5.4 Заготовительные 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.

1 – волнистость; 2 – серповидность в плоскости; 3 – местные выпучины; 4 – заломленные кромки; 5 – местная погнутость; 6 – волнистость поперек части листа

Рисунок 38 – Виды деформации листовой стали

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 рисунок 38.

Правка осуществляется созданием местной пластической деформации и обычно производится в холодном состоянии. Для устранения деформаций используют многовалковые машины, листоправильные вальцы, роликовые машины, правильно-гибочные пресса (рисунок 39).

а – на листоправильных вальцах; б – в углоправильных вальцах; в – на прессе

Рисунок 39 – Схемы правки листовых и профильных элементов

Разметка и резка. Индивидуальная разметка трудоемка. Наметка более производительна, однако изготовление специальных наметочных шаблонов не всегда экономически целесообразно. Оптический метод позволяет вести разметку без шаблона — по чертежу, проектируемому на размечаемую поверхность.

Резка деталей с прямолинейными кромками из листов толщиной до 40 мм, как правило, производится на гильотинных ножницах (рисунок 40, 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. Дисковые ножницы (рисунок 40, б) позволяют осуществлять вы­резку листовых деталей с непрямолинейными кромками толщиной s=20-25 мм. Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском либо с помощью трения, либо контактно-дуговым оплавлением.

а б

Рисунок 40 – Схема резки металла на ножницах различных типов

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 плазменно-дуговую резку, позволяющую обрабатывать практически любые металлы и сплавы.

Температура сварочной дуги достигает 7 000 – 8 000°С. Однако эта температура не является для дуги предельной и может быть повышена за счет ее принудительного сжатия. Такое сжатие дуги, а точнее ее плазменного столба с целью повышения температуры и концентрации тепловой мощности, осуществляется в специальных плазменных горелках – плазмотронах (рис. 3.6), при этом в качестве инструмента сжатия используются сопло плазмотрона и поток рабочего газа (аргона, азота, воздуха). При сжатии столба дуги уменьшается площадь его поперечного сечения, что приводит к значительному увеличению числа соударений частиц плазмы, повышению степени ионизации и, как следствие, резкому повышению температуры на несколько тысяч градусов. Сжатая дуга применяется для плазменной резки, сварки и наплавки металлов.

Рисунок – Плазмотроны: а – с дугой прямого действия; б – с дугой косвенного действия; 1 – свариваемые детали; 2 – жидкий металл; 3 – неплавящийся электрод; 4 – плазменная струя; 5 – корпус; 6 – медное сопло; 7 – дуга; 8 – электроизолятор

Получаемая в плазмотронах сжатая дуга может быть прямого или косвенного действия. При сжатой дуге прямого действия (рис. 3.6, а) дуга горит между неплавящимся (чаще всего вольфрамовым) электродом – катодом и обрабатываемой деталью – анодом (таким образом, деталь оказывается включенной в свариваемую цепь). В этом случае столб дуги сжимается стенками сопла плазмотрона и рабочим газом, проходящим через сопло. Последний дополнительно уменьшает сечение столба дуги, одновременно изо­лируя плазму от стенок сопла горелки. При соответствующем подборе режимов можно повысить температуру плазмы сжатой дуги прямого действия до 30 000 – 35 000°С. Сжатая дуга косвенного действия горит между неплавящимся электродом – катодом и соплом горелки – анодом внутри плазмотрона (рис. 3.6, б). Поток рабочего газа выдувает плазму из сопла горелки в виде факела, температура которого может достигать 10 000 – 15 000°С.

Например, для роспуска листового проката на полосы могут изготавливаться машины портального типа шириной до 6 м и комплектоваться газовыми резаками различной мощности до 28 штук на портале (рисунок 41). Настройка резаков, устанавливаемых на балке, осуществляется вручную.

Рисунок 41 – Машины портального типа для резки полос

Существует ряд машин для контурной резки, позволяющих производить вырезы по заданному контуру в любом положении. В памяти машины можно одновременно хранить несколько программ контуров и запускать их с пульта ДУ. В качестве инструмента для резки может использоваться как плазменный, так и газовый резак, а для сварки – сварочная горелка. Машина перемещается по рельсу, изготовленному из алюминиевого сплава, который крепится в рабочей зоне в любом пространственном положении с помощью магнитов или вакуумных присосок (если материал опоры немагнитный).

Рисунок 42 – Машины для контурной резки

Кромкоподготовка. Кромкофрезерные станки предназначены для обработки торцов листа после термической резки, а также для создания разделки кромок под сварку. Кромкофрезерный станок способен, в зависимости от типа фрезы, делать V-образную, X-образную или U-образную одно- или двухстороннюю разделку кромки. Толщина обрабатываемого стального листа – до 50 мм, длина листа – до 28 и более метров.

Торцефрезерные станки (рисунок 43) используются для фрезерования торцов сварных и горячекатаных двутавровых балок или балок коробчатого сечения, а также других видов заготовок. Простая конструкция станков позволяет легко и быстро осуществлять их настройку и регулировку. Торцефрезерные станки состоят из следующих основных узлов: вертикальной консоли, скользящего стола, станины, устройства механической подачи, фрезерной головки, электросистемы, рельсового направляющего пути и т.д. Корпус представляет собой сварную конструкцию, обработанную после сварки для снятия напряжений. Это обеспечивает легкий вес конструкции и высокая жесткость.

Рисунок 43 – Кромкофрезерный станок (а), U – образная разделка кромки

Для подготовки кромок перед сваркой используются не только механические кромкострогальные станки но и термические (рисунок 44) способы резки (газокислородная, плазменная).

а б

а – газокислородная, б – воздушно-плазменная

Рисунок 44 – Термические способы подготовки кромок

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 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.

Гофрирование (рисунок 45) повышает жесткость листов. Его предпочтительно производить штамповкой, а не гибкой, чтобы поперечные кромки листов оставались плоскими.

Рисунок 45 – Гофрированные листы

Очистка. Для очистки проката, деталей и сварных узлов применяют механические и химические методы. Удаление загрязнения, ржавчины и окалины производят с помощью дробеструйных и дробеметных аппаратов, а также используют зачистные станки, рабочим органом которых являются металлические щетки, иглофрезы, шлифовальные круги и ленты.