4. Производство сварных конструкций

Процесс изготовления сварных конструкций помимо сварки вклю­чает такие этапы, как получение заготовок, отвечающих требовани­ям, необходимым для сварки; подготовка их под сварку; сборка; до­полнительная обработка после сварки (термообработка, правка, ме­ханообработка); контроль. Без этих этапов сварка не может произво­диться, и они со сваркой тесно связаны, во многом определяя полу­чение конструкции с заданными свойствами. Этот комплекс работ в целом и рассматривается как сварочное производство, организуемое с учётом особенностей той или иной отрасли машиностроения.

Такое комплексное рассмотрение сварочного производства необ­ходимо при решении вопросов совершенствования как сварных кон­струкций, так и методов их изготовления. Около 70 % всех сварных конструкций из самого распространённого материала - стали изго­тавливают с помощью электродуговой сварки, поэтому познакомим­ся со сварочным производством, использующим этот вид сварки.

Непрерывное усложнение конструкций и повышение уровня требо­ваний к их качеству сопровождается возрастанием трудоёмкости их изготовления и себестоимости. Поэтому механизация и автоматизация производства, которые позволяют повысить производительность процесса, улучшить качество соединений и условия труда, являются одной из харак­терных особенностей развития современного сварочного производства

Под механизацией производства понимается замена в нём руч-ного труда энергией машин и механизмов. При этом функции управ­ления процессом остаются за человеком. Автоматизация - это бо­лее высокая стадия механизации, при которой функции управления выполняются автоматическими устройствами. Автоматизация не только механизирует труд, но и управляет им.

4.1. Заготовительные работы

Заготовки для изготовления сварных конструкций могут быть из проката, литые и кованые. Технологический процесс заготовки деталей из проката может включать такие операции, как правка, размет­ка, резка, штамповка.

Правка может производиться в холодном или горячем состоянии за счёт создания местной пластической деформации, например на листоправильных вальцах (рис. 4.1, а). Правка достигается в резуль­тате изгиба и растяжения путём многократного пропускания листов между верхними и нижними рядами валков. По такому же принципу работают углоправильные вальцы для правки уголков (рис. 4.1, б).

Правка двутавров и швеллеров производится на правильно-гибоч­ных прессах. Прокатный профиль 2 изгибается между опорами 1 и толкателем 3 (рис. 4.1, в).

Разметка индивидуальная - трудоёмкая операция. Более произ­водительная операция - наметка по шаблонам. Однако изготовление специальных наметочных шаблонов целесообразно только для се­рийного производства или для повторяющихся конструкций единич­ного производства.

При изготовлении деталей сварных конструкций применяются следующие виды резки: на ножницах, на отрезных станках, терми­ческая, в штампах на прессах.

Процесс резки на ножницах основан на упругопластической деформации и скалывании металла под давлением ножа. Разрезаемый лист 2 заводят между нижним / и верхним 4 ножами ножниц до упора 5 и зажимают под при­жимом 3 (рис. 4.2). Под давле нием верхнего ножа вначале происходит вдавливание ножей в металл, а затем его скалывание по поверхности между остриями режущих кромок.

Резать на отрезных станках можно материал большего сечения, чем на ножницах, и качество резки получается более высо­ким, однако трудоёмкость резки при этом значительно увеличивает­ся. Поэтому отрезные станки применяются для резки профилей, ко­торые невозможно резать на ножницах, например, для резки труб, профилей большого сечения, профилей под углом или в случаях, когда необходимо обеспечить высокую точность резки.

Разделительная термическая резка (кислородная и плазменно-дуговая) находит исключительно широкое применение в заготови­тельных работах. Ручная и полуавтоматическая резка производится обычно по разметке, а автоматическая - с помощью копирных уст­ройств или компьютерных программ.

Ручная резка имеет ограниченное применение для получения за­готовок сварных конструкций, так как она более трудоёмка и не обес­печивает требуемую точность реза. Машинная резка позволяет вы­резать детали сложной формы (рис. 4.3) с высокой точностью, ис­ключаются трудоёмкие операции разметки, обеспечивается высокая производительность. Поэтому она является одним из наиболее про­грессивных технологических процессов.

Машины для термической резки подразделяют на универсальные, предназначенные для вырезки разнообразных по размерам и конфи­гурации деталей из листового металла, и специальные для выпол­нения какой-либо определённой операции, например для вырезки фланцев, резки труб. Универсальные машины могут быть стацио­нарными и переносными.

На рис. 4.4 приведены схемы термической резки и общий вид уни­версальной машины термической резки серии «Кристалл-2,5», пред­назначенной для раскроя листового проката чёрных и цветных ме­таллов методом плазменной или кислородной газопламенной резки по программе. Толщина разрезаемого металла от 1 до 20 мм. Шири­на разрезаемого листа до 2,5 м, длина листа не регламентируется.

Резка сортового и фасонного проката может осуществляться с применением ножниц следующих типов: пресс-ножницы комбини­рованные, ножницы комбинированные, сортовые, для резки уголка, для резки швеллеров и двутавров.

На прессножницах комбинированных можно резать полосу, круг, квадрат, уголок, тавр, швеллер и двутавр. Наряду с этим пресс-нож ницы позволяют резать листовой материал, а также осуществлять операции пробивки отверстий в листах и фасонных заготовках.

При резке фасонного проката так же, как и при резке листового проката на ножницах, основное время составляет наибольшую часть в общей трудоёмкости. Поэтому комплексная механизация резки фасонного проката обеспечивает значительное сокращение трудоём­кости и улучшение условий труда рабочих.

На комплексно-механизированных линиях в автоматическом ре­жиме выполняются следующие операции: подача заготовки под от­резное устройство, отрезка конца заготовки, подача заготовки под штамп пресса, вырубка фигурных отверстий, подача заготовки под отрезное устройство, отрезка детали на заданную длину, подача де­тали под маркировочный автомат, маркировка детали, сортировка деталей по длине. В линию входят: система программного управле­ния, пресс с подающим, вырубным и отрезным устройствами, на­сосная станция, клеймильный автомат и отводной рольганг. Для сме­ны штампов применяют быстродействующий блок роторного типа.

Холодная листовая штамповка в производстве сварных конст­рукций является наиболее прогрессивным технологическим процес­сом, так как обеспечивает высокую точность и производительность, низкую себестоимость изготовления деталей, сокращение массы свар­ных конструкций, объёма сборочно-сварочных работ и расхода ме­талла. Основные виды холодной штамповки - вырубка (пробивка), гибка и вытяжка (рис. 4.5).

Рис. 4.З. Заготовки, получаемые термической резкой

Рис. 4.4. Схемы односопловой (а), многосопловой (б) термической резки и общий вид (е) портальной машины термической резки серии «Кристалл-2,5»

Сварка. Введение в специальность

Рис. 4.5. Схемы холодной штамповки:

а - вырубка, б - одноу гловая гибка, в - двухупповая гибка,

г- вытяжка