластичних властивостей матеріалу та формування залишкових напружень після обробки; здатність до зварювання - отримання якісного зварного з'єднання, наявність неоднорідності механічних властивостей основного матеріалу, концентрації напружень та залишкових напружень і деформацій; верогідність зародження та розповсюдження тріщін - жорсткість (вид) напруженого стану, товщина матеріалу.

Головним фактором під час вибору матеріалу зварної конструкції є також забезпечення оптимальної матеріалоємкості - питома міцність та питома жорсткість матеріалу; службові властивості матеріалу - межа текучості, міцності, пластичні властивості, ударна вязкість та інші спеціальні властивості; відповідальність конструкції - можливі наслідки втрати працездатності; наявність стандартного сортаменту; вартість матеріалу, естетичні вимоги. На практиці вибір матеріалу здійснюється за допомогою нормативних документів, які містять рекомендації з урахуванням вище переліченого.

Торцева стінка піввагона - зварна конструкція, що працює в важких умовах рухомих навантажень, тому матеріал для виготовлення стінки відповідно ГОСТ 27772 - 88 відноситься до 1 групи сталей для зварних конструкцій, що працюють в особливо важких умовах або піддаються безпосередньо дії динамічних, вібраційних та рухомих навантажень за температури експлуатації вище 450С рекомендується сталь класу 285: ВСт3сп5-2 або ВСт3Гсп5-2.

1.1 Характеристика конструкції торцевої стінки піввагону, технічні вимоги під час виготовлення

У вантажного піввагона (вагона без криши) бокові стіни, які жорстко закріплені з рамою піввагона, створюють несучу конструкцію. Торцеві стіни та кришки люків можуть бути виконані поворотними чи роздвіжними для полегшення завантаження та розвантаження вагону.

Торцева стінка піввагона відноситься до елементів корпусних транспортних конструкцій, під час виготовлення яких використовуються плоскі листові елементи із подальшим об'єднанням їх в жорстку просторову конструкцію, яка може сприймати вібраційні та динамічні навантаження.

Торцева стінка піввагона має раму - каркас, який повністю закритий зовнішньою тонколистовою обшивкою. Складанню та зварюванню торцевої стінки передує складання та зварювання рами каркаса, до якої приварюється тонколистова обшивка. Обшивка з'єднується з каркасом із сторони нижньої обв'язки та бокових стійок піввагону. Матеріал обшивки - сталь ВСт3сп, товщина 3,0мм.

Торцева стіна піввагону є необхідною деталлю чотирьохвісьного піввагона. Вона з'єднується з каркасом вагону з сторони нижньої обв'язки та бокових стійок піввагону. Каркас піввагона являє собою рамну конструкцію. Рама - це об'ємна просторова конструкція, яка призначена для з'єднання окремих деталей та механізмів в єдиний агрегат. Одна з головних вимог, що пред'являють до рами, - це жорсткість конструкції. У зв'язку з цим балочні заготівки, що входять до складу зварної рами, з'єднують між собою безпосередньо або за допомогою допоміжних елементів жорсткості.

На рис. 1 показана конструкція рами каркаса торцевої стінки піввагона.

Рис. 1. Рама каркаса торцевої стінки піввагона.

Каркас торцевої стіни піввагону являє собою основну, необхідну деталь для виготовлення самої торцевої стіни піввагону, він сприймає основні навантаження, які виникають під час перевезення вантажів, а саме як статичні, так і динамічні навантаження.

Конструкція каркасу має довжину 2930 мм. і ширину 2310 мм. Каркас складається з верхньої та нижньої обв'язки та двох стояків, між якими знаходяться проміжні балки.

Характеристика деталей конструкції. Для виготовлення каркасу торцевої стіни піввагону використовують такий прокатний профіль:

1. Для нижньої обв'язки : 1 кутник розміром 150х100х12, довжиною 2810мм.

2. Для верхньої обв'язки: 2 швелери №14 довжиною 2930 мм.

Бокові стійки: 2 швелери №14 довжиною 2190 мм.

Проміжні балки: 4 швелери №14 довжиною 2810мм.

В конструкції використаний також нерівнобокий сталевий профіль (150х100х12) по ОСТ 10015-79.

Деякі дані для сталевого нерівнобокого профілю (150х100х12) по ОСТ 10015-79 приведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Характеристика сталевого нерівнобокого профілю по ОСТ 10015-79

Розміри кутника ( мм )	R, мм	R, мм	вага 1 пог.м, кг	Відстань центру тяжіння	Вісь x-x	Вісь y-y
В	b	d				X0, см	Y0, см	Ix, см4	ix, см	Iy, см4	Iy, см
150	100	12	13	4,3	22,6	28,8	2,43	655	4,76	235,0	2,85

В цій таблиці: B - ширина великої полки; b - ширина малої полки; d - товщина полки; I - момент інерції; i - радіус інерції.

Деякі дані для швелера № 14 по ОСТ 10017-79 приведенні в таблиці 2.

Таблиця 2. Характеристика швелера №14 відповідно ОСТ10017-79

Вага 1 пог. м, кг	Розміри в мм	Площа перетину, см2	Довідкові величини для вісі
			x x-	y-y
	h	b	d	t	R	r
								IXсм4	WXсм3	Ixсм	Iyсм4	wyсм4	iyсм4
16,7	140	60	8	9,5	9,5	4,75	21.31	609,4	86,1	5,35	61,1	14,1	1,69

В цій таблиці: h - висота швелера; b - ширина полки; d - товщина стінки; t - середня товщина полки; R - радіус внутрішнього закруглення; r - радіус закруглень полки; I - момент інерції; w - момент опору; i - радіус інерції.

Гарячекатані швелери випускаються з нахилом внутрішніх граней полиц та без нахилів. Висота швелерів 50-400мм, ширина полиць 32-115мм, товщина стінок 4,4-8мм. Швелери постачаються довжиною 4-13м.

Гарячекатані рівнополичні кутники поставляються довжиною 4-13м з полицями 20-250мм і товщиною 3-30мм.

Гарячекатані нерівнополичні поставляються довжиною 4-13м з малими полицями шириною 16-160мм, великими полицями шириною 25-250мм і товщиною 16-160мм.

Холодногнуті кутники випускаються у вигляді рівнобокого і нерівнобокого профілю. Рівнобокі профілі з вуглецевої сталі виготовляють з полицями шириною 16-220мм і товщиною 1-10мм. Нерівнобокі профілі виготовляють з великими полицями шириною 25-220мм, з малими полицями шириною 20-180мм та 1,5-10мм. Профілі постачаються довжиною 4-12м.

Прокат листовий гарячекатаний виготовляється в листах та рулонах. Листовий прокат товщиной від 0,4 до 160мм, шириною 500-3800мм, довжиною 710-900мм, рулоний прокат - товщиною1,2-12мм, шириною 500-2200мм.

Прокат листовий холоднокатаний виготовляється в листах та рулонах. Листовий прокат товщиною 0,35-5мм, шириною 500-2300мм, довжиною 1000-6000, рулонній прокат - товщиною від 0,5 до 3,0мм, шириною 500-2300мм.

Під час виготовлення рами каркаса використаний листовий холоднокатаний прокат товщиною 3,0мм.

1.1.2 Характеристика металу зварної конструкції

Всі деталі конструкції виготовлені з низьковуглецевой сталі марки ВСт3сп відповідно ГОСТ 380-71. Хімічний склад сталі марки ВСт3сп по ГОСТ 380-71 приведений в таблиці 3.

Таблиця 3. Хімічний склад сталі ВСт.3 сп по ГОСТ 380-71

Марка сталі	Вміст елементів, %
	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
				Не більше
ВСт3сп	0,14-0,22	0,12-0,3	0,4-0,65	0,045	0,05045-.32	0,3	0,3	0,3

В таблиці 4 приведені механічні властивості сталі марки ВСт.3сп по ГОСТ 380-71. Сталь ВСт3сп відноситься до сталей загального призначення, що застосовують для зварних конструкцій, які працюють в інтервалі температур 40-4500С.

Таблиця 4. - Механічні властивості сталі марки ВСт.3сп по ГОСТ 380-71

Марка сталі	Товщина прокату	Межа міцності при розтягуванні в МПа	Мінімальні значення межі плинності, МПа	Відносне подовження в %,
ВСт.3сп	4 - 20	380 - 470	210 - 250	21-27

Межа міцності у разі розтягування - це відношення навантаження, що руйнує, до площі поперечного перетину зразка до випробувань.

Межа плинності - це найменша напруга, під час якої зразок деформується без помітного збільшення розтягуючого навантаження.

Сталь ВСт3сп в основному призначається для несучих зварних конструкцій, що експлуатуються в умовах змінного навантаження в інтервалі температур від -40 до +4000С. Проведемо попередню оцінку розрахунковим шляхом зварюваності основного матеріалу, використовуючи дані про його хімічний склад.

Зварюваність - це сукупність технологічних характеристик основного металу, які виявляють його реакцію на зміни, що відбуваються у разі зварювання, і здатність під час визначеного технологічного процесу забезпечувати надійне в експлуатації зварне з'єднання. У залежності від марки сталі й умов експлуатації зварної конструкції змінюється і сукупність показників, що визначають зварюваність.

До числа показників, що визначають зварюваність сталей, відносяться:

- опір утворенню гарячих і холодних тріщин у шві;

- стійкість до утворення тріщин і гартівних структур в навколошовній зоні і переходові в крихкій стан;

- необхідний рівень механічних властивостей характерних ділянок і з'єднання в цілому;

- забезпечення спеціальних властивостей за умови роботи виробу за високих і низьких температур.

Чим вище міцність сталі і складніші умови експлуатації зварних конструкцій, тим більше показників, що характеризують зварюваність.

Зварюваність оцінюють не за абсолютним значенням величин, що характеризують властивості шва, а за їх відносними значеннями у порівнянні з властивостями основного металу. Результати іспитів на зварюваність вважаються задовільними, якщо немає тріщин і властивості відповідають технічним умовам на даний вид зварної конструкції.

Різноманіття показників, за якими визначається зварюваність, не дозволяє створити єдину методику її визначення, тому необхідний ряд іспитів. Вибір методів визначення зварюваності обумовлений призначенням конструкції і властивостями основного металу.

Як правило, підвищений вміст вуглецю та рівня легування і міцності сталі призводить до погіршення її зварюваності. Частку впливу кожного легуючого елемента можна віднести до частки впливу вуглецю. На цій підставі емпіричний показник - вуглецевий еквівалент - дозволяє дати попередню оцінку зварюваності сталі:

Чутливість зварних з'єднаннь до утворення холодних тріщин оцінюють еквівалентним утриманням вуглецю у зварюваному металу. Еквівалент вуглецю Секв, %, визначають по емпіричних формулах, одна з яких має такий вид:

Секв=С+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Ni+Cu)/15

Cекв=(0,14…0,22)+(0,4…0,65)/6+0,3/5+(0,3+0,3)/15=(0,30…0,42)%

Оскільки в сталі Секв<0,45%, то вважають, що вона не схильна до утворення холодних тріщин.

Чутливість сварного з'єднання HCS до утворення гарячих тріщин можна визначити за формулою:

НСS=

Оскільки HCS 4, гарячі тріщини в зварних з'єднаннях не утворюються.

У готовому прокаті відхилення хімічного складу сталі від величин, визначених по ковшовій пробі, що характеризує склад рідкої сталі в процесі її розливання в злитки, можуть досягати величин, котрі виходять за межу її марочного складу. Тому в стандартах на поставку сталі зазначені припустимі відхилення величин хімічних елементів, котрі входять до її складу ( таблиця 5 ).

Таблиця 5. Припустимі відхилення в хімічному складі сталі ВСт3сп.

Елемент
	Припустимі відхилення в хімічному складі сталі ВСт3сп
C	+ 0,03; - 0,02
Mn	+ 0,05; - 0,03
Si	+ 0,03; - 0,02
P	+ 0,005
S	+ 0,005
Cr	?
Ni	?
Cu	?

Низьковуглецева сталь ВСт3 відносяться до числа добре зварюваних металів. Для цієї сталі технологію зварювання вибирають з умов забезпечення комплексу вимог, головні з який досягнення рівноміцності зварного з'єднання з основним металом і відсутність дефектів у зварному з'єднанні. Для цього механічні властивості металу шва, околошовної зони і зварного з'єднання в цілому повинні бути не нижче мінімальних механічних властивостей основного металу. У ряді випадків з урахуванням конкретних умов роботи конструкції допускається зниження вимог до окремих показників механічних властивостей зварного з'єднання в порівнянні з вимогами, пропонованими до основного металу.

Під час іспитів на зварюваність обов'язковим є визначення опірності сталі, що зварюється, утворенню холодних тріщин.

Холодні тріщини - це надриви, що виникають у різних зонах зварних з'єднань через різні інтервали часу після завершення зварювання, частіше в зонах теплового впливу і рідше в металі зварного шва. Тріщини виникають після охолодження металу зварного з'єднання нижче температури 150-2000С, а іноді через якийсь час - хвилини, години, добу. Тріщини можуть виникнути також у разі неробочого стану зварних виробів без впливу зовнішніх робочих навантажень, і можуть бути виявлені також у навантажених виробах.

Зародження і поширення холодних тріщин зв'язано з утворенням мало пластичного мартенситу, з наявністю водню в металі шва, з тим і іншим разом.

Низьколеговані сталі зі ферріто-перлітною структурою або низько вуглецеві з досить пластичними гартівними структурами (мартенситом і бейнітом) мають незначну схильністю до утворення холодних тріщин.

Міри попередження утворення холодних тріщин :

1) вибір оптимального термічного циклу зварювання: чим менший перегрів, вища температура мартенситного перетворення і повільніше охолодження, тим менша здатність до утворення холодних тріщин. Вважається, що якщо помітно знизити час перебування навколошовної зони у разі Т>10000С, змістити область більш високих температур і інтервал мартенситного перетворення, і сильно сповільнити охолодження в мартенситному інтервалі (нижче 3500С), тріщин не буде (у разі самовідпустка мартенситу, що утвориться);

2) регулюванням тимчасових зварювальних напруг;

3) термічною обробкою безпосередньо після зварювання.

Тріщини виявляються шляхом зовнішнього огляду (макроскопічні мікропори), неруйнівним контролем і за зламами.

Зварні з'єднання можуть бути схильні до утворення гарячих тріщин. Гарячі тріщини - надриви, що виникають у ділянці крупного зерна навколошовної зони; у результаті неминучого нагрівання цієї ділянки до температур, близьких до температури солідус, у ньому відбуваються значні зміни неметалічних включень основного металу.

Відзначені зміни відбуваються найбільшою мірою в тих ділянках з'єднання, де максимум перегріву навколошовної зони сполучається з високими тимчасовими напругами розтягнення у разі температурах, близьких до температури солідус.

Гарячі тріщини розділяються на кристалізаційні, що виникають у разі наявності твердої і рідкої фаз у процесі кристалізації, і полігонізаційні, зв'язані з утворенням вторинних границь. У залежності від розташування стосовно осі шва тріщини бувають подовжніми, поперечними і змішаного типу.

Кристалізаційними тріщинами називається макроскопічні і мікроскопічні дефекти, що мають характер надрізу і зароджуються в процесі первинної кристалізації металу шва; вони можуть розвитися потім у разі охолодженні металу у твердому стані.

Характерна риса кристалізаційних тріщин - міжкристалічний вид руйнування; вони зв'язані з первинною структурою металу шва і розташовані уздовж напрямку росту стовпчастих кристалів. У залежності від орієнтації стосовно осі шва кристалізаційні тріщини бувають подовжніми і поперечними. Повздовжні кристалізаційні тріщини можуть бути розташовані по осі шва в місці стику стовпчастих кристалів або між сусідніми кристалами, поперечні тріщини - між сусідніми кристалами. Можлива комбінація повздовжніх і поперечних кристалізаційних тріщин.

Тріщини - у більшості випадків - небезпечний дефект, тому що є причиною крихкого, втомлюваного і корозійного руйнування конструкції або деталі в процесі виготовлення або експлуатації.

Кристалізаційні тріщини є одним з основних видів браку під час зварювання.

Крихке руйнування - це раптовий поділ напруженого тіла на двох або більше частин без будь-якої не пружної деформації, що піддається вимірові. Цей вид руйнування є наслідком наявності в матеріалі субмікроскопічних тріщин з атомарно гострими кінцями, де концентрація напруг перевищує здатність тіла пручатися цим напругам.

Для визначення міцності і пластичності зварних з'єднань проводяться іспити механічних властивостей під час статичних і ударних навантажень. У залежності від технічних умов на зварний виріб іспити можуть проводитись як у разі знижених, так і у разі підвищених температур. Під час оцінки зварюваності сталей обов'язковою умовою є визначення твердості різних ділянок зварного з'єднання.

Умови зварювання - це технологічний фактор, що впливає на властивості різних зон зварних з'єднань. Способи зварювання, зв'язані з короткочасним нагріванням і повільним охолодженням, забезпечують найбільш однорідні за структурою і властивостям зони термічного впливу, але наприклад ручне дугове зварювання, зв'язане з великою швидкістю нагрівання й охолодження, створює велику структурну неоднорідність. Проміжний вплив має автоматичне зварювання під флюсом, що забезпечує звичайно швидке нагрівання, але більш повільне охолодження, ніж у разі ручного зварювання.

Отже, зварюваність - це збірне поняття, під зварюваністю розуміють можливість одержання під час зварюванні даної сталі з'єднань з високими властивостями, що не уступають властивостям основного металу, і високої якості за відсутністю різного роду зварювальних дефектів (поруватості, тріщин, неметалічних включень).

Оцінювати зварюваність різних сталей і розглядати необхідні умови зварювання, що забезпечують одержання працездатного зварного з'єднання необхідно на підставі наступних положень:

1.Одержання зварного з'єднання без будь яких дефектів, і насамперед, без холодних і гарячих тріщин.

2.Одержання зварного з'єднання з мікроструктурою, рівнем міцності, пластичності і в'язкості, що забезпечують належну працездатність в процесі експлуатації.

3. Необхідність прийняття спеціальних технологічних мір під час зварювання (підігріву, регулювання енергії й ін.).

4. Необхідність проведення термічної обробки після зварювання.

Елементами, що обумовлюють утворення гарячих тріщин в металі низьколегованих швів , є, по-перше, сірка, потім - вуглець, фосфор, кремній, мідь, нікель ( у раз вмісту більшому за 2,5 % ), а також домішки металів із низькою температурою плавлення ( свинець, олово, цинк.

Елементи, що підвищують стійкість швів проти тріщин, що нейтралізують шкідливий вплив сірки, є марганець, кисень, титан, хром і особливо ванадій. Для попередження гарячих тріщин у разі підвищеного рівня у шві сірки ( у разі даного вмісту вуглецю ) чи підвищенні рівня вуглецю ( у разі даного вмісту сірки ) потрібно відповідно збільшувати кількість марганцю. В стикових швах такий критичний вміст вуглецю складає 0,18 % . Для швів, що вміщують 0,13 - 0,20 % вуглецю , потрібно легування марганцем до 1,8 % .

Водень не тільки сприяє утворенню гарячих тріщин, але і знижує пластичність металу шва, а також викликає утворення пор та флокенів. Використання окислювального захисного середовища (флюс, газ) попереджує утворенню пор, що викликає водень .

Фосфор, окрім підвищення схильності металу до утворення гарячих тріщин, знижує його ударну щільність, особливо за низьких температурах. У метал шва фосфор потрапляє із основного та електродного матеріалів, а також із флюсу.Звичайно , вміст фосфору у вуглецевих сталях обмежують 0,055 % , а у дротах - 0,03 % .

Вплив зварювальних напружень на стійкість проти утворення гарячих тріщин. Розтягуючи напруження найбільш небезпечні із точки зору стійкості зварних швів проти утворення гарячих тріщин у тому випадку , якщо вони стрімко зростають у момент, коли метал шва знаходиться в температурному інтервалі крихкості. Оскільки у реальних умовах дугового зварювання уникнути повністю виникнення розтягуючи навантажень не можливо, то намагаються їх зменшити і віддалити початок їх росту до того часу, коли метал під час охолодження здобуває потрібні пластичність та міцність. Цього можна досягти раціональним проектуванням зварних з'єднань та вузлів конструкції та рядом технологічних заходів :

1. попереднім підігрівом, який віддаляє момент переходу стискаючих напружень у шві у розтягуючи до більш низьких температур і зменшує темп росту цих напружень;

2. вибором раціональної послідовності виконання швів, способу зварювання та режиму зварювання для забезпечення найбільш сприятливої форми шва, зосередження кристалів відносно його осі та зменшення зварювальних напружень.

Зміна форми шва істотно впливає на його стійкість проти утворення гарячих тріщин у разі зварювання сталей різних класів. Під час зварювання низьколегованих сталей збільшення коефіцієнта форми шва значно підвищує стійкість наплавленого металу проти утворення гарячих тріщин, що дозволяє підвищити критичне значення вмісту вуглецю у шві.

Негативний вплив зменшення коефіцієнту форми низьколегованого шва на його тріщиностійкість під час зварювання сталі, обумовлено направлено - зустрічною кристалізацією металу і зв'язаною із цим посиленою ділянковою ліквацією ( утворення так званої лінії слабини у центрі шва ), що зосереджує мікроскопічну дендритну ліквацію сірки, кремнію та ін. Але у разі коефіцієнта форми шва, більшому ніж 5 - 6, стійкість його проти тріщин, зменшується.

Сталь Ст3сп має високу критичну швидкість охолодження під час загартування і тому охолодження після зварювання не повинне викликати в зонах швів цєї сталі відчутного загального підвищення твердості. Як правило, твердість зони термічного впливу (ЗТВ) сталі не підвищується більше НВ180.

Мікроструктура в різних ділянках ЗТВ може змінюватись від крупнозерняної ферито-перлітної суміші в ділянках найбільшого перегріву до дрібної суміші зерен в окремих місцях ділянок, що нагріваються до температури Ас3.

Схильність до утворення гарячих і холодних тріщин у цієї сталі практично відсутня, тому конструкції із зазначеної сталі зварюється без ускладнень різними видами зварювання як у разі малих, так і у разі\ великих значеннях погонної енергії. Тільки під час зварювання виробів дуже великих товщин (35-40 мм.), у зв'язку зі збільшенням рівня зварювальних напруг, особливо в умовах зварювання за низьких температур (нижче -100С), метал, що зварюється, варто підігріти до температури 100 0С.

У металі швів не повинно бути тріщин, непроварів, пор, підрізів і інших дефектів, вони повинні мати необхідні, відповідно кресленню, розміри і форму.

Після зварювання з'єднання повинне бути стійким проти переходу в крихкій стан. Зміна форми і розмірів (деформація) конструкції повинна знаходитися в припустимих межах, що не відбиваються на її працездатності .

У деяких випадках додатково вводять вимоги високої корозійної стійкості зварних з'єднань, їхньої працездатності в умовах вібраційних і ударних навантажень, підвищених чи знижених температур і інші спеціальні вимоги.

Механічні властивості металу шва і зварного з'єднання залежать від його структури, хімічного складу, умовами остигання зварної конструкції і термообробкою. У разі зварювання низьковуглецевої сталі метал шва незначно відрізняється за складом від основного металу. Ця відмінність в основному зводиться до зниження вмісту в металі шва вуглецю (тому що метал електродного металу чи стрижня електродного дроту містить менше вуглецю, ніж основний метал) і підвищенню вмісту марганцю і кремнію.

Зниження міцності металу шва внаслідок зменшення вмісту в ньому вуглецю у разі дугового зварювання цілком компенсується за рахунок збільшення швидкості його остигання і легування металу марганцем і кремнієм через дріт чи покриття, флюс.

У зварювальній практиці забезпечення рівноміцності металу шва у разі дугового зварювання низьковуглецевої стали не викликає труднощів. Зміна швидкості остигання викликає зміну кількості і будови перлітної фази, що істотно впливає на механічні властивості металу шва.

Збільшення швидкості остигання приводить до зростання границі текучості і тимчасового опору і до зниження відносного подовження і відносного звуження металу шва. Під впливом швидкості остигання змінюється також ударна в'язкість металу шва. Збільшення швидкості остигання приводить до зменшення ударної в'язкості за умов кімнатної температури. Однак критична температура переходу в тендітний стан практично не змінюється.

Швидкість остигання металу шва визначається товщіною металу, що зварюється, режимом зварювання і початковою температурою зварювання.

1.1.3 Характеристика зварних з'єднань

Типи зварних з'єднань визначаються взаємним розташуванням елементів, які підлягають зварюванню. Під час складання та зварювання торцевої стінки піввагона прийняті наступні стандартні зварні з'єднання (таблиця6 ):

Таблиця 6. Зварні з'єднанняякі використовуються при виготовлені торцевої стіни на піввагону.

Типи зварних з'єднань	Кількість зварних з'єднань одного типу	Тип швів,катет
Стикові з'єднання	24	С17 -УП
З'єднання внакладку	8	Н1 - УП - К5
Таврові з'єднання	40	Т1 - УП - К6

Стикові з'єднання - це з'єднання елементів, що примикають один до одного торцевими поверхнями.

З'єднання внакладку - це з'єднання, в якому елементи, що підлягають зварюванню, розташовані паралельно і частково перекривають один одного.

Таврове з'єднання - це з'єднання, в якому торець одного елемента прилягає під кутом і приварювається до бокової поверхні другого елемента.

Під час зварювання плавленням, щоб забезпечити потрібну глибину проплавлення, вдаються до спеціальної обробки кромок - розкриття. Для кожного способу зварювання, в залежності від товщини металу, стандарти на способ зварювання рекомендують вид та конструктивні розміри елементів з'єднань.

1.2 Обґрунтування вибору способів зварювання та зварювальних матеріалів

До основних способів, які досить широко застосовуються у виробництві зварних конструкції, відносять: ручне дугове зварювання (Е), механізоване та автоматизоване в СО2 (УП), плавким електродом в інертних газах (ІП), автоматичне під флюсом (Ф), електрошлакове (Ш), газове (Г), та аргонодугове (ІН), плазмовою дугою (П).

Під час визначення способу зварювання опираємося на фактори, які мають безпосередній вплив на процес зварювання:

хімічний склад матеріалу;

товщина;

положення під час зварювання;

конфігурація з'єднання та довжина швів;

програма випуску виробу, тип виробництва, тощо.

Під час виготовлення конструкції із сталі ВСт3сп можна використовувати практично усі типові способи зварювання.

Розглянемо декілька можливих способів зварювання конструкції елементів торцевої стінки, після аналізу яких виникне можливість вибрати спосіб, який найбільше підходить для виготовлення даної конструкції.

Ручне зварювання покритими електродами. Воно має відносно низьку продуктивністю.

Під час зварювання покритими електродами коефіцієнт наплавлення, який характеризує його продуктивність, що виражається кількістю збільшенням маси металу шва за рахунок надходження в нього розплавленого металу, складає бн = 7-- 14 г/А*г проти бн= 14--20 г/А*г у разі зварювання під флюсом і бн =12--24 г/А*г у разі зварювання у вуглекислому газі.

Ручне зварювання покритими електродами проводиться присадними дротами діаметром 1--10 мм, з яких частіше інших застосовуються електроди діаметром 3--6 мм на струмах 200--350 А з його щільністю 10--18 А/мм2.

У той же час більш продуктивне зварювання під флюсом проводиться в основному дротами діаметром 2--6 мм на струмах 200--1200 А з щільністю 35-- 125 А/мм2. Підвищення швидкості плавлення металу у разі ручного зварюванні за рахунок збільшення діаметрів присадного дроту і струму в багатьох випадках є небажаним, тому що у цьому разі порушуються нормальні співвідношення кількості розплавленого основного й електродного металів, що погіршує формування шва, утворює прожоги деталей з тонколистового прокату, утрудняє зварювання швів у вертикальному і стельовому положеннях.

Ручне зварювання відноситься до досить трудомістких способів, тому що у разі його здійснення на поверхні рідкої ванни завжди знаходиться визначений об'єм шлаку, наявність якого ускладнює одержання постійної по довжині з'єднання глибини провару основного металу й одержання гарного формування шва.

З цих причин ручне зварювання штучними електродами завжди проводиться робітниками більш високої кваліфікації. Крім того, через нестабільну глибину провару кутові шви, що зварюються цим способом, приймаються трохи з великими катетами, чим аналогічні шви, що зварюються автоматично.

Зварювання покритими електродами має ряд різновидів, що характеризуються різною продуктивністю.

До найбільш застосовуваним з них відноситься зварювання електродами з залізним порошком у покритті на рутиловій і фтористо-кальциєвій шлакоутворюючій основах, що забезпечує підвищення продуктивності в 1,8--2 рази в порівнянні зі зварюванням звичайними електродами. Підвищення продуктивності під час ручного зварювання може досягатися у разі використання зануреної дуги на зниженій напрузі.

Ручне зварювання штучними електродами, незважаючи на високу універсальність, маневреність і відносно низькі капітальні витрати, володіє недоліками, які у разі значних об'ємів її застосування негативно впливають на показники виробництва зварних конструкцій.

Ручного зварювання має свої кращі області використання. Зокрема, зварювання в монтажних умовах різних металоконструкцій, що поставляються після заводського виробництва; зварювання конструкцій у разі виготовлення безпосередньо на монтажі, виконання зварювання арматури під час її монтажу.

Зі зварюванням штучними електродами складно конкурувати під час зварювання у важкодоступних місцях конструкцій, нецентралізованому ремонті різних виробів, у разі одиничного виготовлення конструкцій з невеликими обсягами зварювання. Воно може застосовуватися і у разі дрібносерійного і навіть серійного виробництва зварних конструкцій у заводських умовах, коли їхня кількість буде недостатньою для забезпечення ефективного використання більш продуктивних способів зварювання.

Механізовані способи зварювання суцільним і порошковим дротами в захисних газах. Вони відносяться до способів, що у даний час найбільш інтенсивно витісняють ручне зварювання штучними електродами. В основному вони проводяться в середовищі вуглекислого газу з метою поліпшення формування зовнішнього вигляду, деякого підвищення продуктивності і значного зменшення розбризкування.

Зварювання суцільним дротом виконується в сумішах

СО2 + Аг чи СО2 + Аг + О2.

У ряді випадків зварювання порошковим дротом виконується без вуглекислого газу самозахисними дротами. Під час виготовлення зварних конструкцій перевага віддається механізованому зварюванню в захисних газах.

Воно володіє наступними основними достоїнствами. Процес зварювання виконується з високим ступенем концентрації енергії дуги, що збільшує глибину провару з'єднань, що зварюються, а з урахуванням підвищених швидкостей зварювання створює відносно невелику зону структурних перетворень і викликає менші деформації конструкцій.

У разі механізованого зварювання можна виконувати шви без перерви, Така техніка зварювання скорочує кількість зупинок, у цьому разі відпадає необхідність додаткових заварок кратерів, що з меншими трудовими витратами дозволяє одержувати з'єднання з більш високою продуктивністю і меншою витратою електродного дроту. Через відсутність на поверхні рідкої ванни розплавленого шлаку техніка формування звареного шва, особливо під час зварювання суцільним дротом, виявляється трохи простіше, ніж у разі зварювання покритими електродами.

Поряд з визначеними достоїнствами, механізовані способи зварювання суцільним і порошковим дротами володіють і деякими недоліками. До найбільш істотних з них можна віднести необхідність газового захисту рідкої ванни і зони горіння дуги від попадання в них повітря атмосфери. У порівнянні з ручним зварюванням штучними електродами, ці способи характеризуються меншою маневреністю через зв'язок зварювального пальника з механізмом напівавтомата, що подає зварювальний дріт, і меншою доступністю до стиснутих місць у зварних конструкціях.

Якщо розглядати зварювання в захисних газах суцільним дротом, що звичайно проводять на зворотної полярності дротами діаметром 1,2--1,6 мм, то під час його виконання в чистому вуглекислому газі втрати дроту на розбризкування і чад можуть досягати 10--12 %.

Це не тільки знижує ефективність цього способу, але і погіршує формування швів, викликає додаткові трудові витрати на очищення від бризів поверхонь виробу і сопла зварювального пальника.

Тому механізоване зварювання суцільним дротом роблять у сумішах Аг + (10--20 %) СО2 чи 75 % Аг + 20 % СО2 + 5 % О2, що знижує втрати дроту на розбризкування до 2,5--5,0 %. Існують і інші міри боротьби з розбризкуванням: застосування джерел живлення з визначеними динамічними властивостями; виконання зварювання з оптимальною швидкістю; підтримка сталості довжини дуги за рахунок стабілізації напруги джерела живлення, швидкості подачі дроту і вильоту електрода; очищення дроту від іржі, прожарювання її за температури 200--250.° С протягом 2 г; виконання зварювання імпульсною дугою.

Крім зазначених способів зварювання в захисних газах, під час зварювання швів перетином понад 20--30 мм2 іноді ще застосовується механізоване зварювання під флюсом. Техніка механізованого зварювання під флюсом вимагає відповідної навички, тому що під час його виконання через наявність гірки флюсу важко стежити за швом, що зварюється. У цьому полягає істотна відмінність цього способу від механізованого зварювання електродом, що плавиться, у захисних газах.

Якщо виходити з техніки зварювання, продуктивності і трудомісткості механізованих способів зварювання, то у всіх випадках доцільно їх застосовувати замість ручного зварювання штучними електродами.

У цьому разі в умовах заводського виготовлення зварних конструкцій, і зокрема в машинобудуванні, коли в основному випускаються однотипні конструкції достатньої серійності, механізовані способи зварювання можуть цілком витиснути зварювання штучними електродами. У даних умовах воно може залишитися тільки під час зварювання швів у важкодоступних місцях конструкцій, а також у разі виготовлення конструкцій зі спеціальних сталей.

У заводських умовах зварювання в захисних газах суцільним дротом є незамінним процесом під час виготовлення конструкцій з тонколистових деталей і заготовок. Застосування механізованого зварювання під флюсом може виявитися виправданим у разі однопрохідного зварювання з'єднань зі швами перетином понад 20--30 мм2.

Автоматичні способи зварювання плавким електродом. З цих способів найбільше широко застосовується дугове зварювання суцільним дротом під флюсом і в захисних газах, а також електрошлакове зварювання.

У разі частково автоматичних способах зварювання, як мінімум, механізуються операції по подачі електродного дроту в зону зварювання, її переміщенню уздовж шва, що зварюється, подачі захисного газу, флюсу (у залежності від застосовуваного способу зварювання).

В другому випадку механізуються й автоматично виконуються всі операції, що супроводжують зварюванню. Виключення може складати тільки включення вручну автомата в роботу.

Треба відзначити, що у виробництві зварних конструкцій необхідні способи і відповідне устаткування з різним рівнем механізації й автоматизації операцій, що відносяться до здійснення процесу зварювання. Ця потреба викликана різною ефективністю застосування кожного виду устаткування в конкретних умовах, не тільки конструктивними особливостями виробів, що підлягають виготовленню, але і їхньою серійністю, вимогами до них і їхньому виробництву.

Автоматичні способи зварювання електродом, що плавиться, більш продуктивні, чим зварювання покритими електродами і механізовані способи зварювання суцільним і порошковим дротами. У разі їхнього використання зварені з'єднання мають високу якість. Висока продуктивність автоматичних дугових способів досягається завдяки можливості їхнього виконання на більш підвищених режимах зварювання, і в першу чергу зварювального струму.

Забезпечення стабільності якості з'єднань під час автоматичного зварювання досягається внаслідок автоматичного виконання плавлення і формування з'єднання, що зварюється.

Розглянемо фактори, які визначають способ зварювання елементів торцевої стінки піввагона: перший фактор - зварювальний матеріал - сталь ВСт3сп.

Для цього матеріалу із запропонованих способів підходять всі способи (матеріал - з гарною зварюваністю). Найбільша перевага віддається таким способам: ручне дугове зварювання (Е), механізоване та автоматизоване в СО2 (УП), автоматичне під флюсом (Ф), Вони і залишаються для подальшого аналізу.

Таблиця 0.1

Е	УП	ІП	Ф	Ш	Г	ІН	П	ЕП	Л
++	++	-	++	+	+	-	-	-	-

Другий фактор - товщина матеріалу (швелер S=8 мм; лист S=3 мм).

Для цих товщин доцільно використовувати механізоване та автоматизоване зварювання в СО2 (УП), яке забезпечує гарну якість шву та є більш продуктивним порівняно з ручним зварюванням покритим електродом (Е).

Таблиця 0.2

Е	УП	ІП	Ф	Ш	Г	ІН	П	ЕП	Л
+	++	-	-	-	-	-	-	-	-

Третій фактор (група факторів) - положення зварювання, програма випуску, конфігурація швів.

Конструкція зварюється в заводських умовах, у зручному нижньому положенні, шви - доступні, по класифікації довжин шви відносяться до коротких та довгих. Під час серійного випуску торцевої стінки піввагона із способів, що залишилися, можна виключити ручне дугове зварювання покритим електродом (Е), як найбільш непродуктивний та дорогий спосіб.

Із багатьох можливих способів зварювання для виготовлення конструкції обераємо механізоване зварювання в середовищі захисних газів, а саме в СО2, цей спосіб є найбільш доцільним з технологічних і економічних умов для виготовлення торцевої стіни піввагону.

Вантажні піввагони виготовляють в умовах крупно серійного виробництва. Для їх виготовлення характерно використання ліній з комплексною механізацією та автоматизацією процесів та використання прогресивних методів зварювання.

До зварювальних матеріалів пред'являється ряд технологічних вимог, основними з яких являються: забезпечення стійкості протікання зварювального процесу, досягнення високої продуктивності зварювального процесу, забезпечення гарного формування зварного шва, легке видалення шлакової кірки від металу шва, захист зони горіння дуги та ванни рідкого металу від азоту, кисню та повітря.

В якості зварювального матеріалу для виготовлення конструкції призначаємо зварювальний дріт СВ-08Г2С, хімічний склад дроту по ГОСТ 2246-70 приведений у таблиці 6.

Таблиця 6. Хімічний склад зварювального дроту по ГОСТ2246-70

Марка	Діаметр, мм	Захисний газ	Орієнтований хімічний склад, % мас
			С	Si	Мп	Сг	Ni	S	Р
СВ-08Г2С	0,8; 1,0 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,5;	СО2	0,05-0,11	0,70-0,95	1,8-2,1	0,20	0,25	Не більш

Зварювальний дріт СВ-08Г2С використовують для автоматичного та механізовного зварювання в середовищі захисних газів, в усіх просторових положеннях вуглецевих та низьколегованих конструкційних сталей.

Зварювальний дріт додатково легований кремнієм та марганцем, для того, щоб зменшити окисні властивості зварювальної ванни, тобто збільшити розкисленість сталі за рахунок кремнію та марганцю, який має більшу спорідненість до кисню, ніж залізо.

Для одержання швів високої якості необхідний вуглекислий газ високої чистоти. Тому під час зварювання використовують тільки зварювальний вуглекислий чи газ харчовий з додатковим осущінням. Склад вуглекислого газу по ГОСТ 8050--64 приведений в таблиці 7.

Таблиця 7. Склад вуглекислого газу по ГОСТ 8050--64

Технічний	Зварювальний	Харчовий	Технічний
	1 сорт	2 сорт
Склад СО2 (%) по об'єму не менш	99,5	99,0	98,5	98
Склад СО2 (%) по об'єму не більш	-	-	-	0,05
Місткість води в балоні (%} по вазі не більш	-	-	0,10	0,10
Місткість водневих парів в газі при 760 мм рт. ст. и +20° С, г/м3, не більш	0,178	-	Не перевіряється

Основними домішками у вуглекислому газі, вміст яких у газі суворо обмежений, є азот і волога, що негативно впливають на якість зварних швів та призводять до утворення пор у металі шва.

1.3 Аналіз напружено - деформованого стану під час виготовлення конструкції балки каркаса

Під час виготовлення зварних конструкцій в них утворюються залишкові деформації, які знижують експлуатаційні характеристики виробів. Такі значні залишкові деформації прогину осьової лінії від зварювання поздовжніх швів мають місце під час виготовлення коробчатої балки для рами каркаса торцевої стінки піввагона у разі пониженої її жорсткості.

Технологічні рекомендації для зменшення такого вида залишкової деформації складаються із необхідності застовування теплової обробки після зварювання за тією чи іншою схемою нагрівання. Режими теплової правки залежать від ступеня відхилень розмірів конструкції та величини залишкових деформацій. Інший шлях усунення залишкових деформацій зводяться до дотримання технологічної послідовності укладання швів “нахрест”. Але і в цьому разі не завжди можна досягти бажаних результатів.

В даному дипломному проекті вибраний шлях попередньої деформації балки перед укладанням прихвачень та зварювання поздовжних швів.

Для вирішення цієї задачі під час складання та зварювання балки використане складально-зварювальне оснащення, яке спроможне забезпечити компенсацію залишкових деформацій шляхом попереднього деформування в зворотному напрямі, що досягається за рахунок попереднього згинання заготовок балки. Розрахуємо ведичину попереднього прогину балки за методикою /2/.

Поздовжній прогиб балки утворюється від дії моменту М=Ру·е, где Ру - усадочна сила, яка діє по осі зварного шва та балки (ексцентриситет).

Прогин балки посередині прольоту від дії постійного моменту визначається за відомою формулою

.

де I - момент інерції поперечного перерізу балки;

E - модуль пружності, МПа; для сталі ВСт.3 Е=2,1·105МПа;

L - проліт балки, L=2,19м.

Отже, задача зводиться до визначення сил, які необхідно прикласти до балки для її згинання в зворотному напрямі з таким же прогином, тобто утримати її в прямолінійному вигляді.

Величину усадочної сили, з достатньою для практичних розрахунків точністю, визначають за формулою Винокурова В.О.

У разі зварювання балки двома швами Ру визначається за формулою:

,

де

- ефективна теплова потужність зварювальної дуги, Дж/с;

- швидкість зварювання, см/с; I - сила зварювального струму, А; U - напруга на зварювальній дузі, В; - ефективний ККД нагрівання виробу; Pу - усадочна сила, Н.

Отже, розрахуємо усадочну силу, яка виникає у разі зварювання поздовжного шва, що виконується під час виготовлення балки. Режим зварювання поздовжного шва балки наступний: Iзв=300А; U=30В; =0,75; отже, =300·30·0,75=6750Дж/с. Швидкість зварювання під час зварювання поздовжного шва - =21,5м/год=0,59см/с

Із даних розрахунку режиму зварювання балки (розділ 2) маємо погонну енергію 11440,68 Дж/см. Тоді усадкова сила, що визначена за вище приведеною формулою, равна:

Визначаємо величину постійного моменту за формулою:

М=Ру·е=223665,25·7=1565656,75Н·см

Тепер визначимо пригин, який в технології зварювання балки попередньо створюється для компенсації від деформування балки в процесі зварювання та охолодження поздовжного стикового шва.

Вихідні дані для розрахунку наступні: Ру =223665,25Н; L =219см; Iх=61,1см4; е=7,0см; E=2,1·105МПа = 2,1·105МН/м2 =2,1·108Н/см2:

Отже, перед прихваченням та зварюванням поздовжних швів балки створюють пригин =0,73см, який повинен бути компенсований під час зварювання на розрахованому нижче (розділ 2) режимі зварювання.

Інше рішення задачі зменшення залишкової деформації під час зварювання балки коробчатого перерізу приведено в роботі /21/.

В дослідженнях приведена методика оптимізації погонної енергії зварювання поздовжних швів одномірних зварних конструкцій з коробчатим поперечним перерізом за крітерієм відсутності деформації залишкового прогину. Автором запропонований разрахунковий алгоритм оптимізації погонної енергії зварювання за відсутності деформацій залишкового прогину за умови обраної технологічної послідовності зварювання всіх поздовжних швів без застосування складально-зварювальной оснастки засобами математичного пакету MathCAD.

Алгоритм оптимізації може бути зручним та ефективним розрахунковим інструментом для порівняльного дослідження доцільності різних технологічних схем зварювання швів.

2. Технологічний розділ

Технологія (мистецтво, майстерність) - це сукупність методів виготовлення та обробки матеріалів чи виробів.

Проектування технології виготовлення виробу складається з ряду етапів, на кожному із яких необхідно провести аналіз та вибір тих чи інших складових технології.