2. ЗАГОТОВИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО (ЛИСТЫ 13 ...22)

ПОЯСНЕНИЯ К ЛИСТАМ 13... 22

ОПЕРАЦИИ ЗАГОТОВИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Отливки, кованые и штампованные заготовки обыч­но поступают на сварку в виде, не требующем дополнитель­ных операций. Технологический процесс заготовки деталей из проката начинается с подбора металла по размерам и маркам стали и может включать следующие операции:

правку, разметку, резку, обработку кромок, гибку и очистку под сварку.

Правка (листы 13, 14). Листовой прокат требует правки в том случае, если металлургический завод постав­ляет его в неправленом виде, а также если деформации возникли при погрузке, разгрузке или транспортировании. Наиболее часто встречаются следующие виды деформации (лист 13, рис. I): а - волнистость, б - серповидность в плоскости, в - местные выпучины, г - заломленные кромки, д - местная погнутость, е - волнистость по­перек части листа.

Правка осуществляется путем создания местной плас­тической деформации и, как правило, производится в хо­лодном состоянии. Чтобы избежать значительной потери пластических свойств, значение относительного остаточ­ного удлинения  (рис. 2, а, в) наиболее деформированных волокон обычно ограничивают площадкой текучести (рис. 2, а, б). Например, для стали СтЗ допускают  при холодной правке до 1 % и при холодной гибке до 2 %. Исходя из этого, ограничивают ход толкателя при прав­ке на прессах и радиус валка при правке в вальцах. Листоправильные вальцы (рис. 3) могут иметь пять и бо­лее валков. Правка достигается в результате изгиба и рас­тяжения путем многократного пропускания листов меж­ду верхним и нижним рядами валков. По такой же схеме работают углоправильные вальцы для правки уголков (рис. 4, 10).

В случае необходимости создания более значительных деформаций (рис. 2, в) правка и гибка стали должны про­изводиться в горячем состоянии. Нередко правке в валь­цах подвергают сварные заготовки из двух или несколь­ких листов, сваренных стыковыми швами. Для ограниче­ния совершаемой пластической деформации зоны сварного соединения усиление сварного шва должно быть минималь­ным, иначе усиление рекомендуется удалять.

Для тонких листов лучшие результаты получаются при правке растяжением (рис. 5, 6). Растяжение полос и листов с целью правки можно выполнять или на прессовом обо­рудовании с помощью приспособлений (рис. 7), или на специальных растяжных машинах (рис. 9). Быстродействующий захват такой машины показан на рис. 8. Лист 2 ро­ликом 7 направляется в щель между клиновыми зажи­мами 4, останавливается опусканием верхнего ролика 3 и зажимается подачей подвижных клиньев зажима влево.

Саблевидность листовой и широкополосной стали (искривление в плоскости) поддается правке в ограничен­ной степени.

Правка двутавров и швеллеров производится на пра­вильно-гибочных прессах кулачкового типа. Прокатный профиль 2 (лист 14, рис. 11) изгибается между опорами 1 толкателем 3, причем величина прогиба регулируется пе­ремещением опор 2 (рис. 12) с помощью штурвалов 1.

Правку мелко- и среднесортного и профильного про­ката производят на роликовых машинах (см. лист 13, рис. 10), работающих по той же схеме, что и Листоправильные. Для крупносортного проката, например двутавров и швеллеров, такой способ используется только для правки в плоскости меньшего момента сопротивления. В другой плоскости крупносортный прокат правят на правильно-ги­бочных прессах (см. лист 14, рис. 12) кулачкового типа путем изгиба.

Разметка. Индивидуальная разметка трудоемка. На­метка более производительна, однако изготовление специ­альных наметочных шаблонов не всегда экономически це­лесообразно. Оптический метод позволяет вести размет­ку без шаблона по чертежу, проектируемому на размеча­емую поверхность.

Применение разметочно-маркировочных машин с пневмокернером обеспечивает скорость разметки до 10 м/мин при точности ± 1 мм и допускает использование програм­много управления. Использование приспособлений для мерной резки проката, а также газо-резательных машин с масштабной фотокопировальной системой управления или программным управлением позволяет обходиться без раз­метки.

Резка и обработка кромок (листы 14 ... 17).

Рез­ка листовых деталей с прямолинейными кромками из ме­талла толщиной до 40 мм, как правило, производится на гильотинных ножницах (лист 14, рис. 1,а) и пресс-нож­ницах (рис. 1. б). Разрезаемый лист 2 заводится между ниж­ним 7 и верхним 4 ножами до упора 5 и зажимается при­жимом 3. Верхний нож, нажимая на лист, производит скалывание. При длине отрезаемого элемента 1 ...4м погрешность размера обычно составляет ± (2, 0 ... 3, 0) мм при резке по разметке и ± (1, 5 ... 2, 5) мм при резке по упору. Прямой рез со скосом кромки под сварку можно получить, используя специальные ножницы (рис. 1, в). При включении гидроцилиндра 1 качающийся ножедержатель 3 поворачивается сначала вокруг оси 6, закреп­ленной в детали 5, обеспечивая прямой рез с помощью ножа 9. Когда упор 2 ножедержателя упирается в выступ детали 5, детали 3 и 5 поворачиваются совместно вок­руг оси 4, и нож 10 совершает рез на скос. На первом этапе деталь 5 неподвижна, так как ее выступ прижат прижимом 7 к регулируемому упору 8. На втором эта­пе прижим отжимается, разрешая поворот относитель­но оси 4.

Дисковые ножницы (рис. 2, а) позволяют осущест­влять вырезку листовых деталей с непрямолинейными кромками толщиной до 25 мм. Для получения листовой заготовки заданной ширины с параллельными кромками дисковые ножи целесообразно располагать попарно на заданном расстоянии друг от друга (рис. 2,6).

Двухдисковые одностоечные ножницы с наклонными ножами (рис. 3) предназначены для прямолинейной, круговой, фигурной резки и скашивания кромки под сварку. Применяя специальный инструмент, их можно ис­пользовать для отбортовки и гибки. Резку можно про­изводить как от края листа, так и из середины. Установка состоит из двух отдельных станков: приспособления 1 для зажима листа по центру вырезаемого круга и станка 2 с дисковыми ножами. Вращение ножей (дисков) 8, закреп­ленных на валах, осуществляется от электродвигателя 4. Нижняя головка перемещается с помощью червячной пе­редачи 5. Вертикальное перемещение верхнего диска осу­ществляется электродвигателем 3. Зажим листа в при­способлении для круговой резки производится от эле­ктродвигателя 7. Радиус резки устанавливается перемеще­нием приспособления электродвигателем 6.

Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами (лист 15, рис. 4, 5) или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском или с использованием трения, или контактно-дуговым оплавлением.

Производительным является процесс вырубки в штам­пах. При номинальных размерах деталей 1 ...4м отклоне­ния могут соответственно составлять ± (1,0 ... 2,5) мм.

При резке листов на механических ножницах боль­шие трудовые затраты обычно связаны с подачей листа к ножам и с уборкой отходов. Оснащение ножниц комп­лексом механизмов, управляемых одним оператором, позволяет исключить тяжелый ручной труд (рис. 6). Захват листа, его разворот и укладку на подающую тележ­ку 5 осуществляют с помощью универсального портально­го манипулятора 8, имеющего колонну 7 с траверсой б, снабженной вакуумными или электромагнитными захвата­ми. Уложенный на холостой роликовый конвейер 2 лист с помощью прижимов 4 крепится к механизму подачи 3. Самоходная тележка 5 по рельсам 9 подает лист к ножам 1,. после чего механизмом 3 производится точная установка листа. При резке по разметке или с помощью указателя, скользящего по масштабной линейке, управление ножница­ми и механизмом подачи осуществляется оператором с пульта управления. При резке по упору партии одинаковых деталей процесс может быть полностью автоматизирован. Подача листа отключается конечными выключателями. Отрезанные детали собирают в тележку, подталкиваемую под ножницы. Перед обрезкой кромок тележку откатыва­ют, и обрезки падают в приямок, откуда механизм стал­кивает их в бункер.

Разделительная термическая резка менее производи­тельна, чем резка на ножницах, но более универсальна и применяется для получения стальных заготовок как пря­молинейного, так и криволинейного очертания при широ­ком диапазоне толщ ин. Наряду с газопламенной кисло­родной резкой (рис. 7, а) все шире применяют плазменно-дуговую резку (рис. 7, б) струёй плазмы между водоохлаждаемым электродом 2 и изделием 1. Этим спо­собом можно обрабатывать практически любые металлы и сплавы. Использование в качестве плазмообразующего газа сжатого воздуха дает не только экономические, но и технологические преимущества, так как наряду с весь­ма высоким качеством реза обеспечивается значитель­ное повышение скорости резки, особенно при вырезке за­готовок из сталей малой и средней толщины (до 60 мм). Недостатком воздушно-плазменной резки является насы­щение поверхностного слоя кромок азотом, что способст­вует образованию пор при сварке. Поэтому зачастую необ­ходимо кромки подвергать механической обработке или зачистке стальной щеткой.

Расширяется применение лазерной резки (рис. 7, в). Большей мощностью обладают газовые технологические лазеры непрерывного действия, В активной зоне А газово­го квантового генератора 5 между зеркалом 6 и полупроз­рачным зеркалом 4 получают монохроматическое коге­рентное излучение электромагнитных волн, которое нап­равляют зеркалом 3 и фокусируют оптической системой 2 на поверхность разрезаемого изделия /. Преимущества лазерной резки — чрезвычайно малая ширина реза (доли миллиметров), возможность резки материала малой тол­щины (от 0,05 мм).

Для резки профильного металла применяют иногда электроконтактную резку (рис. 7, г). Резка происходит в результате возникновения периодических электричес­ких разрядов между разрезаемой деталью 3 и вращающим­ся электродом 2, присоединенным к источнику питания 1. Метод эффективен при резке труднообрабатываемых ма­териалов.

Ручную и полуавтоматическую резку листов произво­дят обычно по разметке, авто магическую — с помощью копирных устройств (рис. 8), по масштабному чертежу или на машинах с программным управлением.

Газо-резательные машины с масштабной дистанционной фотокопировальной системой управления и программным управлением более производительны. Несущая часть пря­моугольно-координатных машин, работающих с этими системами копирования, может быть портально-консольной (лист 16, рис. 9, а - г) или портальной (рис. 9, д). Установки имеют несущую часть 1, копирное ведущее уст­ройство 2, копирный стол 3 и инструмент 4, режущий об­рабатываемый лист 5. В качестве режущего инструмента может быть использован резак для резки кислородной струёй или плазменной дугой.

Пример портальной машины приведен на рис. 10. Ма­шина имеет портал 3, перемещающийся от привода 7 по рельсовому пути 1. На портале имеются два поворотных трехрезаковых блока б для скоса кромок под сварку и от­дельные машинные резаки 4, закрепленные на суппортах, перемещающихся поперек рельсового пути по направля­ющим 5. Управление движением резаков производят, используя фотокопировальную систему или программное устройство. Машины портального типа позволяют обраба­тывать листы 2 толщиной до 100 мм с габаритами до 3200 Х 16000мм.

Фотокопирование производится по копирному черте­жу (рис. 11), выполненному в масштабе 1:10. Закреплен­ная на копировальной части машины фотоэлектрическая головка имеет в своем корпусе осветитель, создающий све­товое пятно 2 (рис. 12) на поверхности чертежа, перемеща­ющееся или прямолинейно (рис. 12,а), или по окружности 3 (рис. 12, б, в) относительно широкой (рис. 12, д, б) или узкой (рис. 12, в) линии 1 чертежа.

Импульсное фотокопирование осуществляется сле­дующим образом (рис. 13). Свет от лампы 8 при помощи зеркала 2 направляется на чертеж через линзу 1, эксцент­рично закрепленную на валу злекродвигателя 4. В резуль­тате вращения линзы на поверхность чертежа проецирует­ся световое пятно, перемещающееся по окружности и пересекающее линию чертежа 2 раза за один оборот. Свет, отраженный от чертежа, попадает на фотоэлемент 9. Осве­щенность, а вместе с ней и ток фотоэлемента, в момент пе­ресечения точкой линии чертежа резко падают. Возникаю­щие при этом импульсы напряжения оказываются сфази-рованными с переменным напряжением сети, причем фазы импульсов зависят от положения линии чертежа от­носительно траектории светового пятна. Эти импульсы напряжения подаются на усилитель 7 и тиратронный блок 6. Разностный ток двух тиратронов управляет двигателем 5 поворота фотоголовки 3, направляя световое пятно по линии чертежа. Смещение резака происходит синхронно со смещением фотоголовки.