Обработка заготовок из фасонного, сортового проката и труб

После мерной резки металлопроката заготовки, как правило, проходят еще несколько технологических операций, прежде чем стать готовыми деталями сварных конструкций.

Правка. Холодная правка длинномерных заготовок производится на горизонтальных правильно-гибочных прессах. Работа на таких прессах связана с тяжелыми физическими нагрузками, поэтому прессы оснащают средствами механизации.

Образование отверстий. При необходимости образования отверстий заготовки проходят операции сверления или пробивки. Сверление является более универсальным процессом по сравнению с пробивкой, которая имеет ограничения по толщине металла и по диаметру отверстий.

В единичном производстве наиболее целесообразно применять передвижные по рельсам радиально-сверлильные станки. Преимущество их по сравнению с обычными радиально- или вертикально- сверлильными станками состоит в том, что нет необходимости производить переукладку длинных заготовок в зону действия станка. При сверлении передвижными станками заготовки укладывают один раз в зоне действия станка. Для этих целей передвижные радиально-сверлильные станки оснащают специальными плитами с пазами, в которые, при необходимости, устанавливают быстродействующие элементы для закрепления заготовок во время сверления. Длина хода передвижения станков и соответственно плит зависит от номенклатуры заготовок.

При серийном производстве целесообразно сверление выполнять на специальных поточных линиях, оснащенных средствами механизации и сверлильными станками с ЧПУ, позволяющими устранить операцию разметки. Такие линии, в частности, разработаны фирмой «Вернэ» (Франция). В состав линий входят транспортное устройство для подачи заготовок к сверлильному станку, передвижной многошпиндельный сверлильный станок с ЧПУ и механизм уборки готовой детали. Станки оснащены устройствами, позволяющими автоматически делать замеры базовой поверхности профиля и давать команду исполнительному механизму для точного сверления в заданном размере.

Пробивка отверстий отличается высокой производительностью, но имеет ряд технологических ограничений. Широкому применению этого вида обработки в последние годы способствовало два фактора: применение гидравлических устройств высокого давления, что позволило уменьшить габаритные размеры механизмов пробивки, и возможность изготовления точного инструмента. Для единичного производства гидравлические установки наиболее целесообразны, так как их можно компоновать в разных сочетаниях в зависимости от конструкции изготовляемых деталей. После изготовления определенной партии деталей гидравлические установки быстро переналаживаются. Питание им подводится от единой насосной станции. Отдельно работающие гидравлические установки можно устанавливать стационарно или подвешивать у рабочего места. Выпускаются гидравлические установки усилием 2,5—300 тс. Гидравлические установки вырубают отверстия различной конфигурации — квадрат, овал, прямоугольник и др.

В серийном производстве отверстия целесообразно пробивать на специальных линиях. В качестве примера приведена линия для пробивки отверстий в прокатных профилях мод. РНР-600 фирмы «Вернэ» (Франция). На линии пробивают отверстия в двутавровых балках от № 10до№ 60, в швеллерах от № 12 до № 40, в уголковом прокате размером от 80 X 80 до 140 X X 140 мм и в полосовой стали размером от 80 X 5 до 500 X 15 мм. Наибольший диаметр пробиваемого отверстия в полке 26 мм и в стенке 32 мм. Наибольшая толщина полки 19 мм, стенки 15 мм.

В линию, входит вводной стол с ведущей кареткой, дыропробивной агрегат, выводной стол с разгрузочным устройством, пульт дистанционного управления и насосная станция.

Установка материала на определенный размер осуществляется с помощью магнитных упоров. На каретке установлены пневмо- датчики, которые считывают информацию, получаемую от магнитных упоров. Дыропробивной агрегат состоит из станины с четырьмя дыропробивными головками (по две с каждой стороны) для пробивания отверстий в полках и двумя вертикальными дыропробивными головками для пробивки отверстий в стенках.

Гибка. В цехах сварочного производства гибку выполняют как в холодном состоянии, так и с общим или местным нагревом. При выборе метода гибки необходимо учитывать особенности технологии и поведения металла при гибке, зависящего от механических свойств металла, профиля изгибаемого материала, его размера, расположения гиба.

Процесс гибки сопровождается упругой деформацией металла, что приводит к изменению формы детали после гибки. Теоретические основы процесса гибки достаточно широко освещены в литературе. По результатам практического опыта выработаны технологические условия, которые следует учитывать и соблюдать при гибочных работах.

Минимально допустимый радиус гибки не должен превышать определенной величины, которая зависит от формы и размера профиля, от формы изгиба и метода гибки. При этом учитываются пластические свойства металла и устойчивость стенок профиля при гибке.

Выпучивание стенок происходит в зоне сжатой половины сечения и является результатом больших местных напряжений. При малом радиусе изгиба и особенно большом угле изогнутого участка возможно образование трещин и складок на внутренней стороне поверхности изгибаемой заготовки. На заводах тяжелого машиностроения расчетом и экспериментальным путем установлены минимальные пределы допустимых радиусов изгиба в зависимости от формы и размеров профиля, которыми руководствуются в работе.

Так как при большинстве гибочных работ концы деталей получаются прямыми, их предварительно подгибают в штампах или кузнечным способом. На гибочные работы устанавливают определенные допуски и методы контроля. Правильность гибки профиля определяется по металлическим шаблонам или по схемам, вычерченным на контрольных плитах. Детали с гибкой в одной плоскости проверяют на плоскостность на контрольной плите, с гибкой в нескольких плоскостях — объемной разметкой.

Для гибочных работ в зависимости от принятого метода гибки необходимо специальное оборудование и оснащение рабочих мест. Гибочные работы выполняют кузнечным способом, в основном вручную с элементами малой механизации. Механизированная гибка проводится на горизонтальных правильно-гибочных прессах и на трех- и четырехроликовых гибочных машинах с вертикальным и горизонтальным расположением гибочных роликов, на станках для гибки труб в холодном состоянии и с местным индукционным нагревом ТВЧ и другом оборудовании. Каждый вид оборудования имеет свои технологические возможности, преимущества и недостатки. Для холодной и горячей гибки-штамповки различных деталей и штучных заготовок из сортового и фасонного проката (квадрата, круга, уголка, швеллера и др.) применяют горизонтально-штамповочные прессы. Гибку на этих прессах можно выполнять с весьма малым радиусом скругления в вершине угла гибки (до 1,5 мм). Этот вид гибки не требует сложной оснастки, а оборудование просто в эксплуатации.

Холодную гибку фасонного проката сложной конфигурации и с замкнутым контуром производят на сортогибочных машинах. Кроме гибки по различным дугам окружностей или гибки в кольцо эти машины позволяют завивать заготовку в спираль. Сортогибочные машины имеют вертикальное и горизонтальное расположение гибочных роликов.

Преимуществом сортогибочных машин является возможность быстрой смены гибочных роликов и изменения радиуса гибки. Машины имеют несколько скоростей и оснащаются опорными валками, что препятствует короблению изделия. Радиус гибки регулируется путем изменения положения прижимного ролика.

Гибка труб производится различными методами. Из механизированных наиболее распространена гибка в холодном состоянии на трубогибочных механизированных приспособлениях и трубогибочных машинах. Механизированные трубогибочные приспособления имеют механический или гидравлический привод и предназначены для гибки труб небольшого диаметра. Трубогибочные машины предназначены для гибки труб средних диаметров в холодном состоянии.

Трубогибочные машины обеспечивают высокую производительность и хорошее качество гибки.

Для профилей большого сечения (труб, швеллеров, двутавровых балок) наиболее широкое распространение находят гибочные станки с применением местного индукционного нагрева ТВЧ. Преимущество этого вида гибки профилей заключается в том, что деформируемый во время гибки участок, металл которого имеет низкий предел прочности при высокой температуре, находится между холодными, а следовательно более жесткими, участками. Эта особенность дает возможность исключить следующие недостатки: овальность труб, отклонения от прямого угла профилей; утонение наружных стенок труб; гофрообразование на внутренних стенках гиба; применение различных наполнителей: дорнов, песка, оправок; образование окалины из-за общего нагрева в пламенных печах.

Принцип действия трубогибочного станка сводится к следующему. Изгибаемая труба закрепляется в каретке зажима и направляющих роликах, задний торец трубы упирается в упор удлинителя. Перемещаясь вдоль станины, труба проходит индуктор, нагревающий ее на узком участке. Изгибающий момент создается роликом. При непрерывном перемещении трубы изгиб получается необходимого радиуса. Меняя положение нажимного ролика в направлении, перпендикулярном к оси трубы, можно регулировать радиус изгиба. Продольная подача трубы характеризует производительность станка.

Трубогибочный станок мод. 625 состоит из следующих основных узлов: станины, механизма продольной подачи, каретки зажима, поддерживающего устройства для укладки труб, каретки для перемещения нажимного ролика, устройства, с помощью которого удерживается труба от провисания, механизма поперечной подачи, имеющего три скорости: 4,0; 2,6 и 1,4 мм/с; механизма перемещения каретки направляющих роликов, системы охлаждения, правого и левого зажимных механизмов, радиусоугломера, контролирующего изменения радиуса гибки и угла изгиба, трансформатора, на котором крепится индуктор для нагрева. Система охлаждения служит для охлаждения трансформатора, индуктора и нагретой зоны трубы за индуктором. Для охлаждения используется вода от цеховой магистрали. Радиусоугломер предназначен для визуального контроля радиуса и угла изгиба. При определении угла изгиба учитывают величину деформации после окончательной гибки. 

Направляющие и нажимные ролики устанавливают в соответствии с профилем и его расположением относительно радиуса изгиба.

Индукторы изготовляют специально для каждого изгибаемого профиля. Зазор между поверхностью профиля проката и индуктором принимают в пределах 7—10 мм. Индукторы изготовляют из медных трубок диаметром 24 мм и толщиной стенки 1 мм. Для охлаждения профиля в процессе гибки в индукторе просверливают отверстия диаметром 1,5 мм по всему внутреннему периметру с шагом 15 мм. При гибке труб или другого профиля, изготовленных из сталей с повышенным содержанием углерода, во избежание появления трещин отверстий в индукторе не делают, и гибку ведут без дополнительного охлаждения.

Для сокращения вспомогательного времени и облегчения труда загрузка и подача заготовок к трубогибочным станкам механизированы. В комплекс механизации входят наклонный стеллаж, на который укладываются трубы мостовым краном; дозатор с пневмоцилиндром, с помощью которого трубы подаются на гибку; рольганг с приводом, задний упор; опрокидывающиеся упоры и привод подъема рольганга.

Поднимая и опуская рольганг, трубы устанавливают по высоте, соответствующей положению направляющих, нажимного ролика и индуктора. Рольганг приводится в движение от электромеханического привода через стойку и рычаги.

После того как труба займет нужное положение на станке, опускают рамку заднего упора и трубу перемещают вместе с кареткой зажима трубогибочного станка до соприкосновения ее торца с ближайшим опрокидывающимся упором. Затем трубу зажимают в каретке станка и производят гибку.

Управление работой станка и средствами механизации проводится с пульта управления, установленного около станка. Для питания индукторов ТВЧ применяют преобразователи повышенной частоты, устанавливаемые в специальном машинном зале.

Трубогибочный станок мод. 325 имеет аналогичное устройство, принцип действия и механизацию.

Изготовляемые в тяжелом машиностроении сварные конструкции из труб (вышки буровых установок, стрелы экскаваторов и др.) имеют разнообразные соединения. Соединения труб сваривают почти исключительно снаружи, поэтому необходимо обеспечить высокую точность кромок для сборки с минимальными зазорами. Резка труб выполняется на специализированных машинах для кислородной и плазменной резки, снабженных устройством, позволяющим во всех точках реза выдерживать заданный угол. С помощью машины для резки труб можно выполнять всевозможные косые резы.