Том 1. Прочность (1041446), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Методом порошковой металлургии получают теплопрочные материалы САП (спеченная алюминиевая пудра). САП.обладают проч- Т = 500 'С. постыл до 330 МПа при комнатной температуре и 70 — 80 МП вЂ” а при При соответствующей дегазации материалы САП свариваются удовлетворительно. В сварных конструкциях начали применять титановые сплавы. Они пока е ще дороги, но обладают многими ценными свойствами. Титановые сплавы, как и алюминиевые, имеют малую плотность (около 4500 кг7м') и высокие механические показатели. Пределы прочности и текучести основного металла могут иметь значения до 1000 МПа и выше, причем отношение а ~а = 0 85 —: — 0 95.
Уте хнического титана ВТ1-0 это отношение приближается > ' т в ь к075. Б лизость значении о, и о„является причиной повышенной чувствительности к концентраторам напряжения, что отрицательно сказывается на работе конструкций из титановых сплавов. П еделы прочности сварных соединений составляют от 0,8 до 1 прочности основного металла. Конструкции, изготовленные из титана, при относительно малой массе обладают высокой стойкостью против.
коррозии, хорошими !2 механическими свойствами и красивым внешним видом. Они применяются в химическом машиностроении, в некоторых видах летательных аппаратов, в судостроении, приборостроении, а также при возведении монументов. Конструкции из магниевых, медных и других сплавов встречаются редко. Магниевые сплавы обладают малой плотностью и невысокими прочностными характеристиками. Разработаны методы их сварки различными способами. Медные сплавы обладают высокой плотностью, хорошей электропроводностью„свариваются различными способами.
Ряд ценных свойств имеют сплавы на основе бериллия. Они обладают высокой прочностью, пластичностью, высоким модулем упругости, но используются крайне редко ввиду, с одной стороны, своей высокой стоимости, а с другой — сложностью их обработки. Бериллиевые сплавы очень токсичны и без применения особых мер предосторожности могут принести большой вред здоровью человека. В промышленности широко применяются никелевые сплавы. Никелевые сплавы хорошо свариваются под флюсом, аргонодуговым способом. Разработан ряд марок электродов для ручной дуговой сварки. Механические свойства швов при сварке никелевых сплавов имеют достаточно высокие показатели, часто не уступают свойствам основного металла.
Развивается применение полимеров. Полимеры используются в декоративных изделиях,'в ряде деталей машин, например подшипников, в деталях транспортных конструкций. Термопластичные полимеры (термоиласты) — высокомолекулярные материалы, которые при нагреве до некоторой температуры переходят в вязкотекучее состояние, а при последующем охлаждении возвращаются в исходное. Эти материалы хорошо соединяются сваркой. К хорошо свариваемым материалам относятся полистирол, полиметилметакрилат, полиэтилен и многие другие. В сварных конструкциях целесообразно применять винипласт и полистирол, которые обладают относительно высокой прочностью, легко обрабатываются и свариваются, хотя и имеют несколько повышенную чувствительность к надрезу.
Механические свойства полимеров разнообразны, они нередко достаточно высоки. Полимеры часто склонны к старению — ухудшению физико-механических свойств с течением времени. В слабо- нагруженных конструкциях полимеры заменяют металл. В последние годы получили развитие конструкции из составных композитных материалов, представляющих компактную массу с разнородными составляющими, в частности с вкраплением в матрицу высокопрочных или тугоплавких составляющих. Разрабатываются методы сварки композитных материалов. Созданы порошковые материалы.
Из них легко выполняются изделия любой формы. Порошковые материалы получают спеканием, прессованием. Многие порошковые материалы имеют хорошие механические свойства и могут свариваться. в 3. Сортамент 20к20х2 75к75х4 ф 4)к40~3 2ах47к,7 В сварных конструкциях применяют металл в виде проката, отливок, поковок и штампованных изделий. Наиболее часто сварные конструкции изготовляют из проката. Его разделяют на группы: листовой, простой сортовой, фасонный и периодический. Л и с т о в о й и р о к а т. Листовую сталь получают прокаткой между валками, без бокового давления. Сортамент на толстую листовую сталь (ГОСТ 5681 — 57) включает листы толщиной ст 4 до 160 мм. Листовой прокат приобретает все большее значение в промышленности. Стоимость проката зависит от его сорта и размеров.
Наименьшую стоимость имеют профили типовых размеров. Рис. 1.3. Фасонные профили проката отраслевого назначении К простому сортовому прокату относятсталь круглую, шестигранную, полосовую. Круглуюсталь(ГОСТ 2590 — 71) широко используют в качестве арматуры железобетонных сооружений, а также в строительных конструкциях, работающих под небольшими нагрузками, например в фермах легкого типа. Фасонные профили общего назначения. Если элемент конструкции подвергается изгибу, то рациональность профиля с позиции минимальной массы при заданной несущей способности определяется отношением Ю'/Р, где Ж' — момент сопротивления изгибу, 7'' — площадь поперечного сечения.
Чем больше й77Р, тем эффективнее используется профильный прокат. Двутавровые балки (двутавры) — профильные элементы с большими моментами инерции при относительно небольших площадях поперечного сечения. Номер двутавра указывает его высоту в сантиметрах. Начиная с № 18 и выше, двутавры прокатывают с различной площадью поперечного сечения при одной и той же высоте профиля (ГОСТ 8239 — 72). а) ~.К Ч~а 4 Й Л~~ Рис. 1.4. Примеры гнутых и прессованных профилей Более экономичны двутавры с параллельными гранями полок (так называемые широкополочные двутавры), широко применяемые за рубежом.
С пуском в 1978 г. нового универсального балочного стана в Нижнем Тагиле такие двутавры выпускаются в СССР по ТУ 14-2-24 — 72. Двутавры применяют в различных строительных и машиностроительных конструкциях. Угловая сталь (уголки) состоит из двух полок равной или неравной ширины. Сортамент угловой стали определяют ГОСТ 8509 — 72 и 8510 — 72. Уголки широко применяют в конструкциях ферм н рам.
Швеллеры используют при конструировании станин, рам, элементов ферм и других видов конструкций. Сортамент швеллеров определяет ГОСТ 8240 — 72. фасонные профили отраслевого назначен и я применяют в различных областях народного хозяйства: для изготовления рельсов железнодорожного транспорта, тавровых и зетовых элементов строительных конструкций и т. д. Сортамент фасонных прокатных профилей весьма разнообразен (рис.
1.3). Он включает периодические, штампованные, гнутые, прессованные и трубчатые профили. Периодические профили (иеременного сечения) целесообразно применять для арматуры железобетона. Винтообразная форма стержня увеличивает его поверхность и улучшает сцепление металла с бетоном. Применение периодического проката в машиностроении выгоднее, чем обычного, так как позволяет уменьшить массу конструкций. Штампованные профили (толщина з = 5 + 6 мм) получают из листовой стали холодной штамповкой. Особенность этих профилей— большой момент инерции при относительно малых площадях поперечного сечения, а следовательно, и малой массе.
Размеры штампованных Рис. 1.5. ГРУичатые Фзсонпые пРоФили ЭЛЕМЕНТОВ ЗаВИСят От КОНСТ- рукции прессов. Имеются прессы, которые позволяют обрабатывать элементы длиной до 5— 6 м. Штампованные элементы находят широкое применение в авиастроении, автомобилестроении, строительстве. Гнутые профили изготовляют из горячекатаной и холоднокатаной отожженной листовой ленточной и полосовой стали обыкновенного качества и из низколегированной стали. Разработаны гнутые уголкй, специальные корытообразные профили, неравнобокие, С-образные и многие другие, которые применяются в тонкостенных конструкциях. Гнутые профили экономичны, так как при относительно малой площади поперечного сечения и малой массе они обладают повышенной жесткостью, что является существенно важным при работе элементов на изгиб, продольное сжатие, кручение.
Прессованные профили изготовляют из алюминиевых сплавов. Примеры гнутых (а) и прессованных (б) профилей приведены на рис. 1.4. Трубчатые профили различных очертаний постоянного и пе. ременного поперечного сечения изготовляют сваркой, горячей прокаткой, прессованием, горячим и холодным волочением и раздувкой. Помимо круглого профиля, наиболее распространенного в промышленности, изготовляют также фасонные трубы (рис. 1.5). т рубы выпускают с широким диапазоном диаметров и толщин стенок. Их используют при монтаже трубопроводов, а также ири изготовлении решетчатых конструкций типа вышек, мачт и башен.
ри проектировании следует учитывать, что стоимость 1 т труб выше, чем стоимость сортового проката, а трубы малого диаметра дороже, чем большого. ГЛАВА 2 СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И РАСЧЕТ ИХ ПРОЧНОСТИ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ $1. Принципы расчета сварных соединений Оценка несущей способности конструкций и соединений производится ио предельным состояниям. Так, согласно СНиПу, строительные конструкции и основания следует рассчитывать на силовые воздействия по методу предельных состояний, ири которых конструкция, основание, здание или сооружение перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям и требованиям при возведении. Предельные состояния подразделяются на две группы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
