Курсовая работа по технологии сварки на тему технология изготовления сварного навеса

Сварной навес – это инженерное сооружение, предназначенное для защиты определенной территории от атмосферных осадков (дождь, снег), солнечного излучения и других внешних воздействий. Основной особенностью сварного навеса является то, что его несущий каркас изготавливается путем сварки отдельных элементов из металлопроката.
1. Общие характеристики:
- Назначение: Защита от атмосферных осадков (дождь, снег, град), солнечного излучения, ветра и, в некоторой степени, от механических воздействий.
- Материалы: Основной материал – стальной металлопрокат (труба, уголок, швеллер, профильная труба). Кровельный материал – поликарбонат, профнастил, металлочерепица, реже стекло, тент, дерево.
- Тип соединения: Сварные соединения – основной вид соединения элементов каркаса. Могут применяться болтовые соединения для крепления кровельного материала или соединения сборных элементов.
- Область применения: Частные дома (автомобильные навесы, навесы над террасами, зонами отдыха), коммерческие объекты (навесы над парковками, остановками общественного транспорта, входными группами), промышленные объекты (навесы над складами, технологическим оборудованием).
2. Конструктивные особенности:
- Несущий каркас:
- Опорные столбы: Вертикальные элементы, воспринимающие основную нагрузку от навеса и передающие ее на фундамент.
- Фермы: Несущие конструкции, состоящие из поясов (верхнего и нижнего), раскосов и стоек. Фермы обеспечивают жесткость и прочность навеса, распределяя нагрузку между опорными столбами.
- Обрешетка: Элементы, крепящиеся к фермам и служащие основанием для крепления кровельного материала.
- Фундамент: Обеспечивает устойчивость конструкции к ветровым и другим нагрузкам. Может быть ленточным, столбчатым или представлять собой отдельные бетонные площадки под каждым опорным столбом.
- Кровля: Защитный слой, предохраняющий от атмосферных осадков и солнечного излучения.
3. Преимущества сварных навесов:
- Прочность и надежность: Сварные соединения обеспечивают высокую прочность и жесткость конструкции, что позволяет навесу выдерживать значительные нагрузки (ветровые, снеговые).
- Долговечность: При правильной обработке и покраске металл устойчив к коррозии и воздействию окружающей среды, что обеспечивает длительный срок службы навеса.
- Возможность реализации сложных конструкций: Сварка позволяет создавать навесы любой формы и размера, что дает широкие возможности для дизайна.
- Относительно невысокая стоимость: По сравнению с другими типами навесов (например, деревянными или кирпичными), сварные навесы имеют более низкую стоимость изготовления и монтажа.
- Быстрота изготовления и монтажа: Сварка позволяет быстро соединять элементы конструкции, что сокращает время изготовления и монтажа навеса.
4. Недостатки сварных навесов:
- Необходимость сварочного оборудования и квалифицированного персонала: Для изготовления сварного навеса требуется специальное оборудование и опытные сварщики.
- Требования к защите от коррозии: Металл подвержен коррозии, поэтому требуется тщательная обработка и покраска конструкции.
- Внешний вид: Металлические навесы могут выглядеть менее эстетично, чем навесы из дерева или других материалов, если не уделять должного внимания дизайну и отделке.
- Вес конструкции: Металлические конструкции имеют значительный вес, что требует устройства прочного фундамента.
5. Классификация сварных навесов:
- По форме: Односкатные, двускатные, арочные, купольные, прямые, ломаные.
- По назначению: Автомобильные навесы, навесы над террасами, навесы над зонами отдыха, навесы над входными группами, навесы над бассейнами.
- По типу конструкции: Стационарные (жестко закрепленные на фундаменте), мобильные (переносные).
- По материалу кровли: Поликарбонатные, профнастильные, металлочерепичные, тентовые.
6. Требования к сварным соединениям:
- Прочность: Сварные швы должны обеспечивать прочность, не меньшую, чем прочность соединяемых элементов.
- Герметичность: Сварные швы должны быть герметичными, чтобы предотвратить попадание влаги и коррозию металла.
- Качество: Сварные швы должны быть выполнены аккуратно и без дефектов (трещины, поры, шлаковые включения).
- Контроль качества: Сварные швы должны подвергаться контролю качества (визуальному, ультразвуковому, рентгеновскому) для выявления дефектов.

Рисунок 1 – Сварной навес

Сварные навесы являются надежным и экономичным решением для защиты различных территорий от внешних воздействий. Правильное проектирование, качественное изготовление и монтаж, а также соблюдение требований к сварным соединениям обеспечивают долговечность и безопасность эксплуатации сварного навеса.

1.2 Обоснование выбора материалов для изготовления сварной конструкции

Сталь 12Х18Н10Т (аналог AISI 321) — аустенитная хромоникелевая нержавеющая сталь, легированная титаном. Её химический состав определяет её свойства и поведение при сварке. Основные характеристики свариваемого металла:
Химический состав (в %):
- C (углерод): обычно менее 0.12%, низкое содержание углерода важно для предотвращения образования карбидов хрома при сварке.
- Cr (хром): около 18%, обеспечивает высокую коррозионную стойкость.
- Ni (никель): около 10%, стабилизирует аустенитную структуру.
- Ti (титан): около 0.5%, стабилизатор аустенита, предотвращает образование карбидов хрома, снижает риск образования горячих трещин.
- Mn (марганец), Si (кремний), S (сера), P (фосфор): присутствуют в небольших количествах, их влияние на свариваемость относительно невелико.
Таблица 1 - Химический состав в % стали 12Х18Н10Т (стар. Х18Н10Т)
C Si Ni Mn S P Cr Cu Ti Fe
до 0,12 до 0,8 до 2 9 - 11 до 0,02 до 0,035 17 - 19 до 0,3 0,4-1 ~67

Физико-механические свойства:
- Высокая пластичность и ударная вязкость: обеспечивают хорошую свариваемость и сопротивляемость образованию трещин.
- Высокая коррозионная стойкость: благодаря высокому содержа-нию хрома и никеля.
- Жаростойкость: достаточно высокая жаростойкость.
- Прочность: Достаточная прочность при высоких температурах.
- Склонность к образованию карбидов хрома (сенсибилизация): хотя титан снижает эту склонность, она все же существует при неправильном выборе режима сварки.