Tн-трудоемкость изготовления данного элемента конструкций (в общем случае величина Tн зависит от массы элемента и свойств материала);
Cm- удельная оптовая стоимость конструкционного материала (стоимость единицы массы материала данного сортамента);
Mm- масса материала заготовки элемента конструкции;
Cпр-прочная стоимость, не зависищая явно от типа используемого материала (стоимость топлива, стоимость энергии, стоимость воды и т.д. используемых со стороны. Доля этих затрат обычно мала в общем балансе стоимости и в большинстве задач может не учитываться.)
Приведенная формула наглядно раскрывает основные показатели, определяющие стоимость конструктивного элемента, изготовляемого из того или иного материала, тем или иным способом.
Очевидно, что основными критериями, влияющими на эффективность конструкционного материала, являются:
Tн= tн/mэ - удельная трудоемкость изготовления элемента конструкции, т.е трудоемкость, отнесенная к единице массы элемента конструкций.
Критерии Tн-называется также экономическим критерием технологичности материала. Он характеризует влияние физико-механических свойств и условий работы материала на технологические возможности его использования.
Критерии Cm – характеризует совокупные затраты труда, связанные с этапами исследований и разработке материалов, получения и испытания данного материала и его производства. Очевидно, что поиск оптимального выбора материала и процесса изготовления на основе исследования эффективности конструкционного материала согласно критериальному уравнению:
Сэ =Сн ЧКср Чtн +CmЧ (1 + Sотx)=min [руб];
Где Sотx - коэффицент,учитывающий долю отходов материалов при изготовлении элемента конструкции.
Приведенное выше уравнение наглядно показывает определенную роль минимизации независимых критериев и tн и Cm в достижении наибольшей эффективности конструкционного материала. При этом дополнительным резервом является уменьшение доли отходов при использование материалосберегающих и безотходных технологий
Таким образом, при экономической оценке выбора материала, видов его упрочняеющей обработки, обратите внимание на технологичность изготовления конструкции, на условия её эксплуатации. Уясните такие понятия как долговечность, надежность и прочность. Материалоемкость конструкции является одним из важных показателей экономической целесообразности применения данного материала. Изучите основные пути снижения материалоемкости. Одним из этих путей является выбор более рациональных видов сортамента полуфабриката для изготовления конструкции. Сравните и качественно оцените применение в строительстве сортового, листового или гнутого профиля. Оцените применение в строительстве прокатных изделий упрочненных термообработкой. Помните, что экономический эффект от упрочнения в сфере производства может быть получен за счет перехода на более дешевыми материалы, а в сфере эксплуатации – за счет уменьшения требуемого количества запасных деталей,меньших затрат на ремонтные работы и т.д.
Годовой экономический эффект от производства и использования новых сталей и сплавов производится по формуле
Эгод= [З1 У1/У2+ (U`1+ U`2) –Ен (K`2- K `1)/ У2 - З2] N год [руб],
Где У1, У2-удельные расходы соответственно базового и нового предметов труда на единицу продукции, отпускаемой потребителю в натуральных единицах;
U`1,U`2 – затраты на единицу продукции, отпускаемой потребителю при использовании базового и нового предметов труда без учета их стоимости;
K`2, K `1 –капитальные вложения, которые необходимо провести потребителю при использовании им базового и нового труда в расчете на единицу продукции;
N год – годовой объем производства в расчетном году в натуральных единицах;
З1, З2 – цены базового и нового видов материалов.
Годовой экономический эффект от применения упрочняющей термообработки:
Эгод= [Здет1+ (Uдет1 – Uдет2 /P2+Eн - Здет2]A2 [руб],
Где Здет1, Здет2 – приведенные затраты на производство деталей без упрочнения и с упрочнением;
Uдет1, Uдет2 – годовые эксплуатационные издержки, связанные с ремонтом деталей до и после упрочнения;
P2 – доля отчисления от балансовой стоимости на реновацию техники;
Eн – нормативный коэффицент эффективности качественных вложений;
A2 – годовой объем производства новой техники в натуральных единицах.
Вопросы для самопроверки
1.Что понимают под экономической эффективностью?
2.Перечислите основные критерии,определяющие стоимость конструкции.
3.Что такое экономическая целесообразность применения данного вида материала?
4.Приведите и расшифруйте формулу для стоимостной оценки применения вида материала.
5.Что понимают под терминами «долговечность» и «надежность»?
6.От каких факторов зависит материалоемкость конструкции?
7.По каким факторам оцениваются эффективность применения металлического полуфабриката в строительстве?
8 сравните экономическую целесообразность применения упрочненного и неупрочненного проката в строительстве.
9.Напишите и расшифруйте формулу для расчета годового экономического эффекта от внедрения в строительство новых марок стали.
10.Напишите и расшифруйте формулу для расчета годового экономического эффекта от внедрения упрочняющей обработки полуфабриката.
Раздел IX. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Общая характеристика методов обработки металлов давлением. При изучении этого раздела необходимо уяснить, что подавляющее количество строительных профилей изготавливается при помощи прокатки. В меньшей степени в строительстве применяются металлические изделия, получаемые при помощи прессования или волочения. Изучая виды обработки металлов давлением, следует обратить особое внимание на технологические возможности и области их применения. Следует помнить, что пластическое деформирование металла дает возможность получить готовые изделия или полуфабрикат с высокой производительность, малыми отходами, а в отдельных случаях даже с повышенными механическими свойствами.
Вопросы для самопроверки.
1.Перечислите основные виды строительных профилей, получаемых при помощи прокатки, прессования или волочения.
2.Сравните технологические возможности прокатки или прессования для производства строительных профилей.
3.Почему пластическое деформирование дает возможность получения изделий с меньшими отходами и высокой производительностью?
Физические основы обработки давлением. Обработка давлениемвсеми методами происходит за счет пластической деформации, в основе которой лежит способность металла подвергаться пластическому формообразованию. Поэтому обратите внимание на понятие «пластичность металла» и изучите основные факторы, влияющие на пластичность. Одним из основных факторов, оказывающих большое влияние на пластичность является схема напряженного состояния. Сравните и разберитесь в особенностях холодной и горячей обработки давлением. Известно, что нагрев металла перед обработкой давлением производят с целью повышения его пластичности и уменьшения сопротивления деформированию. Каждый металл или сплав перед обработкой давлением следует нагреть до определенной температуры, превышение которой ведет к образованию брака.
Вопросы для самопроверки.
1.Что такое пластичность?
2.Перечислите основные факторы, влияющие на пластичность и сопротивление деформированию.
3.Чем отличаются холодная и горячая обработка давлением?
4.Для каких целей нагревают металл перед обработкой давлением?
5.Чем ограничивается верхний температурный предел нагрева металла перед обработкой давлением.
6. Чем ограничивается нижний температурный предел нагрева металла, при котором следует оканчивать обработку давлением?
7.Перечислите основные виды нагревательных устройств.
8.Суть экологических проблем, возникающих при эксплуатации нагревательных устройств.
Получение строительных профилей и листа. Существуют различные способы получения строительных профилей и листа.
Прокатка и прессование.
Прокатка - один из самых распространенных видов обработки металлов давлением. При прокатке металл деформируется в горячем или холодном состоянии вращающимися валками, конфигурация и взаимное расположение которых может быть различным. Различают три схемы прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую.
При наиболее распространенной продольной прокатке в очаге деформации происходит обжатие металла по высоте, уширение и вытяжка. Величина деформации за проход ограничивается условием захвата металла валками, которое обеспечивается наличием трения между валками и прокатываемой заготовкой.
Инструмент прокатки – гладкие и калиброванные валки; оборудование- прокатные станы, устройство которых определяются прокатываемой на них продукцией.
Исходной заготовкой при прокате являются слитки.
Продукцию прокатки (прокат) обычно подразделяют на четыре основные группы. Наибольшая доля приходится на группу листового проката. Группу сортового проката составляют профили простой и сложной – фасонной формы. Прокатанные трубы разделяют на бесшовные и сварные. К специальным видам проката относят прокат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется, а также изделия законченной формы (колеса, кольца и т.д.).
Прокат используют в качестве заготовок в кузнечно-штамповочном производстве при изготовлении деталей механической обработкой и при создании сварных конструкций. Поэтому сортаменту основных групп проката следует уделить особое внимание.
Для получения из проката профилей небольших размеров (до тысячных долей миллиметра), с высокой точностью и малой шероховатостью применяют волочение, осуществляемое, как правило, в холодном состоянии. Рассматривая схему деформирования металла при волочении, надо отметить, что в очаге деформации металл испытывает значительные растягивающие напряжения, тем большие, чем больше усиления волочения. Чтобы это усилие не превысило допустимой величины, ведущей к обрыву изделия, ограничивают обжатия за одни проход, принимают меры для уменьшения трения между металлом и инструментом и вводят промежуточный отжиг, поскольку при холодном волочении металл упрочняется.