هندسة إعداد الانضمام
هندسة القطع المفتوحة
قبل أن يتم الانضمام بين قطعتين من المعادن بشكل كامل في انضمام زاوية مفرد، يجب إعداد حوافها: المقوس: لإنشاء فتحة تملأ بها المعادن المتصالب.
تحدد هندسة هذه الفتحة كل شيء: كمية المعادن المتصالب المطلوبة، عمق الانصهار، قوة الانضمام، ومقدار التشوه في العمل.
المتغيرات الرئيسية لانضمام فتحة V:
- زاوية المقوس: الزاوية المجراة في حافة كل لوح، عادة ما تكون 30 درجة إلى 37.5 درجة لكل طرف.
- زاوية الانضمام الكلية: الزاوية الكلية للفتحة (الطرفين المقوسين معًا). في حالة انضمام V ذي مقوسات متساوية، فإن زاوية الانضمام الكلية هي 60 درجة.
- فتحة الجذع: الفرق بين الجانبين двух اللوحات في أسفل الفتحة، عادة ما تكون 1-3 مم. يسمح هذا الفرق بمرور الأーク إلى الجانب الخلفي.
- وجه الجذع: صغير مستو مستقر يترك في أسفل المقوس، عادة ما يكون 1-2 مم. يمنع هذا الأーク من سريانها عبر الفرق.
أنماط الفتحة
فتحة V، فتحة J، فتحة U
فتحة V هي الأبسط: مقوسات مستقيمة على كل جانب تلتقي في الجذع. سهلة اقتلاع باستخدام المحرقة أو المشتعلة. لكن شكل V الواسع يتطلب الكثير من المعادن المتصالب لملئه: خاصةً في الألواح العظمى.
فتحة J تستبدل المقوس المستقيم بمظهر مملوء بالكرو (شكل J في القطع العرضية). تقلل الكرو من حجم الفتحة بينما يحتفظ بالوصول إلى الجذع. تستخدم في الألواح 1 بوصة وأكثر.
فتحة U تكرو كلا الجانبين (مثل U في القطع العرضية). يتطلب أقل من المعادن المتصالب، ولكن صعوبة في الحفر. تستخدم في الانضمامات الثقيلة القيمة: المحتويات الضغط، الأنابيب النووية.
V واحد مقابل V دبل: في الألواح الخفيفة (حتى حوالي 3/4 بوصة)، يتم المقوس من جانب واحد: V واحد. في الألواح العظمى، يتم المقوس من الجانبين: V دبل (يبدو الشكل في القطع العرضية مثل X). يستخدم V دبل حوالي نصف المعادن المتصالب لـ V واحد في نفس العمق، ويزعم التوازن بين حرارة الانضمام بين الجانبين، مما يقلل من التشوه.
تزداد تكلفة المعادن المتصالب هندسيًا: في انضمام V، منطقة القطع العرضية للفتحة هي تقريبًا مثلث. منطقة المثلث = ½ × قاعدة × ارتفاع. كلما زادت سمك الألواح، تزداد قاعدة وارتفاع، لذا تزداد تكلفة المعادن المتصالب بشكل هندسي وليس خطيًا.
حساب حجم الالتصاق
يتجه صائغ إلى إعداد جهد واحد V على جسمين من سمك 1 بوصة. تم تبييض كل جسم بزاوية 30 درجة من الجانبين (زاوية ملتوية 60 درجة). فتحات الجذع هي 2 مم (حوالي 0.08 بوصة) وطول الوجه الجذري هو 2 مم (0.08 بوصة).
الجدار طوله 12 بوصة.
أرجل، أفواه، ومثلثات
جيوميتريا لتصليع الالتصاق
تصليع الالتصاق يلتحم بين سطحين بزاوية معينة: بشكل عام، جهد T أو جهد تلاقي بزاوية 90 درجة. الشكل العمودي لتصليع الالتصاق هو تقريبًا مثلثة ذو زوايا قائمة.
المتغيرات الرئيسية:
- حجم الرجل: طول كل جانب من جوانب المثلثة التي تلامس الألواح الأساسية. في حالة التصليع المتساوي، كلا الجانبين لديهما نفس الطول.
- سمك العنق: المسافة المثالية من الجذع (الركن الداخلي) إلى الوجه (ال гипوتنوز) من التصليع. في حالة التصليع المتساوي، سمك العنق = رجل × cos(45°) = رجل × 0.707.
سمك العنق هو ما يهم في القوة: هو أضيق القطع عبر التصليع، وهو المكان الذي يحدث الفشل تحت الحمل.
مثال: في حالة التصليع 3/8 بوصة، يكون سمك العنق النظري هو 3/8 × 0.707 = 0.265 بوصة.
الأشكال المخروطية والمنحنية
يُظهر حشوة دائرية مُنحنية من الخارج خارج الحافة المستوية. لديها حديد التسليت أكثر (مادة أكثر) ولكن تُنشِأ تراكز الت tension في أطراف (أين يلتقي الحديد التسليت مع الحديد الأساسي) بسبب التحول الجيومتري المفاجئ.
حشوة دائرية مُنحنية للداخل. لديها حديد التسليت أقل (أخف، أقل تكلفة) وتُنشِأ انتقال جيوتري أكثر سلسًا عند الأطراف: تراكز تension أقل. لكن سمك الصدر أقل من الحساب النظري، لذا قد يكون الحديد التسليت أضعف.
الملف الأفضل هو دائري مُنحني قليلاً: كفاية الصدر للاستمرارية، وأطراف ملساء لتحمل التآكل.
سمك الصدر والحديد التسليت القوة
هندس ميكانيكي يحدد حشوة تسليك بسمك صدر أدنى هو 5 مم في مفصل T.
الانكماش الحراري والانحناء الجيومتري
لماذا الصياغة تسبب الانحناء
تُصاغ الحديد التسليت في درجات حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية. عند تبريد الحديد التسليت، يقلص: ويجعل هذا الانكماش يُجذب الحديد الأساسي المحيط، مما يؤدي إلى انحناء العينة.
أنماط الانحناء الجيومترية متوقعة ومثلثة:
- الانكماش الطولي: يقلص حبيبة الصياغة طوليًا عند التبريد. قد ينكمش حبيبة صياغة طول 10 أقدام 1-3 مم.
- الانكماش العمودي: يُجذب الحدين في مفصل V-butt weld 2-5 مم أكثر من التطابق الأصلي.
- الانحناء المثالي: الجزء العلوي من الصبغة (الجزء الواسع من واجهة V) لديه المزيد من المعادن الصبغة من الجزء الأسفل. المزيد من المعادن يعني المزيد من الانكماش في الجانب العلوي. النتيجة: تصبح الألواح متجهةً لأعلى نحو الصبغة، مما ينتج عنه انحناءة V المثالية. درجة الانحناء تعتمد على هندسة الواجهة & عدد مرات التبديل.
استراتيجيات الوقاية
كل استراتيجية وقاية هندسية:
- ترتيب التبديل الصحيحة: تبديل التبديلات بين الجانبين من جهد ثنائي V لإسقاط قوى الانكماش.
- الانحناء المسبق (التنسيق): قبل الصبغة، انحني الألواح في الاتجاه المعاكس لما ينتظر من الانحناء المثالي. بعد الانكماش الصبغة، تُجذب الألواح مستوية.
- الخطوات الخلفية: بدلاً من الصبغة في تمرين مستمر من اليسار إلى اليمين، الصبغة أجزاء قصيرة في الاتجاه المعاكس. هذا يوزع الحرارة بشكل أكثر توازنًا ويمinish التكامل الانكماش الطولي.
- تخطيط ترتيب الصبغة: في التركيبات المعقدة، الصبغة من مركز الشئ نحو الخارج (ليس من أحد الأطراف إلى الأخرى) لسماح الانكماش بتوزيعه بشكل متساوي.
تنبؤ وتجنب الانحناء
يصنع صائغ تلاصقًا عموديًا لطرف ألوح أساسية مستوية. تتم الصبغة بالانحناء المثالي على كلا الجانبين من الألوح العمودية: صبغة الانحناء المثالية المزدوجة.
إذا صبغوا جانبًا أولاً تمامًا ثم الجانب الآخر، ستتجه الألواح الأساسية لأعلى على الجانب الصبغ أولاً بسبب الانحناء المثالي.
الضبط الهندسي قبل استهداف القوس
التثبيت: ترتيب الجيوم قبل الصياغة
جودة الصياغة تحدد بشكل كبير قبل أن يضرب الصائغ قوساً. التثبيت هو ترتيب الجيوم الهندسي قبل الصياغة، وله تحمل ضيق.
الأبعاد الحرجة للتثبيت:
- فتحة الجذع: الفراغ بين الاثنين في قاع الجيوم. يتم تحديده بضبط ±1 مم في معظم العمل بالكود. إذا كان ضيقاً: لا يمكن أن ينتشر القوس. إذا كان واسعاً: سينزلق المعدن الصائغ.
- الانحناء (الارتفاع المنخفض): عندما لا يكون سطح الاثنين متساوي الارتفاع: يكون أحدهما موزعًا عموديًا عن الآخر. الحد الأقصى المقبول: عادةً 1.5 مم أو 10% من سمك الاطارات، whichever is less.
- الانحناء الزاوي: عندما لا يكون الاثنين في نفس المستوى: يلتقيان بزاوية غير مقصودة. الحد الأقصى: عادةً 5 درجات في معظم العمل بالكود.
كل عيوبها لديها توقيع هندسي
- عدم التغلغل: فتح الجذع ضيقة: لم يتمكن القوس من الوصول إلى الجانب الآخر. النتيجة الهندسية: معدن غير متصالح في القاع، عيب مخفي مثل حفرة.
- الانضغاط الزائد: المعدن الصائغ المبني فوق سطح الاطارات بكمية كبيرة. النتيجة الهندسية: مصدر للضغط في أطراف قمة الصياغة.
- الانزلاق: حفرة مelted في المعدن الأساسي بجانب حافة الصياغة، ولا يتم ملئها بالمعدن الصائغ. النتيجة الهندسية: حافة متسخة مثل حافة الزجاج: تصبح نقطة انطلاق للكسر.
- التنفيس: فقاعات الغاز المحبوسة في المعدن الصائغ. النتيجة الهندسية: كتل صغيرة من الفوضى التي تقلل من سمك الحنجرة الفعالة.
تشخيص العيوب الهندسية
فاحص الصياغة يختبر صياغة V-groove butt weld المكتملة ويجد ما يلي:
1. يرتفع قمة الصياغة 5 مم فوق سطح الاطارة (الحد الأقصى المسموح به هو 3 مم).
2. هناك حفرة عمقها 1 مم على حافة اليسار من الصياغة.
3. يكشف التحليل بالراديو أن هناك سطرًا من المعدن غير متصالح في قاع الجيوم.
الهندسة الصدئ: ملخص
ما تعلمته
الصدأ هندسة تطبق مع عواقب هيكلية:
- هندسة الشكل: ملفات عريضة V، J، U. زاوية الشكل، فتح الشكل، وجه الشكل. حجم الصدأ يتناسب بشكل مربع مع سمك اللافتة: تضاعف السمك يربع الحجم المعدني المطلوب.
- هندسة الملفات: طول الشكل = رأس الشكل × 0.707. الشكل: ليس الرأس: يحدد قوة الصدأ لأنها مسار القص الأدنى من خلال الصدأ. ملفات متماثلة تزيد من المعادن لكنها تؤدي إلى التوتر في أطراف الملفات.
- هندسة التشوه: انكماش طويل، انكماش عمودي، انحراف زاوي. كل طريقة من طرق الوقاية (الانحناء المسبق، التسلسل المتعاكس، الخلفية) هي قياس هندسي لمنع الانزلاق غير المتكافئ.
- تسامح الانسلاخ: فتح الشكل ± 1 مم، فارق الارتفاع ≤ 1.5 مم، انحراف زاوي ≤ 5 درجة. كل عيب في الصدأ لديه توقيع هندسي: الحفر، الفواصل، والخلايا غير المليئة تتركز فيها التوترات.
الهندسة دقيقة لأن عواقب أخطاءها هي إخفاق هيكلي: ميل 1 مم أو انحناء 2 مم يمكن أن يكون الفرق بين مفصل يطول عقودًا ومفصل يكسره تحت دورة حملها الأولى.