Какой металл и какие технологии его обработки используют при изготовлении металлоконструкций

Использование металлоконструкций в строительстве – это удобный и экономичный способ создания конструкций, обладающих высокой прочностью и длительным сроком службы. При производстве МК различного назначения важно учитывать марку металла и способ обработки. Этот материал поможет вам разобраться в теме более подробно.

Что такое металлоконструкции и где они применяются

Металлоконструкции (МК) — термин, которым обозначают конструкции из различных металлов и сплавов. Области применения МК:

• строительство - здания, ангары, склады, теннисные корты, спортивные площадки и т.д.;
• машиностроение: станки, механизмы, устройства, краны;
• конструктивные детали и отделка - заборы, перила, лестницы;
• нефтепереработка - резервуары, газовые резервуары;
• коммунальное строительство - опоры ЛЭП.

Металлоконструкции наиболее широко применяются при возведении быстровозводимых зданий и сооружений. Это связано с простотой монтажа, длительным сроком службы, возможностью разборки конструкции, а также быстрым производством материалов на заводах металлоконструкций.

Из каких материалов изготавливают металлоконструкции

Материал для изготовления МК выбирается в зависимости от назначения конструкции. В основном применяют прокат из углеродистых и низколегированных сталей, титановых и алюминиевых сплавов. Горячекатаная углеродистая сталь является отличной основой для конструкционных подшипников.

Характеристики стали, используемой для стальных конструкций

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

Механические параметры

Механические параметры сталей определяют на основании лабораторных испытаний контрольных образцов. Среди них:

1. Прочность на растяжение: максимальное напряжение, возникающее при растяжении образца до его разрушения.
2. Предел упругости: минимальное напряжение, способствующее удлинению образца, без увеличения параметров нагрузки.
3. Предельное относительное удлинение: длина предела упругости.
4. Ударопрочность – определяет склонность металла к хрупкости и старению, выявляет его динамическую стойкость к пластической деформации.

Механические параметры стали позволяют определить возможность изготовления изделий определенной формы различного назначения.

Технологические параметры

Технологические параметры показывают стойкость металла к ударным и эксплуатационным нагрузкам. После определенных испытаний проводится визуальная оценка целостности и деформации образцов. Металл проверяют на изгиб, переделку, сжатие.

Химические элементы в стали

Химические элементы в стали напрямую влияют на ее свойства. Подробнее см в таблице.

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

Метод литья

Сталь различается по способу литья. Различают следующие виды: мартеновское литье - малопористое, малое содержание вредных примесей; преобразователь - низкая ударопрочность, высокая пористость.

Применение различных марок стали

Стали разных марок отличаются по техническим и механическим параметрам и применяются в разных отраслях промышленности. Пожалуйста, обратитесь к таблице для получения более подробной информации об областях его применения.

Низколегированная сталь имеет более высокую прочность и более дорогая в производстве, поэтому в строительстве она не получила широкого применения. Та же проблема возникает с алюминиевыми и титановыми сплавами, которые обладают прекрасной пластичностью, снижают вес МК, легко обрабатываются под давлением, хорошо свариваются.

Маркировка стали по ГОСТ

Морские котикировку стали проводят по ГОСТ 380-71. Согласно этому документу углеродистая сталь обыкновенного качества подразделяется на:

• в зависимости от назначения группы: А (механические свойства), Б (химический состав), С (механические свойства и химический состав);
• в зависимости от степени раскисления: спокойные (сп), полуспокойные (пс), кипящие (кп);
• нормированные показатели - шесть категорий.

Чаще всего в МК используется сталь СтЗ, обладающая высокими механическими свойствами, оптимальной пластичностью и свариваемостью.

Какие технологии используются в металлообработке

Металлургия представляет собой технологический процесс изменения формы, качеств и размеров стали и сплавов. В производстве используются разные технологии для получения металла с нужными техническими характеристиками.

Какой вид обработки

Вид обработки зависит от твердости металла, его химического состава, механических параметров и назначения будущей детали. Для изменения технических характеристик стали применяют термическую обработку, при необходимости изменения формы заготовки - оборудование, нагнетающее давление, механические методы

Основные методы обработки

В промышленности разработан перечень основных способов обработки металлов, позволяющий создавать конструкции, детали и изделия различного назначения.

Электрическая обработка

Материал обрабатывается на специальных установках под действием электрических зарядов. Технологический процесс осуществляется в несколько этапов:

• на графитовый или латунный электрод подается высокое напряжение;
• наносится на обрабатываемую поверхность;
• искра плавит металл.

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

Механическая обработка

Механическая усилие — наиболее обширный метод обработки металлов, подразделяющийся на несколько видов. Для проведения процесса используется специальное оборудование и инструменты.

Сверление и токарная обработка

Сверление металла осуществляется поэтапно: заготовка крепится к рабочему столу; оборудование вставляется в рабочий инструмент; Оборудование делает в заготовке отверстия нужного диаметра. Выбор точки сверления зависит от характеристик обрабатываемого материала.

Токарная обработка используется для создания цилиндрических и конических деталей. Работа проводится по следующему алгоритму:

• заготовка крепится к подвижному шпинделю;
• шпиндель вращает заготовку;
• мастер-резчик снимает слой металла.

Резцы имеют разную форму для получения заготовки заданного типа. С помощью токарной обработки изготавливают наружную и внутреннюю резьбу.

Шлифование и фрезерование

Фрезерование похоже на точение, только вращательное движение совершается фрезами, а не заготовкой. Таким образом можно создавать зазоры в металле, нарезать резьбу, обрабатывать торцы.

При шлифовании используется специальный абразивный круг, закрепленный на подвижном валу. Приводя заготовку, полируют ее наружный слой. Тип обработки зависит от выбора абразивной фракции. Для глубокой очистки используют крупную, для финишной полировки – мелкую.

Обработка давлением

Лечение давлением осуществляется с помощью специального оборудования и подразделяется на виды. Принято различать следующие методы:

1. Штамповка: обрабатываемая заготовка помещается между пуансоном и матрицей, закрывается выдавливанием отверстия или рельефа.
2. Ковка - заготовку нагревают и с помощью ударных нагрузок изменяют форму детали.

Штамповка может быть холодной или горячей. Второй вариант сопровождается нагревом детали перед укладкой на матрицу.

Химическая обработка

Химическая обработка используется для очистки и нанесения защитного покрытия на металлическую поверхность. Существует несколько методов:

1. Цементация: насыщение металла углеродом.
2. Борирование: насыщение бором.
3. Хромирование: Верхние слои металла покрыты хромом для защиты от коррозии.
4. Азотирование: повышает устойчивость металла к влаге и химическим повреждениям.

При алюминировании поверхность металла покрывается защитным слоем, повышающим прочностные характеристики материала.

Термическая обработка

Термическая обработка применяется для улучшения технических характеристик металла. Процесс происходит поэтапно. Помимо правильного нагрева, заготовка остывает с определенной скоростью.

Отжиг

Нагретый до определенной температуры материал охлаждается в печи. Повышаются показатели пластичности и ковкости, устраняются внутренние напряжения конструкций.

Закалка

Материал нагревают до температуры плавления, выдерживают в таком состоянии стандартное время и быстро охлаждают в воде или масле. В результате повышается твердость металла, снижается вязкость и повышается хрупкость.

Стандартизация

Металлическую заготовку нагревают до температуры на 50 градусов выше критической, выдерживают при нормирующей температуре и охлаждают. Степень нагрева зависит от свойств материала. Процедура проводится для улучшения механических и физических свойств металла.

При изготовлении МК важно правильно рассчитать будущие нагрузки на конструкцию. В зависимости от проекта подбирается определенная марка стали и способ обработки.