книги из ГПНТБ / Грицук Н.Ф. Производство широкополочных двутавров

V

линиях из трех листов. Типичным представителем производства та­ кого рода является цех сварных широкополочных двутавров на за­ воде в Кливленде, схема расположения оборудования которого при­ ведена на рис. 121. Оборудование цеха рассчитано на производство

В качестве заготовки для полок двутавра используют лист с пря­ моугольными кромками, прокатанный на универсальном листовом стане. Для стенки используют как универсальный, так и обычный лист с закругленными кромками.

ных двутавров осуществляется следующим образом. Листовую сталь, поступающую на участок складирования, рассортировывают по маркам стали, размерам, плавкам и раздельно укладывают в штабеля.

Заготовки для полок и стенки двутавра краном подают на стел­ лаж, где измеряют их серповидность и в случае необходимости с по­ мощью автоматического аппарата газовой резки обрезают боковые кромки. Получение с универсального стана листов с катаной кром­ кой, имеющих серповидность в пределах 3—5 мм при длине 10— 20 ж, в настоящее время представляет большую техническую труд­ ность, в связи с чем во многих случаях вместо универсального листа используют обычный лист с последующей обрезкой кромок.

После обрезки кромок заготовки для фланцев сгибают на спе­ циальной роликовой машине, что позволяет компенсировать их изгиб вследствие температурных напряжений после сварки. Продольную правку листов перед сваркой не производят, так как эту операцию выполняют на правильных машинах прокатного стана, поставляю­ щего лист. Раскрой листов по длине в соответствии с заказной длиной двутавра выполняют также на ножницах прокатного стана.

282

Перед сваркой заготовки для фланцев и стенки проходят дробометную очистку от окалины, которую особенно тщательно производят в местах будущих швов.

Подготовленные для сварки заготовки краном с магнитами по­ дают в сборочный агрегат, состоящий из трех параллельно распо­ ложенных рольгангов, трех кантователей рычажного типа и сбо­ рочного устройства. Заготовки для стенки укладывают на средний рольганг, а заготовки для фланцев с помощью кантователей устанав­ ливают вертикально на боковых рольгангах. В таком положе­ нии все три заготовки одновременно задают в сборочное устрой­ ство.

В сборочном устройстве стенке задается небольшое предвари­ тельное натяжение, что позволяет уменьшить в ней остаточные на­ пряжения сжатия и устранить появление «волны» после сварки. После установки и фиксации необходимого положения полок отно­ сительно стенки прижимают эти элементы друг к другу. Собранный таким образом двутавр в нескольких местах по его длине вручную соединяют сваркой, после чего стенку освобождают от натяжения,

афланцы от прижимов.

Всварочном агрегате с помощью двух последовательно установ­ ленных дуговых сварочных аппаратов окончательно соединяют эле­

менты двутаврового профиля. Сварку выполняют под слоем флюса со скоростью 80—140 міч при горизонтальнмо положении двутавра. Между сварочными аппаратами установлен стеллаж с кантовате­ лями, с помощью которых двутавр поворачивают на 180° для выпол­ нения нижних швов. После сварки швы очищают металлическими щетками от шлака и производят визуальный контроль их качества. Последующие слои шва накладывают аналогично. Окончательный контроль качества сварного шва осуществляют с помощью ультра­ звуковых аппаратов.

В нашей стране поточная линия для производства сварных дву­ тавров из трех листов с 1961 г. работает на одном из заводов металло­ конструкций. На этой линии можно изготавливать двутавры высотой от 600 до 2000 мм с полками шириной от 200 до 600 мм и толщиной 10—40 мм. Толщина стенки двутавра может быть в пределах от 6 до 20 мм, длина готового двутавра — от 7,5 до 12,0 м.

Для стенки двутавров высотой до 1000 мм используют универ­ сальную листовую сталь, двутавры большей высоты получают из обычной листовой стали.

Схема поточной линии для производства сварных широкополоч­ ных двутавров из трех листов приведена на рис. 122. Основные технологические операции сварки двутавра такие же, как на рас­ смотренной выше установке. Сварка основных поясных швов в за­ висимости от толщины стенки осуществляется со скоростью 80— 120 міч. При выполнении этой операции двутавр с помощью канто­ вателя устанавливают под углом 45° к вертикали. Сварку проводят под слоем флюса автоматическими аппаратами.

На участке отделки двутавры подвергают правке на двух правиль­ ных машинах с целью устранения искривления полок («грибовид-

283

ности»), вызванных сваркой. Предусмотрена фрезеровка тор­ цов двутавров.

Отличительной особенно­ стью рассмотренной отечествен­ ной технологии производства сварных широкополочных дву­ тавров является высокая сте­ пень механизации вспомога­ тельных и транспортных опе­ раций, поточность производст­ венного процесса. Наряду с этим технологии сварки широ­ кополочных двутавров из трех листов присущи и следующие недостатки:

1) под действием попереч­ ных остаточных напряжений, возникающих в процессе сварки стенки с полками, происходит коробление и перекосы полок, которые трудно полностью ком­ пенсировать предварительным изгибом заготовок, идущих на полки, или выправить после сварки на правильных маши­ нах;

2) в процессе эксплуатации сварных двутавров остаточные напряжения в местах сварки суммируются с напряжениями от внешней нагрузки, что спо­ собствует появлению пласти­ ческих деформаций в конструк­ циях, работающих при статиче­ ских нагрузках, и снижению вы­ носливости конструкций при динамических нагрузках;

3) угловые швы в сварных двутаврах весьма чувствитель­ ны к образованию кристалличе­ ских трещин, что ограничивает возможность повышения скоро­ сти сварки и затрудняет их контроль.

Существенным недостатком рассмотренной технологии изго­ товления двутавровых профи­ лей является низкая произ-

284

В последние годы американская фирма АМФ—Термантул раз­ работала новый высокопроизводительный процесс высокочастотной

h И M

сварки сопротивлением различных строительных профилей из листо­

Наиболее целесообразным является применение этого процесса при производстве профилей, которые не могут быть получены прокаткой. К таким профилям относятся облегченные двутавры мелких и сред­ них размеров, несимметричные двутавры с полками неравной ширины и толщины, двутавры, составленные из высокопрочной и обычной углеродистой стали, из нержавеющей и оцинкованной стали и т. д. Расчеты фирмы показали, что новым способом сварки можно произ­ водить двутавровые профили высотой от 101,1 до 609,6 мм, с пол­ ками шириной от 38,1 до 304,8 мм при толщине стенки от 1,6 до

285

В период с 1965 по 1969 г. фирма АМФ — Термантул разработала и установила четыре агрегата высокочастотной сварки для получения

экономических результатов его эксплуатации. В настоящее время этот агрегат выпускает промышленную продукцию.

Второй опытно-промышленный агрегат с горизонтальным поло­ жением стенки двутавра в процессе сварки был установлен в конце 1966 г. в США и в настоящее время используется для экспериментов.

Третий и четвертый агрегаты высокочастотной сварки установ­ лены в Японии соответственно в 1967 и 1969 гг. и находятся в стадии наладки. В табл. 52 приведен сортамент двутавровых профилей, про­ изводство которых освоено на действующих агрегатах высокочастот­ ной сварки фирмы АМФ—Термантул. Схема агрегата для изготовле­ ния сварных двутавров с горизонтальным положением стенки при­ ведена на рис. 124. По проекту агрегат рассчитан на производство двутавровых профилей высотой до 457 мм со стенкой толщиной до 9,5 мм и полками толщиной до 15,9 мм. Скорость сварки зависит от толщины стенки. При производстве двутаврового профиля со стен­

большинство металлургических заводов поставляет толщиной только

286

матывателями и сварочным агрегатом установлены накопители петле­ вого типа и аппараты для стыковой сварки концов рулонов.

п е р е д а ч и балки в с т о р о н у ; 13 — о т в о д я щ и й р о л ь г а н г

Листовая сталь, поступающая в сварочный агрегат, проходит правку в роликоправильных машинах. Окалину с поверхности листа не удаляют, так как при использовании высокочастотной сварки со­ противлением она не ухудшает качества шва.

Важнейшей технологической операцией рассматриваемой техно­ логии производства сварных двутавров является операция холодной высадки кромок листа, идущего на стенку профиля.

Ширина качественного сварного шва между стенкой и полкой обычно составляет около 85% толщины стенки. Чтобы увеличить ширину качественного шва до величины, превышающей толщину стенки, и обеспечить нужное количество металла для образования закруглений (галтелей) между полкой и стенкой при огневой за­ чистке шва, в технологическом процессе изготовления сварных дву­ тавров по способу фирмы АМФ—Термантул предусмотрена холодная высадка кромки стенки с увеличением ее толщины в зоне шва при­ мерно на 30%. Эту операцию осуществляют в непрерывных ролико­ вых высадочных машинах, установленных в сварочном агрегате перед зоной сварки. На рис. 125 для сравнения приведены основные раз-

287

меры швов, полученных при высаженной и обычной кромках стенки двутавра.

В зону сварки полки поступают под углом 4—7° к вертикальной плоскости кромки стенки (рис. 126). При сварке тонких листов под­ держание этого заданного угла не представляет особых трудностей. Для листов толщиной более 9 мм применяют предварительный изгиб полок, поступающих в зону сварки.

Установка полок двутавра относительно его стенки и фиксация этого положения в процессе сварки осуществляются буртами на­ правляющих роликов гибочных устройств в сварочной зоне, на ко­ торые опираются кромки по-

вмм

Всварочной зоне к одной из полок двутавра через скользящий контакт подводят ток напряжением от 50 до 200 в с частотой 450 кгц, который, пройдя вдоль кромок Ѵ-образной щели между полкой и кромкой стенки профиля, выходит через второй скользящий контакт

энергии регулируют путем изменения расстояния от скользящих кон­ тактов до зоны сварки. За счет более длинного пути в полке ток в ней

В момент, когда температура полки и кромки стенки достигает необходимой для кузнечной сварки величины, эти элементы двутавро-

288

вого профиля проходят обжимные ролики, которые сжимают их, осуществляя осадку металла стенки. При этом окалина, образовав­ шаяся при прокатке, посторонние примеси и оплавленный в про­ цессе нагрева металл выдавливаются из зоны шва, образуя на каждой его стороне грат. После окончания сварки сварной шов зачищают в горячем состоянии с помощью резца или кислородно-газовой го­ релки, установленных у выхода из зоны сварки.

ционного подогрева металла на специальном участке после выхода профиля из устройства для зачистки шва. Индукционный нагрев производят током с частотой 960, 3000 и 10 000 гц.

После сварки двутавровые профили проходят роликоправильную машину, в которой устраняется изгиб полок, образующийся в про­ цессе приварки их к стенке. За правильной машиной с помощью де­ фектоскопов проводят контроль качества готовых швов. Готовые профили разрезают на заказанные длины при помощи летучей пилы и по отводящему рольгангу, а также шлепперу направляют на склад готовой продукции.

На рис. 127 приведена схема агрегата для изготовления сварных двутавровых профилей по способу фирмы АМФ—Термантул с верти­ кальным положением стенки. Этот агрегат по проекту рассчитан на изготовление двутавров высотой от 150 до 406 мм, с полками шириной от 50 до 150 мм, толщинами стенок от 1,6 до 6,35 мм и полок от 3,2 до 9,6 мм. Процесс сварки производят со скоростью от 9,1 до 46 мімин.

Применение в агрегате вертикального расположения стенки дало возможность упростить системы подачи заготовок в агрегат, центри­ рование полок относительно стенки и сам процесс сварки. Улучши­ лось наблюдение за качеством выполнения шва и упростилось обслу­ живание оборудования для огневой зачистки сварного соединения. Схема установки сварочных аппаратов и устройств для зачистки шва при вертикальном положении стенки двутаврового профиля при­ ведена на рис. 128. На рис. 129 приведен план расположения обору­

Испытания сварных двутавровых профилей, полученных по спо­ собу фирмы АМФ—Термантул, на прочность и выносливость пока­ зали, что они не уступают горячекатаным профилям при статических нагрузках и работе на изгиб. Необходимая для конкретной конструк­ ции усталостная прочность сварных двутавров может быть получена путем соответствующего подбора материалов и условий сварки.

В табл. 53, 54 приведены технико-экономические показатели ра­ боты двух агрегатов высокочастотной сварки легких двутавровых профилей. В табл. 55 приведена расшифровка затрат, учтенных при

'г

/ — з а г р у з о ч н а я п л о щ а д к а д л я т р е х р у л о н о в ; 2 — т е л е ж к а д л я п е р е д в и ж е н и я р у л о н о в ;

19*