Правка сварных конструкций

При изготовлении сварных конструкций, несмотря на принимаемые меры конструктивного и технологического характера, деформации в той или иной мере возникают. Когда деформации превышают допустимые — применяют правку.

В зависимости от размеров, конфигурации и материала сварных конструкций, а также степени их деформации на заводах тяжелого машиностроения применяют следующие виды правки: в холодном состоянии на прессах; с общим нагревом всего изделия в термических печах; с местным нагревом пламенем газокислородных горелок; калибровку цилиндрических изделий на трех- или четырехвалковых листогибочных машинах.

Основным критерием при выборе способа правки является форма изделия. Например, цилиндрические изделия или обечайки от эллипсовидности «домиков» и других деформаций исправляют на листогибочных машинах. Конструкции типа двутавровых балок и балок коробчатого сечения правят на гидравлических прессах. Крупногабаритные и тяжелые конструкции обычно правят с общим нагревом в термических печах или путем местного нагрева пламенем газокислородных горелок.

Правка на прессах. Для правки сварных конструкций на Урал- машзаводе спроектированы и изготовлены специальные гидравлические прессы: пресс усилием 1200 тс и подвижные прессы усилием 150 тс. Последние установлены в технологическом потоке сборочно-сварочных цехов. Пресс усилием 1200 тс установлен в заготовительном цехе, так как помимо правки сварных конструкций его используют и для гибочных работ.

Перед назначением сварной конструкции на правку определяют ее момент сопротивления в сечении, подлежащем правке.

Передвижной пресс для правки сварных конструкций, представляет собой сварную раму портального типа, несущую рабочий цилиндр и гидроагрегат. Эти механизмы смонтированы на тележке, имеющей отдельный привод и передвигающейся вдоль рамы в пределах длины портала (2650 мм). Обе стойки портала имеют механизмы передвижения, с помощью которых портал перемещается вдоль стола, на котором устанавливают сварные конструкции, подлежащие правке.

Стол пресса состоит из нескольких одинаковых плит (секций), укрепленных на сварных балках, которые закреплены на стойках, залитых в фундаменте. На плитах для возможности наблюдения за кривизной детали во время правки нанесены продольные риски. Поперек плит сделаны Т-образные пазы, используемые в случае необходимости для крепления детали во время правки.

Портал имеет по две пары холостых и приводных катков для передвижения его по рельсовым путям стола. Движение тележки с цилиндром по порталу и движение портала пресса по рельсовым путям стола в крайних положениях ограничивается конечными выключателями.

Управление механизмами пресса осуществляется с кнопочных станций, расположенных по обе стороны портала пресса.

Рабочая жидкость для питания цилиндра пресса подается от гидроагрегата. Подъем поршня и опускание его имеет две скорости: быструю — установочную и тихую — рабочую.

Гидравлический пресс усилием 1200 тс предназначен не только для правки сварных конструкций, он также используется для гибки листового и профильного металла, главным образом в холодном состоянии.

Пресс состоит из станины с опорами, двух консолей, подвижного стола с плитой для правки, двух гидроцилиндров с плунжерами для перемещения стола, трех гидравлических выталкивателей, четырех колонн с разъемными гайками, верхней части — архитрава, подвижной траверсы, рабочего гидроцилиндра с плунжером, плиты и двух гидроцилиндров для подъема траверсы. Для правки к плите закрепляют на болтах пуансон гибочного штампа. Технологическая оснастка крепится болтами к столу.

На каждом цилиндре предусмотрена защита от попадания на плунжер грязи и от утечек масла. Для трущихся поверхностей стола пресса и колонн предусмотрена централизованная разводка и ручная подача смазки. Управление прессом осуществляется с общего пульта.

Крупногабаритные сварные конструкции при необходимости правят в термических печах с общим нагревом. В этом случае конструкцию тщательно укладывают на выдвижном поде печи, а в местах, имеющих наибольшую деформацию, укладывают тяжеловесный груз. При достижении необходимой температуры нагрева и приобретении металлом пластических свойств под действием нагрузки изогнутая часть прижимается к подкладкам на поде печи, и конструкция выправляется. К правке с общим нагревом прибегают в случаях, когда конструкции изготовлены из легированной стали, имеющей высокие упругие свойства, и затруднена правка другими методами.

Правку можно также выполнять с применением приспособлений: гидравлических домкратов, винтовых прижимов и др. Часто для правки конструкций применяют местный нагрев.

Термическая правка сварных конструкций с местным нагревом благодаря простоте, универсальности и маневренности имеет технико-экономические преимущества по сравнению с правкой на прессах, и в последнее время находит все большее применение на производстве. При этом способе правки не требуется специального дорогостоящего прессового оборудования. Нет необходимости в дополнительной транспортировке сварной конструкции к месту правки, тем самым исключаются встречные грузопотоки и уменьшается общее цикловое время изготовления сварных конструкций. Правку с местным нагревом можно осуществлять непосредственно на месте изготовления сварной конструкции. Кроме того, такая правка практически выполнима на любых сварных конструкциях независимо от их размеров, формы и массы. Правка этим способом зависит в основном от опыта и квалификации рабочего.

В качестве источника нагрева при правке целесообразно использовать газокислородное пламя, получаемое в сварочных горелках и резаках или в специально приспособленных для этой цели горелках. Это можно объяснить тем, что пламя, имея сравнительно высокую концентрацию теплового потока с высокой температурой, дает возможность вести нагрев в процессе правки с визуальным наблюдением зон нагрева. Из имеющихся видов газокислородного пламени наиболее концентрированный нагрев металла при правке обеспечивает ацетиленокислородное пламя.

С увеличением расхода газа в единицу времени (в зависимости от номера наконечника обычной сварочной горелки) удельный тепловой поток возрастает, но не пропорционально расходу газа. При этом коэффициент сосредоточенности несколько уменьшается, а размеры пятна нагрева увеличиваются. Практически это допустимо, так как при правке в большинстве случаев нагреваемый слой шире имеющегося пятна нагрева даже у наибольшего по размеру наконечника горелки. 

При правке конструкций следует нагревать те зоны металла, которые имеют наибольшую выпуклость, вызванную деформацией, т. е. те зоны, в которых после остывания должно произойти сокращение металла.

Зону нагрева металла в процессе правки целесообразно располагать в виде клина. Вершина клина должна быть направлена к нейтральной линии изгиба, а основание — к наиболее выпуклой части деформированного элемента. Для равномерного выпрямления изгиба зоны нагрева должны быть неширокими, а число мест нагрева по длине выправляемого участка может быть большим. В тех случаях, когда правку приходится вести с нагревом не у краев, а в середине детали, нагревать целесообразнее узкую полосу поверхности, расположенную вдоль наиболее выпуклой ее деформированной части.

При правке на листовых элементах сварных конструкций выпуклостей типа «хлопунов» нагрев следует начинать с выпуклой части. При этом нагрев производится либо отдельными узкими полосами, либо точками, равномерно расположенными в шахматном порядке на выпуклой части, либо кольцами. При нагреве кольцами или полосами обеспечивается более высокая эффективность правки по сравнению с нагревом точками.

Нагрев поверхности до температуры 750—850° С должен быть осуществлен в течение короткого времени с тем, чтобы нагретая зона была по величине небольшой, узкой. При этом соседние участки металла, остающиеся холодными, будут оказывать, наибольшее сопротивление расширению нагреваемого участка, вызывая его пластическую усадку. При охлаждении на этом участке появятся растягивающие напряжения, которые и будут способствовать устранению деформации.

При нагреве широкой зоны малоконцентрированным источником сопротивления пластической усадке нагретого слоя будут невелики, что в конечном итоге дает малоэффективные результаты правки с местным нагревом.

Направление наибольшей кривизны

Для правки тонкостенных панелей кузовов и различных обшивок в последние годы разработана технология местного нагрева электрической дугой вольфрамовым электродом в среде аргона. Электрическая дуга благодаря высокой концентрации теплового потока позволяет нагревать до заданной температуры малые толщины металла. Скорость перемещения дуги, при которой металл на участке нагрева не плавится, равна 5—6 см/с.

Нагрев производится на участках обшивки, имеющих минимальную кривизну. В этом случае следов правки (провалов) не остается. При правке по этой схеме коробление уменьшается только за счет поперечного укорочения металла.

Повышение производительности и улучшение внешнего вида объясняется тем, что при нагреве электрической дугой остаточное укорочение металла выше, чем при других способах нагрева, а провалы меньше. Для данного способа правки используют стандартное сварочное оборудование и не требуются специальные приспособления.

По мере увеличения применения в сварных конструкциях легированных сталей, усложнения конструкции машин и сварных узлов вопросы технологии термической обработки и правки будут приобретать все большее значение.