Производство сварных конструкций глава 9

9. Основные принципы сборки конструкций под сварку

При изготовлении сварной конструкции, особое значение имеют требования:

• минимальных затрат труда,

• минимальных сроков изготовления,

• максимальной механизации .и автоматизации производственных процессов,

• максимальной точности изготовленной конструкции.

Все эти требования взаимосвязаны:

• Без механизации процессов изготовления, без применения автоматических методов сварки нельзя повысить производительность труда и обеспечить минимальные затраты труда.

• Без сокращения трудоемкости технологического процесса изготовления сварной конструкции, без исключения всякого рода дополнительных операций (правки, подрубки и других), нельзя сократить сроки изготовления конструкции.

• Без повышения точности изготовления заготовок, сварных узлов и элементов, сборки деталей и общей сборки не только нельзя достичь необходимой точности готовой сварной конструкции, но и нельзя выполнить ни одно из перечисленных выше основных требований к технологическому процессу. Недостаточная точность заготовок и отдельных элементов затрудняет использование механизированных и автоматизированных методов сборки и сварки, требует применения дополнительных операций подрубки свариваемых кромок и правки сварных элементов и целых конструкций, ведет тем самым к излишним затратам труда и удлиняет сроки изготовления конструкции.

Таким образом, точность изготовления сварных конструкций на всех его этапах, начиная от производства заготовок и кончая общей сборкой и сваркой целых конструкций, является исключительно важным общим требованием, от выполнения которого зависят и технические, и экономические показатели качества технологического процесса изготовления сварной конструкции.

Удовлетворение требованию точности изготовления во многом зависит от того, в какой мере предотвращены остаточные сварочные деформации.

При изготовлении сварных конструкций обычно принимаются меры борьбы со сварочными деформациями. Эти меры направлены либо на предотвращение остаточных укорочений и искривлений конструкции либо на выправление деформированной в результате сварки конструкции. Совершенно очевидно, что правка не может быть отнесена к прогрессивной технологии изготовления сварной конструкции (весьма трудоемкая ручная операция и в большинстве случаев приводит к местным ухудшениям свойств материала).

Это снижает эксплуатационные характеристики конструкции и может понизить ее работоспособность и долговечность. Поэтому основным направлением борьбы с деформациями, вызываемыми сваркой, должны явиться меры предотвращения остаточных деформаций, путем выбора последовательности сборки и сварки:

• При сборке – применяют обратные выгибы и закрепления, создают начальное напряженное состояние, используют припуски и т. д.

• При сварке – деформации, вызванные одними швами, уравновешиваются деформациями обратного знака, вызываемыми другими швами.

При сварке, существенное влияние на точность конструкции оказывают деформации, вызываемые недостаточным качеством сборочных операций. При этом часто отклонения от проектных размеров конструкции, возникшие из-за неудовлетворительного качества сборки, относят на счет сварки. Естественно, что в этом случае любые меры борьбы со сварочными деформациями не могут повысить точность изготовленной конструкции.

В качестве примера того, как влияет качество сборки и выбор метода сборки на конечные деформации конструкции, можно привести следующий случай. При изготовлении сварной двустенчатой балки коробчатого сечения (рис.9.1,а) с внутренними диафрагмами был выбран следующий порядок сборки и сварки. На горизонтальный лист верхнего пояса устанавливались вертикальные диафрагмы и приваривались к поясу (рис. 9.1,б). Затем устанавливалась одна вертикальная стенка, приваривалась поясными швами к поясу, поворачивалась на 90° и приваривалась к диафрагмам. После этого устанавливались и приваривались вторая вертикальная стенка и нижний пояс. Сваренная балка имела прогиб в плане и ось верхнего поясного листа (середина между вертикальными стенками) оказалась искривленной. Полученный прогиб пытались объяснить сварочными деформациями. Анализ технологии сборки показал, что при установке диафрагм за базовую линию принимали кромку поясного листа (предполагая ее прямолинейной) и диафрагмы располагали на расстоянии а от кромки (рис. 9.1,б). В действительности кромка поясного листа оказалась непрямолинейной и диафрагмы, расположенные на одинаковых расстояниях от кромки зафиксировали изгиб вертикальных стенок в плане, а следовательно и изгиб в плане всей балки. Если бы диафрагмы устанавливались так, как это требуется, — по шнуру, натянутому по линии АБ, то стенки и балка от сборки не получили бы искривлений. Для того, чтобы поясной лист не искривился от приварки к нему диафрагм, следует чередовать направление сварки на отдельных ребрах и диафрагмах (швы /, 2, 3, 4 на рис. 9.1,в) или направления швов на каждой диафрагме или ребре (швы 5, 6 на рис. 9.1,в).

Рис. 9.1. Схема этапов сборки и сварки балки коробчатого сечения:

а — поперечное сечение;

б — установка вертикальных диафрагм на верхнем поясе;

в—последовательность (/—6) и направление сварки швов, присоединяющих диафрагмы к верхнему поясу.

Деформации, вызываемые сборкой, возникают также в результате недостаточной точности заготовок, непостоянства зазоров в стыках и т. п. Нарушение обычных правил сборки могут повлиять и на деформации, вызываемые сваркой. Если при сборке допускается насильственная подгонка стыкуемых листов, принудительное подтягивание друг к другу свариваемых деталей и т. п., то это вызывает в собираемых деталях начальные напряжения сжатия или растяжения, которые приводят к изменению величины сварочных деформаций. В результате появляются незакономерные местные деформации, нарушающие размеры и форму изделия, борьба с которыми чрезвычайно затруднена.

Основным средством получения необходимой точности конструкции является правильно разработанный технологический процесс сборки и сварки.

4