МДК 01.02(Технология производства сварных конструкций)

Тема 1 Технология производства сварочных конструкций и заготовленные операции

Литые, кованые и штампованные заготовки обычно поступают на сварку в виде, не требующем дополнительных операций. По - другому обстоит дело с деталями из проката. После подбора ме­талла по размерам и маркам стали необходимо выполнить следую­щие операции: правку, разметку, резку, обработку кромок, гибку и очистку под сварку.

Zzl IЛ

Рис. 13.29. Виды деформации листовой стали: 1 — волнистость; 2 — серповидность в плоскости; 3 — местные выпучи - ны; 4—заломленные кромки; 5 — местная погнутость; 6 — волнистость поперек части листа

Листовой прокат требует правки в том случае, если его постав­ляют е неправленом виде, а также если деформации возникли при транспортировании. Наиболее часто встречающиеся виды деформи­рования изображены на рис. 13.29.

Правка осуществляется созданием местной пластической де­формации и обычно производится в холодном состоянии. Для устранения волнистости листов и полос толщиной от 0,5 до 50 мм широко используют многовалковые машины (число валков больше пяти).

Исправление достигается многократным изгибом при пропускании листов между верхним и нижним рядами вал­ков, расположенных в шахматном порядке (рис. 13.30,а). Листы толщиной менее 0,5 мм правят растяжением с помощью приспо­соблений на прессах или на специальных растяжных машинах.

Серповидность листовой и широкополосной стали подда­ется правке в ограниченной степени. Ее выполняют на многовал­ковых листоправильных вальцах с применением прокладок, выкла­дываемых у вогнутой кромки.

Рис. 13.30. Схемы правки листовых и профильных элементов: а — на листоправйльных вальцах; б — в уг- лоправйльных вальцах; в — на прессе

Правку мелко - и среднесортового, а также профильного про­ката производят на роликовых машинах (рис. 13.30,6), работаю­щих по той же схеме, что и листоправильные. Для двутавров и швеллеров такой способ ис­пользуется только для исправ­ления в плоскости меньшего момента сопротивления. Ис­правление в другой плоскости осуществляют изгибом на пра­вильно-гибочных прессах ку­лачкового типа (рис. 13.30,0).

При постоянном ходе толка­теля 3 задаваемая деформа­ция профиля 2 регулируется изменением расстояния меж­ду опорами 1. На прессах пра­вят и толстолистовой прокат с толщиной более 50 мм.

Холодная деформация со­провождается уменьшением пластичности металла. Поэто­му относительное остаточное удлинение 6 наиболее деформированных волокон необходимо огра­ничивать. Например согласно СНиП 18—75 при холодной правке 6^1%: при холодной гибке 6^2%, что соответствует радиусу изги­ба не менее 50толщин листа приправке и не менее25 толщин листа при гибке. Исходя из этого, устанавливают предельные значения искривлений, исправление которых еще допускается в холодном состоянии. Так, холодная правка серповидности широкополосной и универсальной стали на вальцах, а полос шириной до 200 мм на кулачковом прессе разрешается только при стреле серповидности f^t2!(800b), где I — длина полосы; b — ширина полосы.

В случае необходимости создания более значительных дефор­маций правка и гибка стали должны производиться в горячем со­стоянии после нагрева до 900—1000°С для стали классов до С 46/33 включительно и до 900—950°С для стали классов С 52/40 и С 60/46. Деформирование при высокой температуре сопровожда­ется процессом рекристаллизации, и пластические свойства метал­ла не снижаются.

Разметка. Индивидуальная разметка трудоемка. Оптический метод позволяет вести разметку без шаблона — по чертежу, проек­тируемому на размечаемую поверхность. Разметочно-маркировоч - ные машины с пневмокернером производят разметку со скоростью до 8—10 м/мин при погрешности ±1 мм. В этих машинах приме­няют программное управление. Использование приспособлений для мерной резки проката, а также машин для тепловой резки с мас­штабной фотокопировальной или программной системой управле­ния позволяет обходиться без разметки.

Рис. 13.31. Схема резки металла на ножницах различных типов

Резка и обработка кромок. Резка деталей с прямолинейными кромками из листов толщиной до 40 мм, как правило, производит­ся на гильотинных ножницах (рис. 13.31,а). Разрезаемый лист 2 заводится между нижним 1 и верхним 4 ножами до упора 5 и зажимается прижимом 3. Верхний нож, нажимая на лист, про­изводит скалывание. Погрешность размера обычно составляет ±(2,0—3,0) мм при резке по разметке и ±(1,5—2,5) мм при резке по упору. Прямой рез со скосом кромки под сварку можно полу­чить, используя специальные ножницы (рис. 13.31,6). При включе­нии гидроцилиндра 1 качающийся ножедержатель 3 поворачива­ется сначала вокруг оси А, производя прямой рез с помощью но­жа 7. Когда упор 2 ножедержателя 3 дойдет до выступа детали 4, они поворачиваются совместно вокруг оси Б, отводя прижим 5 от регулируемого упора 6. Нож 8 совершает рез на скос.

Дисковые ножницы (рис. 13.31,в) позволяют осуществлять вы­резку листовых деталей с непрямолинейными кромками толщиной s=20-*-25 мм. Для получения листовой заготовки заданной шири­ны с параллельными кромками дисковые ножи целесообразно рас­полагать попарно на заданном расстоянии друг от друга (рис. 13.31,в, г).

При резке на ножницах металл подвергается значительной пластической деформации. Если кромка реза в. дальнейшем попа­дает в зону сварки и полностью переплавляется, то дополнитель­ной обработки не требуется. Если же эта кромка остается свобод­ной, а конструкция работает при переменных нагрузках, то слой пластически деформированного металла целесообразно удалить последующей механической обработкой.

Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс - нооюницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском либо с помощью тре­ния, либо контактно-дуговым оплавлением.

Производительным является процесс вырубки в штампах. При номинальных размерах деталей 1—4 м погрешности могут составлять +(1,0—2,5) мм.

Разделительная термическая резка менее произво­дительна, чем резка на ножницах, но более универсальна и приме­няется для получения стальных заготовок разных толщин как прямолинейного, так и криволинейного очертания. Наряду с газо­пламенной кислородной резкой все шире применяют плазменно­дуговую резку, позволяющую обрабатывать практически лю­бые металлы и сплавы. Использование в качестве плазмообразую­щего газа сжатого воздуха дает не только экономические, но и технические преимущества: высокое качество реза сочетается с боль­шой скоростью резки, особенно сталей малой и средней толщины (до 60 мм). Недостатком воздушно-плазменной резки является насыщение поверхностного слоя кромок азотом, что способствует образованию пор при сварке. Поэтому кромки в большинстве слу­чаев зачищают стальной щеткой или подвергают дополнительной механической обработке. Предотвращение пор в швах при сварке по кромкам, подготовленным воздушно-плазменной резкой, воз­можно и без зачистки кромок, однако в этом случае требуется четкое соблюдение технических рекомендаций. После кислородной резки зачистки кромок под сварку, как правило, не требуется.

Ручную и полуавтоматическую резку листов производят обычно по разметке, автоматическую — с помощью копирных устройств, по масштабному чертежу или на машинах с программным управ­лением. Масштабные чертежи содержат информацию только о тра­ектории, поэтому переход от одного реза к другому при раскрое целого листа приходится осуществлять вручную. Использование машин с цифровым программным управлением позволяет автома­тизировать процесс резки в пределах всего листа при одновремен­ном повышении точности реза. При вырезке заготовок небольшой толщины в ряде случаев эффективно использование резки листов пакетом толщиной порядка 100 мм.

Термическую резку применяют и при создании скоса кромок. Если эта операция совмещается с разделительной резкой, то одно­сторонний скос с притуплением получают, используя одновремен­но два резака, а двусторонний скос — три резака. После вырезки Детали иногда приходится править.

Начинают применять лазерную резку. Ее преимущества— чрезвычайно малая ширина реза (доли миллиметра) и возмож­ность резки материала малой толщины (от 0,05 мм).

Механическую обработку кромок на станках производят: а) для обеспечения требуемой точности сборки; б) для обработки фасок сложного очертания; в) для удаления металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью термической резки, когда это считает­ся необходимым. При обработке длинных кромок применяют кром­кострогальные станки, более коротких — торцефрезерные.

6)

е)

	Ь-	V
—>-	а	>1 —

Рис. 13.32. Схемы вальцовки обечаек: а — обечайка с необвальцованными кромками; б, в — установ­ка листа в трех - и четырехвалковых вальцах; г — положение листа в начале гибки в вальцах; д — гибка листа в двухвалко­вых вальцах

Гибка. Холодную гибку листовых элементов толщиной до 60 мм для получения деталей цилиндрической и конической формы осу­ществляют на листогибочных вальцах с валками длиной до 13 м. При вальцовке в холодном состоянии отношение радиуса изгиба к толщине листа ограничивают допустимым значением создавае­мой пластической деформации. При гибке в вальцах концевой участок листа размером а (рис. 13.32,а) остается почти плоским. Ширина этого участка при использовании трехвалковых вальцов определяется расстояниями между осями валков а (рис. 13.32,6). В четырехвалковых вальцах несвальцованным остается только участок шириной (1-^—2)s, где s — толщина листа (рис. 13.32,в). Более правильное очертание концевого участка листа может быть получено либо калибровкой уже сваренной обечайки, либо предва­рительной подгибкой кромок под прессом или на листогибочных вальцах с толстым подкладным листом, согнутым по заданному радиусу. После подгибки кромок лист устанавливают в гибочные вальцы, выверяют параллельность оси вала и кромки листа и на­чинают гибку со средней части листа (рис. 13.32,г).

Использование двухвалковых гибочных вальцев с эластичным полиуретано­вым покрытием нижнего валка (рис. 13.32,5) устраняет необходи­мость дополнительной подгибки кромок при вальцовке обечаек из листов толщиной до б мм. Упругое покрытие обжимает листовую заготовку вокруг жесткого верхнего валка и обеспечивает равно­мерный изгиб по всей длине.

Листовые элементы с поверхностью пространственной кривизны получают на специальных вальцах с валками переменного диамет­ра. Для формообразования элементов оболочек больших размеров применяют штамповку взрывом. При серийном и массовом производстве для получения элементов с поверхностью сложного очертания широко используют холодную штамповку из ли­стового материала толщиной до 10 мм. Высокая производитель­ность, точность размеров и формы получаемых заготовок, их низ­кая себестоимость обеспечивают создание весьма технологичных штампосварных изделий.

При холодной гибке профильного проката и труб используют роликогибочные машины и трубогибочные станки. Когда возника­ют трудности, связанные с нарушением формы поперечного сече­ния, целесообразно использовать специальные гибочные станки с индукционным нагревом непрерывно перемещаемой и изгибаемой заготовки. Деформируемый участок, нагретый до температуры 950—1000°С, имеет небольшую протяженность, обладает малым со­противлением пластической деформации и повышенной устойчи­востью, что предотвращает образование гофров в зоне сжатия.

Для получения деталей из толстого листового металла применя­ют горячую гибку. Ее осуществляют на гибочных вальцах и на прессах.

Тема 2 Технология изготовления сварных конструкций

Сварные металлоконструкции давно нашли свое применение в строительной отрасли, в машиностроении, в автомобильной промышленности и в других сферах производства. С каждым годом производство сварных конструкций показывает все увеличивающиеся темпы развития — и причина этого состоит в том, что потребители поняли все преимущества металлических конструкций, произведенных с помощью сварки.

К достоинствам сварных конструкций относится:

-высокое качество и прочность соединения;

-надежность;

-удобство применения;

-долгий срок службы;

-небольшой вес;

-экономия металла.

Если же говорить о недостатках сварных металлических конструкций, то к ним можно отнести неустойчивость металла к коррозии. Но современные технологии изготовления металлоконструкций и способы обработки металла позволяют легко справиться с этой проблемой.

Особенности сварных конструкций.

1.Сварные конструкции характеризуются максимально прочным соединением отдельных деталей между собой, так как технология производства сварных конструкций основана на слиянии частей конструкций в единое целое на молекулярном уровне. Металл на краях деталей расплавляется до жидкого состояния, и таким образом происходит обмен молекулами. В результате получается конструкция по своей прочности максимально близкая к прочности цельной детали.

2.Еще одной особенностью сварных конструкций является то, что для их изготовления требуется меньше метала, чем для изготовления конструкций, соединенных с помощью заклепок или литых соединений. Причем, экономия может достигать довольно значительных объемов — до 20%, а это значит, что сварное соединение можно считать эффективным не только с точки зрения расхода материалов, но и с точки зрения стоимости всей металлоконструкции. То есть получается, что изготовление металлоконструкций с помощью сварного соединения экономически обладает большей рентабельностью, чем любые другие конструкции.

3.Имеется у сварных конструкций и еще одна отличительная черта, логично вытекающая из предыдущей особенности — они весят меньше, чем конструкции, сделанные методом литья или собранные с помощью заклепочного соединения. И при этом по своей прочности они ничуть не уступают, а даже превосходят эти виды конструкций.

Технология производства сварных конструкций включает в себя несколько основных этапов. Для изготовления подобных металлоконструкций можно применять различные методы сварки — от автоматической и полуавтоматической до ручной электродуговой. Сварка может вестись в среде защитных газов, под флюсом и т.д. Способы сварных соединений также могут быть различными — тавровыми, торцевыми, стыковыми, угловыми и т.д.

Первым этапом производства сварных конструкций является подготовка всей технической документации, необходимой для создания детали, к которой предъявляются определенные требования.

Также важным этапом производства сварных конструкция является подготовка отдельных деталей к сварке. И здесь самое большое внимание следует уделять подготовке кромок деталей. Кромки стачиваются под определенным углом — и сделать это можно как с помощью шлифовальной машины, так и при помощи обычного напильника. Форма разделки кромок также может быть различной, но наиболее эффективной считается Х-образная разделка. Дело в том, что именно такой подход к разделке кромок может гарантировать максимально низкий объем наплавленного металла, получаемого в процессе разогрева кромок деталей, а это значит, что и качество получаемого соединения будет выше.

Одним из важных этапов при производстве сварных конструкций является их сборка. Это не только процесс, который требует большого внимания, но и работа, обладающая большой трудоемкостью — например, если производство конструкции носит индивидуальный характер, то процесс сборки может занимать до 50% всего времени ее изготовления. Дело в том, что именно от качества сборки зависит дальнейшее качество всего сварного соединения. Основными требованиями, предъявляемыми к сборке сварной конструкции, являются:

· точное соответствие размерам, указанным в проектной документации

· правильное расположение зазоров и их постоянные размеры

· точное расположение деталей конструкции, в полном соответствии с проектной документацией

· точность плоскостей конструкции и углов, под которыми они пересекаются

· обеспечение минимально возможного допуска смещения деталей, если производится их стыковое соединение.

В заключении нужно отметить, что разработка технологии производства сварной конструкции производится индивидуально для каждой отдельной подобной конструкции в соответствии с технической документацией, требованиями, предъявляемыми к готовому изделию, а также имеющимся в распоряжении производителя оборудованием.