49. Технология сборки и сварки балочных конструкций. Искажения формы дву­тавровых балок и методы их исправления

Технология сборки и сварки двутавровых балок.

Двутавровые балки в сварном варианте изготавливают высотой до 2000мм при толщине стенке 10…16 мм и толщине полок 16…50 мм. Балки высотой более 800 мм имеют на стенке поперечные ребра жесткости, обеспечивающие местную устойчивость ее при эксплуатационных нагрузках. Качество двутавровой балки зависит от точности изготовляемых заготовок. Все элементы балки могут быть изготовлены на гильотинных ножницах, газокислородной, воздушно-плазменной или плазменной резкой. После правки кромок полок и стенки механически обрабатывают на кромкострогальных станках для придания им прямолинейности, при необходимости на кромках стенки образуют фаски.

При сборке двутавровой балки необходимо обеспечить симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенки, прижатие их друг к другу с допускаемыми по чертежу местными зазорами в стыках и закрепление прихватками. Для этого используют сборочные приспособления с винтовыми и пневматическими прижимами.

При изготовлении двутавровых балок сварные швы соединения полки и стенки выполняют автоматической сваркой под флюсом или в среде защитных газов. Наклонным электродом можно сваривать одновременно два шва, однако имеется опасность образования подреза полки и стенки. Выполнение швов «в лодочку» позволяет получать более качественные сварные соединения, но приходиться поворачивать изделие после сварки каждого шва. Для поворота используют двухстоечные, цепные и кольцевые кантователи. В поточных линиях по изготовлению двутавровых балок часто используют кантователи рычажные челночного типа, позволяющие не только поворачивать изделие, но и транспортировать его между рабочими местами.

При установке балки в горизонтальный вращатель необходимо обеспечить надежное крепление и совмещение оси изделия с горизонтальной осью вращателя. Собранную балку с прихваченными выходными планками в виде тавриков укладывают мостовым краном во вращатель при горизонтальном положении грузозахватов с открытыми откидными зажимами при нижнем положении пластинчатых упоров. После закрепления стенки и полок винтовыми зажимами, балку поворачивают и устанавливают в положение для сварки «в лодочку». Сварку стыка лучше проводить двумя аппаратами в направлении от середины балки к ее концам, причем в тавровом соединении в первую очередь выполняют шов на стороне без прихваток. Этот прием позволяет избежать поворота полок при формировании сварных швов.

Ребра жесткости на стенку балки устанавливают по разметке и прихватывают. В первую очередь выполняют швы, соединяющие ребро со стенкой. Причем сварку ведут, начиная с ребер в середине балки последовательно в направлении к краям. Для предотвращения изгиба балки концы ее следует закрепить жестко к стенду или плите болтовыми или клиновыми хомутами. Приварку ребер к верхней полке также производят в нижнем положении, предварительно закрепив концы балки.

Искажение формы двутавровых балок и методы их исправления.

При изготовлении двутавровых балок наблюдаются искажение формы их элементов под воздействием усадочных сил, возникающих при сварке.

Искажение формы двутавровых балок

Наименование	Эскиз	Допускаемые отклонения
Перекос полок		а до 0,01 ширины полки. В местах сопряжения с другими элементами а до 0,005 ширины полки, но не более 1 мм
Грибовидность полок
Выпучивание стенки		 до 0,006 высоты стенки
Изгиб в плоскости полок		 до 0,001 длинны балки, но не более 10 мм
Изгиб в плоскости стенки

В практике используют три метода правки: механическую, терми­ческую и термомеханическую. Механическую правку осуществляют в холодном состоянии. Изгиб балок устраняют на горизонтально-правиль­ных прессах. Грибовидность полок исправляют путем пласти­ческого деформирования винтовыми или гидравлическими струбцинам либо прокаткой в специальных валковых машинах или переносных устройствах. Компенсировать деформацию грибовидности можно путем создания предварительного прогиба полки в обратную сторону перед сваркой поясных швов.

Термическую правку проводят путем поверхностного нагрева газо­выми горелками до температуры 600...700°С полос или «клиньев».

Правку грибовидности или перекоса полки производят прогревом полосы по всей длине изделия или только на исправляемом участке.

Правку балки с изгибом в плоскости стенки можно делать двумя приемами: нагревом кромок полок по всей их толщине с выпуклой сто­роны или нагревом поверхности в виде одного или нескольких клиньев. Ликвидировать образовавшийся хлопун (выпучивание на стенке) механическим путем невозможно. Правку осуществляют путем нагрева полос на выпуклой стороне хлопуна, причем горелку следует перемещать зигзагообразно от центра хлопуна. Полосы нагрева располагают строго симметрично под углом 90 или 120. Каждую следующую полосу нагревают после полного остывания предыдущей. Правку выпучивания стенки осуществляют в последнюю очередь после исправления всех других искажения на балке.

Технология сборки и сварки балки коробчатого сечения.

Наиболее технологичной является балка коробчатого сечения, поэтому эта конструкция является более предпочтительной в тяжело нагруженных сварных узлах машин. По характеру эксплуатации элементы балки от сосредоточен­ной нагрузки испытывают в верхней части сжатие, а в нижней - растяже­ние. Это условие может быть выполнено лишь при наличии строительно­го подъема (_с) в среднем равного 0,001 длины.

Д иафрагмы выпол­няют по всей высоте балки либо чередуют с короткими длиной до 1/3 высоты и приваривают к верхнему поясу сплошными угловыми швами, а к вертикальным листам - чаще всего прерывистыми швами. Раскрой поясов и вертикальных стенок делают так, чтобы в центре балки не было сварных швов. Заготовки вырезают на гильотинных ножницах из листов толщиной до 25 мм и газовой резкой при большей толщине. Кромки заготовок по контуру обрабатывают на кромкострогальном станке. Кромки диафрагм, соединяемые с поясом и вертикальными стенками, механи­чески обрабатывают при строгом соблюдении углов 90°. Отверстия в диафрагмах вырезают газовой резкой.

Рис.4.17. Схема балки мостового крана:

1 - верхний пояс (сжат);

2 - ребра жесткости;

3 - верти­кальные стенки;

4 - диафрагмы;

5 - нижний пояс (растянут).

Сборку и сварку поясов осуществляют на хорошо выверенных стен­дах. Сварные швы выполняют автоматической сваркой под флюсом. Швы двухсторонние, причем до толщины металла 40 мм соеди­нение делают без разделки кромок, а свыше - с симметричной Х-образной фаской. С каждым поясом сваривается на том же режиме образец-свидетель, изготовленный из партии металла, используемого для изде­лия. Проводят гамма- или рентгеновский контроль всех сварных швов. Из образца-свидетеля вырезают плоские контрольные образцы и опреде­ляют механические свойства сварного соединения (_В, °, кси). Верти­кальные стенки собирают на аналогичном по конструкции рабочем мес­те. Сварные швы вертикальных стенок контролируют неразрушающим методом дефектоскопии в объеме 25% от их длины. Размечают верхний пояс, нанося меловой струн­кой продольные линии положения стенок и поперечные линии положения диафрагм. Устанавливают по инструментальному угольнику диафрагмы и прихватывают их. Приварку диафрагм к поясу выполняют ручной или ме­ханизированной дуговой сваркой. Сборку вертикальных стенок с верхним поясом и диафрагмами проводят с использованием самоходной скобы, оснащенной горизонтальными и вертикальными пневмо- или гидрозажимами. Сварные швы, соединяющие диафрагмы с вертикальными стенками, выполняют механи­зированной сваркой в среде углекислого газа или ручной дуговой сваркой в нижнем положении. Особое внимание при выполнении этой опе­рации следую обратить на обеспечение эффективной вытяжной местной вентиляции практически замкнутого пространства внутри балки. Размечают нижний пояс, устанавливают и прихватывают косынки-ловители и укладывают пояс на П-образный профиль. После­довательно прижимают пояс к вертикальным стенкам самоходной ско­бой с прижимом и прихватывают в потолочном положении. Поясные швы балки выполняют в положении «в лодочку» автоматической сваркой под флюсом. Сварку ведут одновременно двумя сварочными трак­торами в направлении от середины балки к ее краям, первыми сварива­ют швы нижнего пояса. Хорошо подобранные режимы и каче­ственно выполненная сварка обеспечивают получение швов с мениском, т.е. плавным переходом от стенки к поясу. При приварке ребер жесткос­ти, а также боковых ферм, площадок под механизмы и других элементов конструкции, устанавливаемых на вертикальные стенки, предварительно выгибают балку в обратную сторону ожидаемой деформации при сварочных работах. Усилия создают грузами или грузозахватами.