怎样挑选适合网架加工的材料?下面来介绍一下。
一、钢材类型
1.低碳钢:如 Q235 钢,它是网架加工中常用的材料之一。Q235 钢具有良好的塑性、韧性和焊接性能,易于加工成型,价格相对较为便宜。在一般的工业与民用建筑网架结构中,如小型展览馆、体育场馆的屋盖网架等,只要受力不是特别复杂,Q235 钢是很好的选择。其屈服强度为 235MPa 左右,能满足大多数常规网架的强度要求。
2.低合金钢:像 Q345 钢,它的强度比 Q235 钢高,屈服强度能达到 345MPa 左右。这种钢材在大跨度、重载的网架结构中应用较为合适。例如在大型飞机库、高铁车站的网架屋盖中,由于其承受的风荷载、雪荷载以及自身结构的重量较大,使用 Q345 钢可以在保证结构安全的前提下,减少钢材的用量,从而降低结构自重。同时,Q345 钢的韧性和焊接性能也较好,能够适应复杂的加工工艺。
二、材料性能要求
1.强度:网架结构在使用过程中要承受多种荷载,包括自重、风荷载、雪荷载等。材料的强度必须满足设计要求,以确保网架在规定的使用年限内安全可靠。在选材时,要根据网架的跨度、高度、所处地区的气象条件等因素来确定所需的钢材强度等级。例如,在强风地区的网架,为了抵抗较大的风吸力,需要选择强度较高的钢材。
2.韧性:韧性好的材料在受到冲击荷载或复杂应力状态时,不容易发生脆性断裂。对于可能遭受地震、强风等动态荷载作用的网架,材料的韧性尤为重要。在一些地震设防烈度较高的地区,网架加工应选用韧性指标满足抗震要求的钢材,这样在地震发生时,钢材能够吸收和耗散能量,保护网架结构的整体稳定性。
3.焊接性能:网架结构大多是通过焊接的方式将各个杆件连接在一起的,所以材料的焊接性能直接影响到网架的加工质量。钢材的含碳量等化学成分对焊接性能有很大影响。例如,含碳量过高的钢材在焊接时容易产生裂纹等缺陷,而低碳钢和低合金钢的焊接性能相对较好,能够保证焊接接头的质量,使网架的连接牢固可靠。
三、材料的规格与尺寸
1.杆件的截面形状和尺寸:网架杆件的截面形状常见的有圆形、方形和矩形等。圆形截面杆件在承受轴向压力时受力性能较好,而且外观较为美观,常用于一些对外观要求较高的网架结构,如艺术展览馆等。方形和矩形截面杆件则在连接节点时更方便,空间利用率较高,在一些多层网架或空间较为紧凑的网架结构中应用较多。杆件的尺寸要根据网架的跨度、荷载等因素来确定,一般通过结构力学计算来得出合适的截面尺寸,以保证杆件能够承受设计荷载。
2.板材的厚度:在网架的节点连接等部位可能会用到钢板,钢板的厚度要根据节点的受力情况来选择。过薄的钢板可能无法承受节点处的拉力、压力或剪力,导致节点失效;而过厚的钢板会增加结构自重和材料成本。例如,在焊接球节点的网架中,焊接球的壁厚要根据球的直径和所连接杆件的内力来确定,一般通过相关的设计规范和计算来选取合适的厚度。
四、材料的质量检验
1.外观检查:对钢材进行外观检查时,要查看钢材表面是否有裂纹、折叠、结疤、分层等缺陷。这些缺陷可能会降低钢材的强度和韧性,影响网架的质量。例如,表面有裂纹的钢材在受力时,裂纹可能会迅速扩展,导致构件断裂。对于有轻微缺陷的钢材,如果经过评估认为不影响使用,也可以在进行适当处理后使用,如对表面的锈蚀进行除锈处理。
2.化学成分检验:通过化学分析的方法检验钢材的化学成分是否符合标准。例如,检查钢材的碳、硅、锰、硫、磷等元素的含量。硫和磷是钢材中的有害元素,含量过高会降低钢材的韧性和焊接性能,所以要严格控制其含量。一般可以采用光谱分析等方法来检验钢材的化学成分。
3.力学性能试验:包括拉伸试验、弯曲试验和冲击试验等。拉伸试验可以测定钢材的屈服强度、抗拉强度和伸长率等指标;弯曲试验可以检验钢材的冷弯性能,判断钢材在加工过程中的变形能力;冲击试验则可以评估钢材的韧性。这些试验通常是在有资质的检测机构进行,只有力学性能指标符合标准的钢材才能用于网架加工。