金属构件
金属材料工程构件设计方案
金属材料工程构件设计方案1. 前言金属材料在工程设计中起着重要的作用，其强度、耐磨性、导热性等性能使其成为各种工程构件的理想材料之一。
本文将就金属材料工程构件的设计方案进行详细讨论，包括设计目标、材料选择、结构设计等方面。
2. 设计目标在设计金属材料工程构件时，首先需要确定设计目标，包括构件的功能、使用环境、使用寿命等方面。
例如，如果设计的是用于汽车发动机的零部件，其设计目标可能是要求具有较高的强度、耐磨性和耐高温性能；如果设计的是用于船舶的螺旋桨，其设计目标可能是要求具有较高的耐腐蚀性和耐疲劳性能。
在确定了设计目标之后，才能进一步进行材料选择和结构设计。
3. 材料选择金属材料的选择是金属构件设计的关键环节，不同的材料具有不同的力学性能、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性等特点，需要根据具体的设计目标进行选择。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、镍、钛等，它们的力学性能和耐磨性能各有优劣，需要根据具体的设计要求进行选择。
另外，在进行材料选择时，还需要考虑到材料的可加工性、可焊性、成本等因素，以及对环境的影响，选择尽可能环保的材料。
4. 结构设计金属构件的结构设计是设计的另一个关键环节，其目的是在满足设计目标的前提下，最大限度地发挥材料的性能。
在进行结构设计时，需要考虑构件的形状、尺寸、壁厚、连接方式等因素。
例如，对于受拉力作用的构件，需要合理设计构件的截面形状和尺寸，使其能够承受足够的拉伸强度；对于受弯曲力作用的构件，需要采用适当的加强措施，以提高其抗弯强度。
此外，还需要进行有限元分析等工艺仿真，以预测构件在使用过程中可能出现的应力、变形等情况，以便在设计中进行合理的优化。
5. 加工工艺金属构件设计完成后，还需要考虑到实际的加工工艺。
在进行加工工艺选择时，需要考虑到材料的可加工性、构件的形状、尺寸等因素，以及加工过程可能产生的残余应力、变形等问题。
在进行加工工艺选择时，通常需要进行样品试制和工艺验证，以确保所选择的加工工艺能够满足构件的设计要求。
一类二类三类金属构件的划分
一类二类三类金属构件的划分
根据传导热或电性能、化学性质、力学性质等不同特性，一般可以将金属构件分为以下三类：
一类金属构件：指具有优异导电、导热、耐腐蚀等特性的金属构件，如铜、铝、铁等。
这类金属构件通常用于需要强调导电、导热、腐蚀性能或要求机械强度较高的场合，如电器、冶金、化工等领域。
二类金属构件：指具有耐高温、耐腐蚀、高强度等特点的金属构件，如钛、镍、钢等。
这类金属构件适用于高温、高压、耐腐蚀的环境下，如航空、航天、石油化工等领域。
三类金属构件：指具有良好的加工易形性能、成本较低等特点的金属构件，如锌、铅、镁等。
这类金属构件适用于制造各种金属零件和设备，如汽车、家电、机械等领域。
金属构件
【例3】某工程钢屋架如图所示。计算钢屋架工程量， 】某工程钢屋架如图所示。计算钢屋架工程量， 确定定量=3.40×2×2×7.398=100.61kg 下弦质量=5.60×2× 1.58=17.70kg 立杆质量=1.70 × 3.77=6.41kg 斜撑质量=1.50×2 ×2 X 3.77=22.62kg ①号连接板质量=0.7 ×0.5 ×2×62.80=43.96kg ②号连接板质量=0.5×0.45 × 62.80=14.13kg ③号连接板质量=0.4 × 0.3×62.80=7.54kg 檩托质量=0.14 ×12 ×3.77=6.33kg 屋架工程量 =100.61+17.70+6.41+22.62+43.96+14.13+7.54+6.33 =219.30kg • 轻钢屋架制作 套01060001 • 轻钢屋架安装 套01060002 • 钢屋架、钢托架制作平台摊销 01060134 • • • • • • • • • •
建筑工程计量与计价》 《建筑工程计量与计价》
——金属构件工程
教 学 目 标：
掌握金属结构构件制作工程量计算及定额应用
重点： 重点：金属结构构件工程量计算规则的理解 与掌握 难点： 难点：对规则的理解运用到具体工程进行工 程量的计量与计价
一、说明
本章包括金属构件的制作、安装、运输等子目， 适用于现场、企业附属加工厂制作的构件。
二、工程量计算规则 1、金属结构制作、安装、运输工程量，按 设计图示尺寸以质量计算。不扣除孔眼、切边、 切肢的质量，焊条、铆钉、螺栓等不另增加质量。 不规则或多边形钢板，以其外接矩形面积乘以厚 度乘以单位理论质量计算。
【 例 1】 某工程空 腹钢柱如 图所示， 图所示， 共20根。 根 计算工程 量，确定 定额项目 。
金属结构的连接
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加工精制而 成。表面光滑，尺寸准确，螺杆直径与螺栓孔径相同，但螺杆 直径仅允许负公差，螺栓孔直径仅允许正公差，对成孔质量要 求高。由于有较高的精度，因而受剪性能好。 2、普通螺栓连接 普通螺栓连接的连接件包括螺栓杆、螺母和垫圈。普通螺 栓用普通碳素结构钢或低合金结构钢制成；分粗制螺栓和精制 螺栓两种。普通螺栓连接按受力情况可分为抗剪连接和抗拉连 接，也有同时抗剪和抗拉的。抗剪连接又有单面受剪和双面受 剪以及多面受剪等不同情况。
图3.35普通螺栓抗剪连接通
图3.36 普通螺栓抗拉连接
三、高强度螺栓连接 高强度螺栓连接件亦由螺栓杆、螺母和垫圈组成。由强 度较高的钢（如20锰钛硼、40硼、45号钢）经过热处理制成。 高强度螺栓连接用特殊扳手拧紧高强度螺栓，对其施加规定 的预拉力。高强度螺栓抗剪连接按其传力方式分为摩擦型和 • 剪压型（或称承压型）两类。 高强度螺栓、螺母和垫圈材料应符合GB/T 1231-2006 《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条 件》或GB/T 3633-1995《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副 技术条件》的规定。
角焊缝的构造 1、角焊缝的形式和强度 角焊缝（fillet welds）是最常用的焊缝。角焊缝按其与作用力的关系 可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与作用 力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。 2、角焊缝的构造要求 《GB3811—2008起重机设计规范》5.9.2角焊缝中的要求有如下几点： 焊脚尺寸，焊缝形状，焊缝的计算长度。 （1)焊脚尺寸 为避免烧穿较薄的焊件，减少焊接应力和焊接变形，角焊缝的焊脚 尺寸不宜太大；同时不宜太小，以保证焊缝的最小承载能力，并防止焊缝 因冷却过快而产生裂纹。
螺栓的代号用字母M与公称直径的毫米数表示，如M16、 M18等，常用的螺栓是M16，M20和M24。 C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。由于螺栓表面粗 糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻模钻成的孔（Ⅱ 类孔）。螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5～3mm。对于采用 C级螺栓的连接，由于螺杆与栓孔之间有较大的间隙，受剪力 作用时，将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。但安装方 便，且能有效地传递拉力，故一般可用于沿螺栓杆轴受拉的连 接中，以及次要结构的抗剪连接或安装时的临时固定。
金属结构工程
6.涉及到钢轨道时套用安装定额。 6.涉及到钢轨道时套用安装定额。 涉及到钢轨道时套用安装定额 7.箱型和 箱型和H 7.箱型和H型钢构件适用于钢板焊接成型的钢构件半 成品加工件。 成品加工件。 8.对于一般钢结构材料损耗系数按1.06计算 对于一般钢结构材料损耗系数按1.06计算。 8.对于一般钢结构材料损耗系数按1.06计算。 9.本定额子目 制作）包括无损检测费用。 本定额子目（ 9.本定额子目（制作）包括无损检测费用。 10.对于加工小型型钢 角钢、槽钢等）构件、 对于加工小型型钢（ 10.对于加工小型型钢（角钢、槽钢等）构件、铁栏 杆等不适用本定额。 杆等不适用本定额。 11.对于小型零星铁件 套用土建铁件定额子目。 对于小型零星铁件， 11.对于小型零星铁件，套用土建铁件定额子目。 12.对于钢煤斗及异形钢结构 材料损耗系数按1.20 对于钢煤斗及异形钢结构， 12.对于钢煤斗及异形钢结构，材料损耗系数按1.20 计算。 计算。 13.金属构件制作项目中其他材料及机械见附表 13.金属构件制作项目中其他材料及机械见附表。
2）金属构件运输 金属构件运输 3）金属构件安装 金属结构运输及安装工程量同金属结构制作工程 量。
[例] 某金属构件为多边形钢板，如图所示。A与C之对角线
1300mm，E垂直宽度为1000mm，求钢板工程量。
解：以对角线与其垂直宽度之积得 钢板面积=1.3×1.0=1.3m2
说
明
一、金属结构制作 1.本定额适用于现场钢构件加工制作 本定额适用于现场钢构件加工制作， 1.本定额适用于现场钢构件加工制作，也适用于在 专业加工厂加工制作的钢工件。 专业加工厂加工制作的钢工件。 2.本定额钢构件的制作 均按焊接编制。 本定额钢构件的制作， 2.本定额钢构件的制作，均按焊接编制。 3.本定额除特殊注明外 均包括现场内（工厂内） 本定额除特殊注明外， 3.本定额除特殊注明外，均包括现场内（工厂内） 的材料运输、号料、加工、喷砂、除绣， 的材料运输、号料、加工、喷砂、除绣，组装及 成品堆放等全部工序。 成品堆放等全部工序。 4.本定额构件的制作过程中 本定额构件的制作过程中， 4.本定额构件的制作过程中，均已包括了一遍防锈 漆及工厂内构件拼装中所需螺栓的工料。 漆及工厂内构件拼装中所需螺栓的工料。 5.钢系杆、钢筋混凝土组合屋架钢拉杆按屋架钢支 5.钢系杆、钢筋混凝土组合屋架钢拉杆按屋架钢支 撑套用。
第三章金属构件常见失效形式及其
第三章金属构件常见失效形式及其金属构件在使用过程中常常会发生各种失效，导致工件不能正常工作或失去使用价值。
常见的金属构件失效形式包括疲劳失效、蠕变失效、腐蚀失效、磨损失效和断裂失效等。
下面将对这些失效形式进行详细介绍。
疲劳失效是金属构件在经过多次循环加载下，由于应力集中、存在缺陷或工作环境存在震动等因素造成的失效。
这种失效形式往往是逐渐积累的，表现为构件出现裂纹，并逐渐扩展至断裂。
疲劳失效可以发生在各种工件上，如弯曲构件、轴类构件等。
为了防止疲劳失效，可以通过增加构件的强度、改变工作环境或提高构件的表面光洁度来减少应力集中。
蠕变失效是金属在高温和持续加载下的失效，主要表现为构件的材料发生塑性变形，导致尺寸增大、变形失效或破坏。
蠕变失效常见于高温合金构件、锅炉管道等工作在高温环境下的设备。
为了防止蠕变失效，可以通过提高材料的抗蠕变能力、降低工作温度或减少加载应力等措施来防止。
腐蚀失效是金属在化学环境中和电化学作用的影响下逐渐腐蚀产生的失效。
腐蚀失效可以表现为构件的表面出现腐蚀坑、腐蚀皮膜等，导致金属的强度和刚度降低，最终导致构件失效。
腐蚀失效在大气中、水中、酸碱溶液中等多种环境下都会发生。
为了防止腐蚀失效，可以通过材料的表面处理、涂层保护、选择抗腐蚀材料等措施来减少腐蚀的发生。
磨损失效是金属构件在与其他构件摩擦和磨擦过程中逐渐损耗，最终导致表面的粗糙度增加、尺寸的减小和形状的改变。
磨损失效常见于轴承、齿轮、刀具等工作在高速、高负荷和高温环境下的设备。
为了防止磨损失效，可以通过润滑剂的使用、提高表面硬度、减少工作条件下的振动和冲击等措施来减少磨损。
断裂失效是金属构件在受到应力超限或存在明显缺陷的情况下，由于应力集中、承受能力不足等原因导致的突然破裂。
断裂失效常见于焊接接头、薄壁结构等，造成的后果往往是灾难性的。
为了防止断裂失效，可以通过增加构件的强度、改善焊接质量、增加材料的韧性等措施来提高构件的承载能力。
金属构件加工工艺
金属构件加工工艺
1. 切削加工：切削加工是利用刀具对金属材料进行切削、铣削和钻孔等操作。
常见的切削机床包括车床、铣床和钻床等。
通过切削加工，可以得到具有精确尺寸和表面质量的金属构件。
2. 成形加工：成形加工是指将金属材料通过压力使其发生塑性变形的加工过程。
其中，常见的成形加工方法包括锻造、冲压和深冲等。
通过成形加工，可以得到复杂形状的金属构件。
3. 焊接加工：焊接加工是将两个或更多金属构件通过加热或加压等方法连接在一起的加工过程。
常见的焊接方法包括电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
通过焊接加工，可以实现金属构件的连接和修复。
4. 热处理：热处理是指将金属构件加热到一定温度并进行冷却处理的加工过程。
常见的热处理方法包括淬火、回火和退火等。
通过热处理，可以改变金属构件的结构和性能。
金属构件加工工艺在制造业中起着重要的作用。
各种工艺方法
的选择和应用将直接影响到金属构件的质量和成本。
因此，为了确
保金属构件的加工质量，需要根据具体情况选择合适的加工工艺，
并在操作过程中严格控制各个环节。
以上是关于金属构件加工工艺的简要介绍，希望对您有所帮助。
> 注：以上内容只是对金属构件加工工艺的简要介绍，具体的
加工工艺还需要根据实际情况进行选择和应用。
金属构件安装步骤
金属构件安装步骤
本工程金属工程以小五金安装、栏杆扶手安装等为主。
1、门锁、铰链
（1）门铰链：铰链上面一片的顶缘应距门樘槽口的边缘15cm，下面一片的底缘应距完成地面25cm，如有三片铰链时，中间一片应装配于上下两片间距的中央；
（2）台柜门铰链、门止、拉手：装配位置由设计人员指定；
（3）门锁：除另有规定外，锁把手的中心应距完成地面的1m；
2、装配五金
（1）所有的五金的装配应严格遵守出品厂家说明书的规定施工，装配五金时，如用木螺丝紧固者，应先用木钻将各种螺丝本身长度的一般深度，再将螺丝旋入，无论如何不得用钉锤将螺丝直接钉入。
（2）凡装配五金，有需要使用样板，以便装配准备时，施工人员应随时提供该样板可用金属或木制，使用应经业主认可。
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施工单位：
建设
（监理）
单位：
构件装质量符合要求
项次
基本项目
质量标准
检验记录
质量等级
合格
优良
合格
优良
1
构件和和仪运行情况
在最大压力下运行一个灌水周期，设备运转正常，无明显漏水现象。
在最大压力下运行，设备操作灵活,运转正常，无腐蚀和漏水现象。
2
施肥罐冲洗
冲洗施肥（药）罐的废水未经处理不得排水原水源中。
评定意见
单元工程质量等级
保证项目全部符合要求，基本项目检查2项，全部合格，其中
金属构件、仪表安装单位工程质量评定表
单元工程名称
自贡市富顺县农村饮水安全项目东片区管网延伸工程
单元工程量（台）
分部工程名称
主体管元工程名称、桩号
金属构件安装
检验日期
年月日
设计规格及型号
额定电压或功率
实际规格及型号
实际电压或功率
项次
保证项目
质量标准
检验记录
1
构件和仪表及连接件的材质、型号、规格、精度、额定工作压力符合设计，具备产品生产许可证、质量合格证、安装使用说明书和质量检测报告
材质、型号、规格、额定工作压力符合设计，其它均符合要求。
材质、型号、规格、额定工作压力符合设计，其它均符合要求。
2
外观质量
内外壁平整，无裂纹、明显的凹陷、沟纹等。金属壳体的防锈防腐层应完整、无损伤；塑料制品表面色泽均匀。包装符合规定且配件齐全。
外观质量符合要求
3
构件、仪表安装
构件与管道或其它设备的连接应满足拆卸维修和更换的要求，止水片不得阻挡过水断面。