Какие способы сборки металлоконструкций выбрать: сварка или болтовые соединения. Подробный разбор технологий

Введение

Существует два метода сборки металлоконструкций: с помощью болтов и с помощью сварки. В этой статье мы рассмотрим отличия способов, их преимущества и для каких целей они используются.

Общие сведения о металлоконструкциях

Металлоконструкциями называются любые конструкции, части которых состоят из металлов или их сплавов. Такие металлические конструкции используются в основном в строительстве – металлоконструкциями в таком случае будут называться несущие строительные элементы здания.

Разбираемся какое соединение лучше: сварное или болтовое

Всего есть два вида соединения металлоконструкций:

• Сварное. Такое соединение отличается герметичностью и дешевизной. Однако стоит учесть, что из-за сильного нагрева во время соединения конструкции повышается подверженность материала коррозии.

• Болтовое. По сравнению со «сварным», такую конструкцию после сборки можно легко разобрать. Болты и другие элементы придется периодически заменять или подкручивать. Из недостатков – все элементы должны идеально совпадать друг с другом для обеспечения герметичности.

Сказать точно, какой вид соединения лучше и надежнее, невозможно – все они идеально справляются со своими задачами, если установлены правильно. Выбирать вид соединения исходя из целей постройки металлоконструкции и достаточного опыта в строительстве.

Болтовое соединение металлоконструкций

Болтовое соединение подразумевает собой процесс скрепления частей металлоконструкции путем их скрепления болтами. Так металлическую конструкцию можно разобрать, просто открутив болты. Различают несколько видов болтовых соединений.

Виды болтовых соединений

Бывают как одноболтовые, так и многоболтовые соединения. Но в строительстве такие соединения обычно классифицируют на:

• Несдвигустойчивые. Сила затяжки гайки обычно не учитывается при проектировании, а усилие передается не через трение соединяемых частей. Болты могут использоваться самых разных классов прочности, даже высокопрочные.

• Сдвигоустойчивые, или же фрикционные. Силы передаются посредством трения между частями металлоконструкции, поэтому обязательно принимаются во внимание во время проектирования. Обычно используются высокопрочные болты.

Технология сборки болтовыми соединениями

Сама суть сборки предельно проста: в качестве скрепления конструкций используются болты, шайбы и гайки, которые вставляются в специальные скрепляющие отверстия. Фиксируются болты при помощи гаек, причем затягиваются гайки постепенно, перед этим разворачиваются для соприкосновения с шайбами и только затем аккуратно затягиваются. Причем делать это нужно не по порядку, а хаотично, то есть затягивать гайки равномерно: это обезопасит от обрыва болтов и смещения конструкции. Для качественной установки крепежа используют предельные ключи, которые можно регулировать на конкретную силу затягивания.

Преимущества металлоконструкций на болтах

К преимуществам болтовой сборки металлоконструкции можно отнести:

• Дешевизна;

• Долгий срок эксплуатации;

• Быстрый срок сборки;

• Возможность перестроить конструкцию, просто открутив болты;

Классы прочности крепежных изделий

Каждое крепежное изделие, будь это болт или шайба, при установке должны отвечать нужному кассу прочности – в ином случае крепеж со временем не выдержит нагрузку, а конструкция сломается.

Классы прочности болтов из углеродистых и легированных сталей

Болты производятся либо из углеродистых, либо из легированных сталей. По ГОСТу каждому присваиваются определенные классы. Углеродистая сталь отличается от легированной тем, что она в основном содержит добавки (титан, молибден) и по эксплуатационным характеристикам в принципе лучше: она тверже, плотнее и термоустойчивее легированной.

Для болтов из углеродистой стали соответствуют следующие классы:

• Все от 3.6 до 6.8.

• 8, 9.8. Содержит хром, бром и марганец.

• 10.9. Содержит хром, бром и марганец.

Для болтов из легированных сталей соответствуют следующие классы:

• 10.9. Содержит марганец, бром и хром.

• 12.9. Без добавок.

Классы прочности гаек из углеродистых и легированных сталей

Стандарты прочности по ГОСТ предусмотрены и у гаек:

• Гайки, у которых высота больше или равна 0,8d (d – наружный диаметр резьбы): 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12;

• Гайки, у которых высота больше или равна 0,5d, но меньше 0,8d: 04, 05.

• Гайки, у которых высота меньше 0,5d – требования к прочности не установлены.

Болты и гайки из аустенитных нержавеющих сталей

У болтов и гаек из антикоррозийной стали несколько иной метод разделения на класс прочности:

• 50 – предел прочности на разрыв минимум 500 Н/мм²;

• 70 – предел прочности на разрыв минимум 700 Н/мм²;

• 80 – предел прочности на разрыв минимум 800 Н/мм²;

При этом рядом с классом прочности всегда указывается марка стали (A2 или A4). Например, A4-80. У аустенитных сталей наблюдается меньшая текучесть и выраженные антикоррозийные свойства.

Классы твердости шайб

Важное примечание: как такового класса прочности у шайб нет. Вместо него классы шайб обычно сортируются по твердости, которая в строительстве измеряется в единицах HV. Например:

• Не менее 140 HV для шайб класса точности А;

• Не меньше 100 HV для шайб класса точности C;

Классовый диапазон может варьироваться от 100 до 400 HV

Сравнение классов прочности болтов из углеродистых и нержавеющих сталей

По сравнению с углеродистыми, нержавеющие стали отличаются низкой границей текучести, поэтому их пластичность выше – риск крошения шпилек болта при затяжном усилии минимален. При этом у болтов из углеродистой стали при возникновении большой нагрузки в большинстве случаев крепёж полностью ломается.

Сочетание классов прочности болтов и гаек

При строительстве металлоконструкций важно, чтобы классы прочности болта и гайки совпадали – в таком случае нагрузка на крепеж будет распределяться равномерно. Это спасет конструкцию от развала, вызванного разрушением крепежа.

Сварное соединение металлоконструкций

Виды сварки

Видов сварки существует несколько, но непосредственно для сварки металлоконструкций широко используются два вида:

• Механизированная дуговая. Для скрепления деталей используется сварной шов, образующийся из расплавленного металла. Дугу мастер перемещает самостоятельно. Для предотвращения взаимодействия жидкого металла от кислорода и азота используется защитный газ. Механизированная сварка проста и универсальна, а производить её можно где угодно.

• Автоматическая дуговая. Сварной шов, скрепляющий материалы, появляется за счет автоматического движения электронной проволоки и дуги. Требует наличия специального оборудования, а также проводится в стационарно-цеховых условиях.

Технология сборки с помощью сварки

Технология изготовления сварных металлоконструкций подразумевает собой скрепление частей в единую конструкцию без дальнейшей возможности разборки – все компоненты «намертво» присоединяются друг к другу.

Для скрепления используется традиционная технология: с помощью специального оборудования вручную или автоматически образуется сварочный шов – он и скрепляет части конструкции.

Преимущества сварки металлоконструкций

К преимуществам метода сварки металлоконструкции можно отнести:

• Экономия материала;

• Уменьшение веса в конструкции за счет образования узлов;

• Конструкция обретает правильную форму;

• Низкая вероятность брака и припуски при замене литься сваркой;

Какой из типов соединений лучше

Некоторые путаются: какой вид скрепления металлоконструкции будет подходящим. В целом – нет разницы, ведь оба метода эффективны. Но у каждого метода соединения есть свои нюансы.

В каких случаях предпочтительнее сварка, а в каких болты

Сварные металлоконструкции – это удел профессионалов, ведь неопытный мастер вряд ли сможет сварить металл грамотно. Поэтому для простой и не затратной сборки конструкции идеально подойдут болты – особых знаний иметь не нужно, а монтаж производится просто. При этом срок службы у них будет меньше, а крепеж придется периодически обновлять. Если же скреплять конструкцию будут мастера, то лучшим вариантом будет именно сварка – она надежнее и прочнее.

Как определить самый подходящий вид сборки

Подходящий вид сварки следует определять исходя из того, для каких целей будет использоваться конструкция. Например, если это теплица, то использование болтов – сомнительная идея. Мало того, что они подвергаются коррозии – со временем болты расшатываются под действием ветра и трения, и теплица начнет разрушаться. Тем более болты придется периодически подкручивать или вовсе заменять. При сварке же дополнительных мероприятий не потребуется, и разрушить строение могут разве что стихийные бедствия.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели все методы сборки металлоконструкций, их отличия друг от друга и главные преимущества. Каждый метод хорош по-своему, поэтому выбирать способ следует исходя из бюджета, достаточного опыта и целей строительства.