Глава III

ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Литые, кованые и штампованные заготовки обычно поступают на сварку в виде, не требующем дополнительных операций. Тех­нологический процесс заготовки деталей из проката может включать следующие операции: правку, разметку, резку, обра­ботку кромок, гибку и очистку под сварку.

Правка осуще-а) /-Тх /^~\ ствляетея за счет соз-

™ дания местной пласти-

ческой деформации и, как правило, произ­водится в холодном со­стоянии. Для устране­ния волнистости листов и полос толщиной от 0,5 до 50 мм широко используют многовал­ковые машины .с чис­лом валков больше пяти. Листы толщиной более 40—50 мм обыч­но правят под прессом. Правка достигается в результате много­кратного изгиба при пропускании листов между верхним и нижним рядами валков, расположенных в шах-" матном порядке (рис. 3-1, а). Тонкие листы толщиной менее 0,5 мм, правят растяжением с помощью приспособлений на прес­сах или на специальных растяжных машинах.

Для устранения саблевидности (искривление в плоскости) правку листовой и широкополосной стали производят на листо-

Рис. 3-1. Схемы правки листовых и про­фильных элементов:

а) из листоправильных вальцах; 6) в углопра-внльпых пяльцах; в) на прессе

22

правильных вальцах с применением прокладок, выкладываемых у вогнутой кромки.

Правку мелко- и среднесортного и профильного проката про­изводят на роликовых машинах (рис. 3-1,6), работающих по той же схеме, что и листоправйльные; Для крупносортного про­ката, например двутавров и швеллеров, такой способ использу­ется только для правки в плоскости меньшего момента сопро­тивления. В другой плоскости крупносортный прокат правят на правильно-гибочных прессах кулачкового типа путем изгиба (рис. 3-1, в). При постоянном ходе толкателя 3 величина дефор­мации профиля 2 регулируется изменением расстояния между опорами U

Холодная деформация сопровождается уменьшенном пласти­ческих свойств металла. Поэтому величину относительного оста­точного удлинения наиболее деформированных волокон Д необ­ходимо ограничивать. Например, для Ст. 3 обычно допускают Д при холодной правке до 1% и при холодной гибке — до 2%. Ис­ходя из этого, устанавливают предельные величины искрив л е-пий, правка которых еще допускается в холодном состоянии, Так, холодная правка саблевидное™ широкополосной и универ­сальной стали на вальцах и полос шириной до 200 мм на кулач­ковом прессе разрешается только при стреле саблевидпости

^J 800 b *

где / — стрела саблевидпости; / — длина полосы; h — ширина полосы. В случае необходимости создания более значительных дефор­маций правка и гибка стали должны производиться в горячем состоянии при температуре 500 П50°С для малоуглеродистой стали и 800—1150°С — для низколегированной стали. Деформи­рование в этом интервале температур сопровождается процес­сом рекристаллизации, и пластические свойства металла не сни­жаются. Кроме того, при горячей правке сопротивление пласти­ческим деформациям заметно снижается.

Нередко правке или гибке в вальцах подвергают сварные заготовки из двух или нескольких листов, сваренных стыковыми швами. Для ограничения совершаемой пластической деформации зоны сварного соединения величина усиления сварного шва должна быть минимальной, иначе усиление рекомендуется удалять.

Разметка. Индивидуальная разметка трудоемка. Наметка более производительна, однако изготовление специальных наме­точных шаблонов не всегда экономически целесообразно.

23

Оптический метод позволяет вести разметку без шаблона по чертежу, проектируемому на размечаемую поверхность.

Использование приспособлений для мерной резки проката, а также газорезательных машин с масштабной фотокопироваль­ной системой управления или программным управлением позво­ляет обходиться без разметки.

Резка и обработка кромок. Резка листовых деталей с прямолинейными кромками из металла толщиной до 25 мм, как правило, производится на гильотинных ножницах (рис. 3-2, а) и ripecc-ножшщах (рис. 3-2,6). Разрезаемый лист 2

0,1-0,25

Рис. 3-2. Схема резки металла на ножницах различных типов

заводится между нижним / и верхним 4 ножами до упора 5 и за­жимается прижимом 3. Верхний нож, нажимая на лист, произ­водит скалывание. Дисковыми ножницами (рис. 3-2, в) выреза­ют листовые детали с непрямолипейными кромками. Для полу­чения параллельных кромок листа иногда дисковые ножи распо­лагают непосредственно на валках правильных вальцов (рис. 3-2,а).

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

24

Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некото­рых случаях применяют резку гладким диском, а также на анод-по-мехапичеекпх станках (дисковых пли ленточных).

Особенно широко применяют разделительную кислородную резку. Ручная и полуавтоматическая резка производится обычно по разметке, автоматическая — с помощью копирных устройств и по масштабному чертежу. Кислородная резка используется и при подготовке кромок под сварку. Если эта операция совме-

а) tx^j? 5}

— V;7?7/tfy/7??777.

г)

V

г^Э

м

j>

Рис. 3-3. Схемы вальцовки обечаек:

а) обечайка с необвальцованнымй кромками; 6 к о) уста­новка листа в трех- и четы р едва л ко ад х вальцах; г) поло­жение листа а начале гибки в вальцах

щается с разделительной резкой, то односторонний скос с при­туплением получают, используя одновременно два резака, а дву­сторонний скос —при трех резаках. После вырезки детали иног­да приходится править. Мелкие детали (планки, фасопки и т. п.) могут правиться на листоправйльных и листогибочных вальцах с помощью подкладного листа.

Механическая обработка кромок на станках обычно произво­дится: а) для обеспечения требуемой точности сборки; б) для образования фасок, имеющих сложное очертание; в) для удале­ния металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью кислородной резки, когда это считается необходимым.

При обработке длинных кромок листов большого размера применяют кромкострогальные станки, для обработки торцов — торцефрезерные.

25

Гибка. Холодную гибку листовых элементов толщиной до 50—60 мм для получения цилиндрических и конических поверх­ностей осуществляют на листогибочных вальцах с валками дли-пой до 10—13 м. При вальцовке в холодном состоянии отноше­ние радиуса изгиба к толщине листа ограничивают допустимой величиной создаваемой пластической деформации. Так, если для малоуглеродистых и низколегированных сталей это отношение оказывается меньшим 25, то обычно вальцовку рекомендуют производить в горячем состоянии.

Рис. 3-4. Схема трубогибочного стаь'ка с индукционным нагревом:

/ — ПОДВИЖНЫЙ упор: 3 — зажны; 3- тру ('а; 4 — направляющие ролики; 5 — гибочный " ро­лик; 6 — индуктор

При гибко в вальцах концевой участок листа а (рис. 3-3,а) остается почти плоским. Ширина этого участка при использова­нии трехвалковых вальцов определяется расстоянием между-осями валков а (рис. 3-3,6) и может составлять 150—200 мм и более. В четырехвалковых вальцах несвальцованным остается только участок шириной 1—2s (где 5 — толщина листа), зажа­тый между средними валками (рис. 3-3,в). Более правильное очертание концевого участка листа может быть получено путем предварительной подгибки кромок под прессом или на листо­гибочных вальцах с толстым подкладным листом, согнутым по заданному радиусу. После подгибки кромок лист устанавлива­ется в гибочные вальцы, выверяется параллельность оси вала

26

ii кромки листа, и гибка начинается со средней части листа (рис. 3-3,г).

При холодной гибке профильного проката и труб использу­ют роликогнбочпые машины и трубогибочпые станки. При этом иногда возникают трудности, связанные с нарушениями формы поперечного сечения. В этом случае целесообразно ис­пользование специальных гибочных станков с индукционным

Рис. 3-5. Схема гибки листа по сферической поверхности

нагревом непрерывно перемещаемой и изгибаемой заготовки (рис. 3-4). Ограничение зоны нагрева со стороны выхода из ин­дуктора достигается охлаждением водой. Узкий деформируемый участок (нагрев до 950—1000° С), заключенный между жестки­ми холодными частями заготовки, обладает малым сопротивле­нием пластическим деформациям и повышенной устойчивостью, что предотвращает образование гофр в зоне сжатия.

Рис. 3-6, Гнутые профили для восприятия изгибающей нагрузки

Горячая гибка толстого листового металла применяется при изготовлении барабанов котлов, сосудов высокого давления, зубчатых колес, барабанов лебедок, подшипников редукторов и т. п.

_ При больших толщинах гибка осуществляется обычно на прессах. Листовые элементы с поверхностью двоякой кривизны получают на специальных вальцах с валками переменного диа­метра, выбивкой или штамповкой. На обычных листогибочных

27

вальцах такие детали / могут гнуться с помощью бочки 2, наде­ваемой на верхний валок, и постели 3, устанавливаемой на ниж­ние валки (рис. 3-5).

Сечения, получаемые продольной гибкой из листа или поло­сы, чрезвычайно разнообразны. Для изделий крупносерийного и массового производства заготовки требуемой формы попереч­ного сечения целесообразно заказывать на металлургических за­водах, имеющих цехи гнутых профилей с высокопроизводитель­ным специальным оборудованием. Там, где количество одинако­вых деталей недостаточно велико, холодная гибка из листа может производиться па кромкогибочных станках и прессах. Кромкогибочные прессы позволяют гнуть листы толщиной до J 8 мм и длиной до 5000 мм.

Для элементов, испытывающих поперечный изгиб, целесооб­разны профили, где металл в полках сложен вдвое (рис. 3-6), или замкнутые сечения, получаемые из гнутых профилей с по­мощью дуговой или контактной сварки.

Гофрирование (рис. 3-7) повы­шает жесткость листов. При гоф­рировании гибкой поперечные кромки листов теряют плоскую форму, что затрудняет присоеди­нение их к другим элементам конструкции. Но при гофрирова­нии штамповкой, если выступы на поверхности листов получают вытяжкой, кромки остаются пло­скими.'

Очистка под сварку. Очистку производят вручную абразивными кругами или щетка­ми, на пескоструйных установках, на дробеструйных установках, химическим путем и с помощью ультразвука. Очистка абразивньт-

—^^^^-^^

—................-^^--------4^.,, л^.............,..,

Рис. 3-7. Гофрированные листы

мп кругами п щетками мало производительна, а на пескоструй­ной установке более производительна и широко применяется, но обладает существенным недостатком — загрязняет воздух цеха.

28

Вода 5%Ка_гЩ

8 о да______

вассиёщя/тийршпкр

Закрепитель

Рис. 3-8. Схема участка хими­ческой очистки с использовани­ем ванного способа

Дробеструйные установки, использующие металлический песок из отбеленного чугуна, не менее производительны чем установки, использующие сухой кварцевый песок, и загрязняют воздух зна­чительно меньше. При гйдропескоструйиой очистке, осуществляе­мой пульпой (смесь песка и воды), направляемой на деталь сжа­тым воздухом, почти не происходит загрязнения воздуха,

Химическая очистка при надлежащей организации может быть наиболее производительной. Для предохранения очищае­мой поверхности от коррозии целесообразно производить пасси­вирование*. Различают ванный и струйный способы химической

Рис. 3-9. Схема непрерывной поточной линии химической очистки струйным

способом

очистки. Схема химической очистки ванным способом приведена на рис. 3-8. Этот участок расположен на открытом воздухе и об­служивается козловым краном. Контейнеры 2 располагаются вдоль рельсового пути 5, по которому перемещается кран /. Они имеют обогрев для работы в зимнее время. В контейнер с 20%-иым раствором кислоты устанавливают листы или про­фильный прокат в вертикальном положении, выдерживают опре­деленное время и затем переносят краном в следующий контей­нер и так до полного завершения цикла.

При струйном способе обработки компоненты, входящие в состав растворов, значительно интенсивнее реагируют со ржав­чиной и окалиной, чем при обработке ванным способом. Струй­ный способ позволяет организовать наиболее производительные и механизированные поточные линии химической очистки. Схема такой линии показана на рис. 3-9. С рольганга / через листопра-вйльные вальцы 2 листы попадают на рольганг 3, откуда листо-укладчиком устанавливаются в вертикальном положении на рольганге и попадают в ряд камер (5—подогрева, 6— травле­ния, 8— промывки, нейтрализации и пассивирования). Через ка­меры листы перемещаются системой роликов с приводом 7 я вы-

* Пассивирование — создание защитной пленки в целях предохранения поверхности металла от окисления.

29

талкиваются на холостой рольганг 9, откуда снимаются канто-вателем-листоукдадчиком 10 и ставятся в стеллаж.

Очистка ультразвуком пока еще имеет ограниченное приме­нение и используется в случае необходимости весьма тщатель­ной очистки различных деталей сложного профиля.