Какой металл и какие технологии его обработки используют при изготовлении металлоконструкций

Применение металлоконструкций в строительство — удобный и экономичный способ создания сооружений, обладающих высокой прочностью и долгим сроком эксплуатации. В производстве МК разного назначения важно учитывать марку металла и способ его обработки. Подробнее разобраться в теме поможет этот материал.

Что такое металлоконструкции и где они применяются

Металлоконструкции (МК)—термин обозначающий конструкции, произведенные из различных металлов и сплавов. Сферы применения МК:

  • строительство — здания, ангары, склады, теннисные корты, спортивные площадки и т.д.;

  • машиностроение — станки, механизмы, аппараты, краны;

  • отделочные и конструкционные детали — заборы, ограждения, лестницы;

  • нефтепереработка — резервуары, газгольдеры;

  • коммунальное строительство — опоры линий электропередач.

Наибольшее распространение металлоконструкции получили в строительстве быстро возводимых зданий и сооружений. Это объясняется легкостью монтажа, долгим сроком эксплуатации, возможностью демонтировать строение, а также быстрым производством материалов на заводах металлоконструкций.

Из каких материалов изготавливаются металлоконструкции

Материал для изготовления МК выбирается в зависимости от назначения конструкции. В основном это прокатные углеродистые и низколегированные стали, встречается применение титановых и алюминиевых сплавов. Горячекатаная углеродистая сталь служит отличной основой для опорных частей конструкции.

Особенности стали, используемой для металлоконструкций

Стали, из которых изготавливают МК, отличаются по ряду параметров. Каждая марка имеет свои особенности эксплуатации и технические характеристики.

Механические параметры

Механические параметры сталей определяются на основание лабораторных испытаний контрольных образцов. Среди них выделяют:

  1. Предел прочности — максимальное напряжения, возникающее при растягивании образца, до его разрушения.

  2. Предел текучести — минимальное напряжение, способствующее удлинению образца, без увеличения параметров нагрузки.

  3. Относительное предельное удлинение — длина площадки текучести.

  4. Ударная вязкость — определяет подверженность металла к хрупкости и старению, выявляет его динамическое сопротивление при пластических деформациях.

Механические параметры стали позволяют определить возможность изготовления деталей определенной формы для разных сфер применения.

Технологические параметры

Технологические параметры показывают стойкость металла к ударным и эксплуатационным нагрузкам. Проводится визуальная оценка образцов на целостность и деформацию после определенных испытаний. Металл проверяют на изгиб, осадку, сжатие.

Химические элементы в составе стали

Химические элементы в составе стали напрямую влияют на ее свойства. Более подробная информация приведена в таблице.

Элемент Содержание Свойства

Углерод до 0,35% Повышает прочность, снижает параметры пластичности, свариваемости и ударной вязкости.

Марганец 0,8%—1% Повышает параметр прочности на растяжение, текучесть, не меньшая пластичность.

Кремний 0,32%—1,1% Увеличивает предел прочности и текучести, снижает вязкость, ухудшает свариваемость.

Сера более 0,06% Предотвращает ломкость, хрупкость при воздействии высоких температур, увеличивает прочность изделия.

Фосфор не более 0,08% В больших концентрациях увеличивает хладколомкость стали.

Азот не более 0,015 % При повышении содержания приводит к хрупкости металла.

Хром и никель не более 0,9% Уменьшает пластичность в больших концентрациях

Медь до 0,65 % Увеличивает прочность и устойчивости к коррозии

Присутствие определенных концентраций элементов влияет на марку стали, способ ее обработки и использования.

Способ выплавки

Сталь отличается по способу выплавки. Выделяют следующие типы: мартеновская выплавка — невысокая пористость, низкое содержание вредных примесей; конверторная — низкая ударная вязкость, высокая пористость.

Низколегированная сталь обладает более высокой прочностью и дорогим производством, поэтому используется в строительстве не так широко. Та же проблема у алюминиевых и титановых сплавов, которые имеют отличную пластичность, уменьшают вес МК, легко поддаются обработке под давлением, хорошо свариваются.

Маркировка стали по ГОСТу

Маркировка сталей проходит по ГОСТ 380 —71. Согласно этому документу углеродистая сталь обычного качества делится:

  • в зависимости от назначения на группы — А (механические свойства), Б (химический состав), В (механические свойства и химический состав);

  • по степени раскисленности — спокойные (сп), полуспокойные (пс), кипящие (кп);

  • нормируемые показатели — шесть категорий.

Чаще всего в МК используют сталь СтЗ, обладающую высокими механическими свойствами, оптимальной пластичностью и свариваемостью.

Какие технологии применяются при обработке металла

Металлообработка — это технологический процесс изменения формы, качеств и размеров стали и сплавов. В производстве применяют разные технологии для получения металл с нужными техническими характеристиками.

От чего зависит тип обработки

Тип обработки зависит от твердости металла, его химического состава, механических параметров, назначения будущей детали. Чтобы изменить технические характеристики стали, используют термическую обработку, если нужно поменять форму заготовки — оборудование, нагнетающее давления, механические способы

Основные способы обработки

В промышленности разработан список основных способов обработки металла, позволяющий создавать конструкции, детали и изделия разного назначения.

Электрическая обработка

Материал обрабатывается с помощью специальных установок под воздействием электрических зарядов. Технологический процесс осуществляется в несколько этапов:

  • на графитовый или латунный электрод подается высокое напряжение;

  • его подводят к обрабатываемой поверхности;

  • искра расплавляет металл.

Для предотвращения разлетания частиц, пространство между электродом и металлом смазывают специальным маслом.

Механическая обработка

Механическая усилие — самый обширный способ обработки металла, разделяющийся на несколько видов. Для осуществления процесса применяется специальное оборудование и инструменты.

Сверление и точение

Сверление металла проходит поэтапно: заготовка крепиться на рабочий стол; в рабочий инструмент вставляется оснастка; оснастка проделывает в заготовке отверстия нужного диаметра. Выбор наконечника сверла зависит от характеристик обрабатываемого материала.

Точение используют для создания деталей цилиндрической и конусовидной формы. Работы ведутся по следующему алгоритму:

  • заготовку крепят к подвижному шпинделю;

  • шпиндель раскручивает заготовку;

  • мастер резцами снимает слой металла.

Резцы имеют различную форму для получения заготовке обозначенного вида. С помощью точению делают наружную и внутреннюю резьбу.

Шлифование и фрезерование

Фрезерование сходно с точением, только вращательное движение осуществляется резцами, а не заготовкой. Таким образом можно создавать углубления в металле, резьбу, обрабатывать торцы.

В шлифование используют специальный абразивный круг, фиксируемый на подвижном валу. При поднесении заготовки, ее наружный слой шлифуется. Тип обработки зависит от выбора фракции абразива. Для глубокого очищения используют — крупную, для финишной шлифовки — мелкую.

Обработка давлением

Обработка давлением проходит с помощью специального оборудования и разделяется по типам. Принято выделять следующие способы:

  1. Штамповка — обрабатываемая заготовка помещается между пуансоном и матрицей, закрывается с выдавливанием отверстия или рельефа.

  2. Ковка — заготовку нагревают и с помощью ударных нагрузок меняют форму детали.

Штамповка может быть холодной и горячей. Второй вариант сопровождается нагреванием детали перед помещением на матрицу.

Химическая обработка

Химическая обработка применяется для очищения и нанесения защитного покрытия на поверхность металла. Выделяют несколько методов:

  1. Цементация — насыщение металла углеродом.

  2. Борирование — насыщение бором.

  3. Хромирование — верхние слои металла обрабатываются хромом для устойчивости к коррозии.

  4. Азотирование — увеличивается устойчивость металла к воздействию влаги и химическим повреждениям.

При алюминирование поверхность металла покрывается защитным слоем, увеличивающим прочностные характеристики материала.

Термообработка

Термическая обработка применяется для улучшения технических характеристик металла. Процесс проходит поэтапно. Кроме правильного нагрева, осуществляется охлаждение заготовки с определенной скоростью.

Отжиг

Разогретый до определенной температуры материал остужается в печи. Повышаются показатели пластичности и ковкости, снимается внутренне напряжения структур.

Закалка

Материал разогревают до температуры плавления, выдерживают в таком состояние нормированный временной промежуток, быстро охлаждают в воде или масле. В результате повышается твердость металла, снижается вязкость, увеличивается хрупкость.

Нормализация

Металлическую заготовку нагревают до температуры на 50 градусов выше критической, выдерживают при температуре нормализации, охлаждают. Градус нагрева зависит от свойств материала. Процедуру проводят для улучшения механических и физических свойств металла.

При изготовлении МК важно правильно рассчитать будущие нагрузки на конструкцию. Исходя из проекта выбирается определенная марка стали и способ ее обработки.

FavoriteLoadingДобавить в закладки
Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Home-ideas.ru