1.3 Сварные соединения

Производство сварных металлоконструкций осуществляется путем сварки готовых элементов. Сваркой называется процесс получения неразъемных монолитных соединений металлов и сплавов путем термического оплавления свариваемых деталей. По этому принципу происходит как возведение массивных металлических несущих свариваемых каркасов производственных зданий, ангаров и мостов, так и производство изделий для бытового строительства – элементов заборов, ворот, оконных решеток. При этом возможно соединение разнородных деталей, различных сплавов и металлов, различной толщины и формы, что улучшает технологичность соединения.

Под самим сварным соединением понимают непосредственно шов, состоящий из литых основного и дополнительных металлов, зона термического влияния, в которой металл не оплавляется, но в результате нагрева претерпевает изменения структуры, и нетронутый металл (рис 5).

Рис.5. Сварное соединение. 1- сварной шов, 2 – зона термического влияния, 3 – нетронутый металл.

При этом, стоит отметить, что сварка целесообразно лишь в металлах и сплавах, характеризуемых хорошей свариваемостью. То есть, возможность образования шва без трещин и без нарушения пластичности металла в околошовной зоне. Металл при этом не должен переходить в хрупкое состояние, что важно для сварки конструкций, эксплуатируемых в условиях низких температур. Так же, для некоторых легированных сталей, это требование означает сохранение коррозионных и прочностных свойств металла в сварном соединении.

Преимущества и недостатки

Сварные металлоконструкции производят не только из тяжелой стали, но и из различных легковесных сплавов, что позволяет значительно расширить как их ассортимент, так и области строительства, в которых свариваемые металлоконструкции могут найти себе применение. Применение сварки для соединения элементов в единый комплекс определяет основные преимущества использования металлоконструкций в строительстве, к которым относятся:

- экономия металла за счет полного использования материала в конечном итоге существенно снижает себестоимость готового изделия;

- возможность проведения работ по специальным проектам в полном соответствии всем технологическим требованиям;

- значительное снижение трудозатрат при монтаже по сравнению с конструкциями из кованных или литых изделий;

- уменьшение веса за счет отсутствия соединительных элементов.

Изготавливают сварные металлоконструкции из металла, который поставляется в виде разнообразных профилей – прокатных, гнутых, гнутых сварных, фасонных, трубных и периодических, а также в виде листов и рулонов.

К недостаткам данного способа соединения можно отнести то, что при нем происходит нагрев и расплавка металла. При этом происходит деформация металла и возникает поле остаточных напряжений. Пример деформаций показан на рис. 6.

Рис.6. Деформации сварного соединения

Этих явлений можно избежать при проведении следующих мероприятий на этапе проектирования конструкции и во время её монтажа:

- учет возможности деформаций при назначении размеров готовой конструкции;

- не рекомендуется использовать в сварных конструкция стали с плохой свариваемостью;

- более целесообразна, для избегания деформаций, Х-образная разделка кромок и двухсторонний провар, нежели V-образная разделка кромок и односторонний провар;

- возможна предварительная деформация конструкций, а так же укладка и фиксация деталей во время сварки;

Для устранения остаточных напряжений в соединении возможны следующие мероприятия:

- механическая обработка соединения после сварки, нерекомендуется всвязи с тем, что после нее падает прочность соединения;

- термообработка.