Болтовые и сварные соединения являются двумя наиболее распространенными формами сборки в различных механических конструкциях. В данной статье сравниваются и противопоставляются эти два распространенных метода соединения в стальных конструкциях, обобщаются их преимущества и недостатки.
Секции составных стальных элементов, таких как стальные листы или профили, должны быть соединены вместе. Весь сталь конструкция должна быть собрана в единое целое в местах соединения. Поэтому качество и экономичность стальной конструкции напрямую зависят от качества ее соединения.
В прошлом стальные конструкции соединялись с помощью таких методов, как шплинты, болты, заклепки и сварные швы. Однако шплинтовые и заклепочные соединения больше не используются в новых стальных конструкциях, поэтому далее эти методы рассматриваться не будут.
Сварные соединения образуются путем расплавления сварочный пруток и свариваемых деталей с помощью тепла, генерируемого электрической дугой. После охлаждения эти расплавленные части застывают в сварной шов, тем самым объединяя части в единое целое.
Сварные соединения являются основным методом соединения современных стальных конструкций, а ручные дуговая сварка и автоматическая (или полуавтоматическая) сварка под флюсом являются наиболее распространенными методами сварки.
По сравнению с болтовыми соединениями сварные конструкции имеют ряд преимуществ:
(1) Сварные соединения не требуют бурениеБлагодаря этому не происходит ослабления поперечного сечения. Также нет необходимости в дополнительных соединительных элементах, что упрощает конструкцию. В результате сварные соединения позволяют экономить труд и материалы, что ведет к экономической выгоде. Это можно считать его наиболее значимыми преимуществами.
(2) Сварные конструкции обеспечивают хорошую герметичность, высокую жесткость и отличную целостность. Кроме того, некоторые соединения, такие как Y- и T-образные соединения между стальными трубытрудно достичь с помощью болтовых соединений или других методов, поэтому сварка является предпочтительным вариантом.
Сварные соединения имеют следующие недостатки:
(1) На них влияют высокие температуры во время процесс сварки;
(2) Сварные швы часто содержат различные дефекты, и основной металл вблизи сварного шва может стать хрупким, что может привести к концентрации напряжений и увеличению трещин в конструкции;
(3) Благодаря жесткости сварная конструкцияЛокальные трещины могут легко распространиться на всю конструкцию. Как упоминалось ранее, сварные конструкции подвержены низкотемпературной хрупкости;
(4) После сварки неравномерная усадка, вызванная охлаждением, может привести к остаточным сварочным напряжениям в конструкции. Это может привести к преждевременному переходу некоторых секций в пластичное состояние при нагрузке, что снизит устойчивость критических напряжений при сжатии;
(5) После сварки неравномерное расширение и сжатие может вызвать остаточную сварочную деформацию, например, вызвать плоский стальная пластина деформироваться.
Учитывая эти ограничения сварные соединенияПри проектировании, производстве и установке необходимо принять меры, чтобы избежать или уменьшить их негативное воздействие.
Одновременно с этим качество сварных швов должно быть проверено и принято в соответствии с национальным стандартом "Спецификация приемки качества при проектировании стальных конструкций".
Обращая внимание на выбор материалаКонструкция сварного шва, процесс сварки, техника сварщика и усиленный контроль сварного шва могут предотвратить возникновение хрупких разрушений сварного шва.
Болтовые соединения объединяют компоненты с помощью болтов - типа крепеж. Существует два типа болтовых соединений: стандартные болтовые соединения и высокопрочные болтовые соединения.
Болты, используемые в соединениях стальных конструкций, подразделяются на стандартные и высокопрочные. Стандартные болты обычно имеют шестигранную головку и классифицируются как A, B и C.
Болты класса C обычно изготавливаются из стали Q235, которая производится из горячекатаного проката. круглый сталь. Это крупные болты с относительно низкими требованиями к изготовлению отверстий под болты, поэтому они широко используются в стандартных болтовых соединениях.
Стандартные болты классов A и B - это прецизионные болты, требующие более высоких стандартов изготовления как болта, так и отверстия под болт. При установке стандартных болтов обычно используются ручные гаечные ключи, без специального требования к предварительному натяжению болта.
Высокопрочные болты, используемые в стальных конструкциях, имеют особое значение. Они устанавливаются с помощью специально разработанного ключа, обеспечивающего заданное предварительное натяжение в болте и, соответственно, заданное предварительное давление на контактную поверхность соединяемых пластин.
Для достижения необходимой величины предварительного натяжения эти болты должны быть изготовлены из высокопрочной стали.
Хотя стандартные болты классов A и B также изготавливаются из высокопрочной стали, они все равно называются стандартными болтами.
К высокопрочным болтам относятся марки 8.8 и 10.9. Высокопрочные болты изготавливаются из таких материалов, как среднеуглеродистая сталь или легированная стальДля повышения прочности они подвергаются термообработке (закалке и отпуску).
Предел прочности на разрыв (fub) высокопрочных болтов марки 8.8 составляет не менее 800 Н/мм2, при этом предел текучести 0,8. Предел прочности высокопрочных болтов марки 10.9 составляет не менее 1000 Н/мм2, при этом предел текучести коэффициент 0,9.
Болтовым соединениям отдают предпочтение за их экономию времени и труда, простоту необходимого монтажного оборудования и меньшие требования к квалификации строителей по сравнению со сварщиками.
По применению в соединениях стальных конструкций они уступают только сварным соединениям. Болтовые соединения делятся на стандартные болтовые соединения и высокопрочные болтовые соединения.
В зависимости от напряженной ситуации все они подразделяются на три типа: болтовые соединения, устойчивые к сдвигу, болтовые соединения, устойчивые к растяжению, и болтовые соединения, одновременно воспринимающие сдвиг и растяжение.
Болты с крупной резьбой (болты класса C) обычно используются в стандартных болтовых соединениях. Их сопротивление сдвигу зависит от прочности стержня болта на сдвиг и сопротивления стенки отверстия сжатию.
Сопротивление растяжению зависит от сопротивления осевому вытягиванию болта. Болтовые соединения с крупной резьбой, которые обычно используются только во второстепенных компонентах, не испытывающих непосредственных динамических нагрузок, таких как опоры, накладки, стеновые балки, небольшие фермы и съемные конструкции, сопротивляются сдвигу.
И наоборот, благодаря превосходному сопротивлению растяжению, болт широко используется в узловых соединениях на строительных площадках, где он подвергается растяжению.
В обычных болтовых соединениях используются болты с мелкой резьбой (болты класса A и B) благодаря их высокому качеству для соединений с высоким сопротивлением сдвигу.
Однако из-за сложности изготовления болтов, высоких требований к монтажу (диаметр отверстия и диаметр стержня болта почти одинаковы) и дороговизны их часто заменяют высокопрочными болтовыми фрикционными соединениями, которые будут рассмотрены далее.
К высокопрочным болтовым соединениям подшипникового типа предъявляются те же требования, что и к материал болта, преднатяг и установка конструкции как у фрикционных соединений.
Разница в том, что предельная несущая способность основана на преодолении трения, при котором соединенные пластины проскальзывают друг относительно друга, а болт разрушается из-за сдвига и сжатия стенок отверстия.
Поэтому его несущая способность выше, чем у высокопрочных болтовых фрикционных соединений, что позволяет экономить соединительные материалы. Однако применение этого типа соединений ограничено из-за деформации скольжения, возникающей после преодоления трения.
Он предназначен для использования только в конструкциях, которые несут статические нагрузки или косвенно несут динамические нагрузки. Сайт обработка поверхности Требования к контактным поверхностям соединяемых деталей ниже, чем для фрикционных соединений, требуется только удаление масла и плавающей ржавчины.
Характеристики соединений на подшипниках идентичны характеристикам стандартных болтов, но благодаря предварительной нагрузке на вал болта и применению высокопрочной стали характеристики превосходят стандартные болтовые соединения.
Преимущества болтовых соединений: Они отличаются простотой конструкции и легкостью монтажа, что делает их особенно подходящими для сборки на месте.
Они также удобны в разборке, что делает их идеальными для конструкций, которые необходимо собирать и разбирать, а также для временных соединений.
Недостатки болтовых соединений: Они требуют сверления отверстий в пластинах и их совмещения при сборке, что увеличивает объем работы на производстве. Кроме того, при изготовлении требуется более высокая точность.
Отверстия под болты также ослабляют сечение деталей, и соединенные части часто должны перекрывать друг друга или требуют дополнительных вспомогательных соединительных пластин (или угловой стали), что делает конструкцию более сложной и увеличивает расход стали.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 