Сварка балок и балочных конструкций

При повторном пропуске через установку может привариваться второй пояс для образования двутавровых балок высотой 300—500 мм.

По такому же принципу работают установки типа Pullmax, выпущенные за рубежом для изготовления сварных балок таврового, двутаврового и коробчатого сечений с высотой стенки 150—1500 мм и шириной полок 50—500 мм. Установка Pullmax состоит из рольганга питателя, оборудованного гидравлическими зажимами, сварочного стенда с двумя или четырьмя головками для сварки под флюсом и соответственного количества источников постоянного тока на 900 а каждый. Листовые заготовки требуемого размера закладываются, фиксируются и свариваются, проходя машину со скоростью до 100 м/ч. Установка обслуживается одним инженером и двумя подсобными рабочими.

Для дальнейшего развития установок непрерывного действия большое значение приобретает применение сварки током высокой частоты (450 000 гц). Так, за рубежом уже используют установки для сварки тавровых, двутавровых и Н-образных профилей из свернутых в рулон лент или полос. Имеющееся оборудование позволяет изготовлять двутавровые балки с максимальной высотой стенки 457 мм. Подача полос из трех рулонов осуществляется таким образом, что полки подходят к кромке стенки под некоторым углом (рис. 15). Две пары скользящих контактов обеспечивают протекание сварочного тока вдоль поверхности стыкуемых элементов и через место их контакта под обжимными роликами. Разогрев полки происходит на малую глубину, и поэтому степень осадки невелика. В случае необходимости для полок может использоваться профилированная лента, имеющая в середине выступ для сварки со стенкой. Скорость сварки достигает 60 м/мин. Процесс экономичен и успешно конкурирует с изготовлением балок прокаткой. Примером поточной линии второго типа является производство сварных двутавровых широкополочных балок на заводе им. Бабушкина. Как показано на схеме (рис. 16), поточная линия делится на пять участков.

Рис. 15. Схема непрерывного процесса изготовления балки из трех полос с помощью ВЧ сварки

Рис. 16. Схема поточной линии производства сварных двутавровых балок на заводе им. Бабушкина

Со склада металла листы стенки подаются мостовым краном на рольганг 1. В случае, если стенка двутавра составляется из двух листов, то на рольганге 1 производится обрезка торцов кислородной резкой полуавтоматом и автоматическая сварка стыка стенки на флюсомагнитной подушке. Сваренные листы рычажным кантователем 2 кантуются на рольганг 3, где стык стенки проваривается с противоположной стороны. После правки в листоправильных вальцах 4 лист стенки с помощью магнитных манипуляторов 6, рольганга 5 и специальных направляющих тележек проходит дисковые и кромкокрошительные ножницы 7, обеспечивающие проектный размер высоты стенки, подвергается очистке кромок под сварку и подается в питатель 11.

Для полок используются полосы универсальной стали, продольные кромки которых обработке не подвергаются. Листы, имеющие длину, равную длине свариваемой балки, мостовым краном укладываются на рольганг 8, затем подаются в листоправильную машину 9 для правки плоскости и саблевидности. На рольганге 10 листы подвергаются зачистке средней части полки под сварку и мостовым электромагнитным краном переносятся в питатель 11. В питателе полки двутавра устанавливаются вертикально и вместе с горизонтально расположенной стенкой подаются на специальный сборочный стан 12.

Все операции в этом стане механизированы. Особенностью его является возможность сборки двутавров с предварительным натяжением стенки для предотвращения коробления ее от сварки. Пояса двутавра со стенкой соединяются непрерывными сборочными швами малого размера. Это позволяет осуществлять сборку с увеличенными зазорами без опасения появления прожогов и способствует удержанию стенки в растянутом состоянии в большей степени, чем при использовании прихваток. Два сборочных ниточных шва у обоих поясов накладываются одновременно в положении «в угол» четырьмя однодуговыми автоматами при скорости сварки до 144 м/ч.

Из сборочного стана собранный двутавр поступает на рольганг 13, где производится отбивка шлака и приварка выводных планок в виде тавриков 1 (рис. 17, а). Затем электромагнитным кантователем 14 (см. рис. 16) балка кантуется на 180° и поступает на участок сварки поясных швов, где они выполняются последовательно на четырех рабочих местах 15. Передвижение балки с одного рабочего места на другое полностью механизировано с помощью продольных 13 и подъемных поперечных рольгангов 16 и кантователей 14. Перед сваркой на каждом рабочем месте двутавровая балка устанавливается в положение «в лодочку» и сваривается трехдуговым автоматом под флюсом со скоростью 90-120 м/ч. Основные швы по своим размерам значительно превосходят сборочные швы, и поэтому последние полностью перевариваются. Процессы зажигания дуг, заварки кратера и отключения дуг автоматизированы, и это позволяет обходиться выводными планками длиной всего 150-200 мм. Сваренная балка подается на подъемные рольганги 16 и проходит две последовательно расположенные машины 17, где грибовидность полок исправляется по схеме, показанной на рис. 17, б. Затем на скоростных торцефрезерных станках 18 обрабатываются торцы, и балка поступает на склад готовой продукции.

Рис. 17. Выводные планки при сварке угловых швов (а) и схема правки грибовидности полок (б)

Поточная линия завода им. Бабушкина представляет интерес, во-первых, как пример комплексной механизации всего процесса производства крупного сварного изделия, а, во-вторых, оригинальным конструктивным решением оснастки сборочного и сварочного участков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технология сварки

 

При разработке технологии процесса сварки изделия необходимо установить пригодность основного материала для сварной конструкции и выбрать:

1) способ  сварки;

2) оборудование  для сварки;

3) сварочные  материалы;

4) конструктивный  тип соединения и элементы  подготовки кромок;

5) режимы  сварки;

6) методы  и нормы контроля сварных швов;

7) мероприятия  по предупреждению сварочных  деформаций.

Сварное соединение - это часть изделия в месте, где сварены между собой его отдельные элементы; размеры сварного соединения обычно соизмеримы с наименьшими размерами (толщиной) соединяемых элементов.

Сварной шов - это часть сварного соединения, находившаяся в процессе сварки в расплавленном состоянии.

В зависимости от взаимного расположения свариваемых частей различают несколько типов сварных соединений. Наиболее распространенные из них: стыковое; тавровое; частным случаем таврового соединения является крестовое; внахлестку и угловое.

В зависимости от типа соединения может изменяться вид сварного шва. Стыковые соединения образуются при помощи стыковых швов; швы остальных соединений согласно ГОСТ 5264-60 называются по типу соединения, т. е. швы тавровых соединений, швы нахлесточных соединений, швы угловых соединений. Нетрудно заметить, что в последних трех случаях геометрическая форма поперечного сечения сварных швов одинакова, и эти швы в практике обычно называют угловыми швами. Угловой шов обычно имеет плоскую или вогнутую и реже выпуклую поверхность. Размер углового шва задается так называемым катетом. Следует различать катет видимый и катет расчетный. Особой разновидностью швов являются пробочные, встречающиеся в нахлесточных соединениях и очень редко в тавровых соединениях (накрывающие листы, доступ к которым возможен только с одной стороны). Конструктивная особенность корпуса судна заключается в том, что он представляет как бы трубчатую балку, состоящую из сравнительно тонкой обшивки, подкрепленной большим количеством различных ребер. Соединение тавровое - соединение элементов набора с обшивкой - является наиболее распространенным типом сварных соединений в корпусе судна, а угловой шов - самым распространенным видом сварного шва. Стыковые швы практически всегда бывают непрерывными и различаются только формой поперечного сечения подготовки кромок под сварку. Форма угловых швов тавровых соединений может изменяться как по длине, так и по поперечному сечению. Стыковые и угловые швы бывают односторонними и двусторонними. Пробочные швы различаются, главным образом, по форме подготовки кромок и размерам. Форма подготовки кромок сварных швов при ручной сварке регламентирована ГОСТ 5264-60 «Швы сварные ручной электродуговой сварки. Классификация и конструктивные элементы». По этому ГОСТ форма подготовки кромок характеризуется следующими элементами: углом скоса кромок, углом раскрытия шва (часто называемым углом разделки), притуплением и зазором. Все эти элементы имеют важное значение для правильного формирования шва при ручной сварке. Угол скоса кромки обусловливает определенный угол раскрытия шва, что обеспечивает доступ электрода для провара вершины, а следовательно, и ее проплавление. Соединения внахлестку применяют очень редко, так как они приводят к излишнему расходу металла (на перекрой) и к образованию конструктивной концентрации напряжений. Соединения внахлестку могут быть применены в отдельных случаях для соединения концов профилей с листами. Соединения тавровые без сквозного проплавления могут выполняться в конструкциях, испытывающих статическую или случайную кратковременную переменную нагрузку. Пробочные швы предусмотрены двух типов: 1) с круглым отверстием диаметром, равным двум толщинам привариваемого листа; 2) с отверстием в виде удлиненной прорези. Форма подготовки кромок сварных швов при сварке под флюсом регламентирована ГОСТ. При автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом глубина проплавления основного металла заметно больше, чем при ручной сварке. При однопроходной автоматической и полуавтоматической сварке глубина проплавления значительно меньше зависит от зазора и наличия скоса кромок, чем при ручной сварке. В этом случае разделка кромок нужна для того, чтобы убрать избыток наплавленного электродного металла и тем самым обеспечить правильное формирование шва с поверхности. При толщине листов свыше 20 мм скос кромок необходим для обеспечения провара всего сечения, однако притупление может быть значительно большим (до 8 мм). Обычно угол раскрытия шва колеблется в пределах 30-60°; зазор должен быть равен нулю, но при сварке на различных подкладках (стальной остающейся, медной) может достигать 4-5 мм (а притупление 7-8 мм). Наряду с обычными угловыми швами при толщине привариваемых листов до 5 мм могут быть применены так называемые точечные швы. Точечный шов состоит из отдельных угловых швов небольшого размера, имеющих в плане и в сечении форму эллипса, реже - круга. Сварка таких швов осуществляется полуавтоматом (под флюсом) с подачей проволоки, но при прерывистом перемещении держателя. Форма подготовки кромок при электрошлаковой сварке и сварке в защитных газах не регламентируется ГОСТ (ввиду отсутствия ГОСТ на эти способы сварки). Для электрошлаковой сварки скос кромок не требуется; основной установочный параметр подготовки кромок под сварку - это зазор, который зависит от толщины свариваемого металла и метода электрошлаковой сварки (одноэлектродная или многоэлектродная, проволочным или пластинчатым электродом). Зазор обычно колеблется в пределах 12-30 мм; при сварке судостроительных сталей толщиной 12-30 мм зазор равен 14 + - 4 мм. При сварке в среде СО2 форма подготовки кромок аналогична подготовке кромок при сварке под флюсом. Выбирая тип подготовки кромок для стыковых швов, необходимо учитывать, что с точки зрения расхода электродного металла наиболее экономична Х- образная подготовка. Такая подготовка обеспечивает также и минимальные деформации свариваемых элементов из плоскости, т. е. возможный поворот элементов относительно друг друга. Однако Х-образная подготовка кромок при автоматической сварке требует кантования изделия. Преимущество V-образной подготовки кромок состоит в том, что основной объем сварки выполняется в нижнем положении. В ряде случаев ее заменяют V-образной подготовкой с криволинейным скосом кромок, а при автоматической сварке под флюсом - Х-образной несимметричной подготовкой кромок. При V-образной подготовке с криволинейным скосом благодаря уменьшению угла скоса кромок до 10° (вместо 30°) расход электродного металла уменьшается и шов по толщине листа имеет почти одинаковую ширину. Это уменьшает деформацию листов из плоскости от поперечного укорочения шва. Основной объем металла наплавляется в нижнем положении. Недостатком такой подготовки является ее относительная сложность (механическая обработка). Соединяя встык два листа, значительно различающиеся по толщине, для обеспечения плавного перехода и улучшения условий сварки необходимо у более толстого листа делать скос на длине, равной пятикратной разности толщин. Большинство угловых швов судового корпуса выполняют без скоса кромок, так как они мало нагружены. В фундаментах и некоторых других конструкциях, испытывающих регулярные знакопеременные или ударные нагрузки, применяют угловые швы со скосом кромок, чтобы обеспечить сквозное проплавление стенок привариваемого элемента. Выбирая тип угловых швов при автоматической сварке под флюсом, необходимо предусматривать, главным образом, непрерывные швы, так как сварка прерывистых швов автоматами обычного типа затруднена, а полуавтоматами невыгодна. Если катеты двусторонних швов по условиям прочности менее 3-3,5 мм, следует применять односторонний угловой шов, соответственно увеличив его катет. В неответственных конструкциях толщиной до 5 мм используют точечные угловые швы, выполняемые полуавтоматической сваркой.

 

Литература

 

1. Справочник монтажника, сварка  и резка в промышленном строительстве. М., Стройиздат, 1977 г.

2. Сапиро С. Справочник сварщика. Донецк, Донбасс, 1978 г.

3. Малышев Б. и др. Сварка в  строительстве. М., Стройиздат, 1966 г.

4. Нейфельд И., Фалькевич А. Лившиц Л. Контроль качества сварных соединений в строительстве. М., Стройиздат, 1968 г.

5. Румянцев С. и др., Справочник  рентгенографиста и гаммадефектоскописта. М., Атомиздат, 1969 г.

6. Справочник по сварке под  ред. Винокурова В. М., Машиностроение, 1970 г.

7. Александров А. и др. Эксплуатация  сварочного оборудования. Киев, Будивэльник. 1990 г.

8. Каталог-справочник электросварочное  оборудование. Центр научно-технической  деятельности, исследований и социальных  инициатив ЦЭДНСИ СССР. 1991 г.

9. Потапьевский А. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М., Машгиз, 1974 г.

10. РТМ 393-94. М., 1994 г.

11. Справочник по технике безопасности, противопожарной технике и производственной  санитарии. Л., Судостроение, 1971 г.

12. Технология электрической сварки  металлов сплавов плавлением. Под. ред. Патона Е. М., Машиностроение, 1974 г. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отзыв

о выполнении письменной экзаменационной работы

 

Обучающийся ___________________________________________________________________

ГБОУ СПО «Аксубаевский техникум универсальных технологий» группа ________________

Профессия СПО _________________________________________________________________

Профессия ОК ___________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Тема задания ____________________________________________________________________

1.Общая характеристика  письменной экзаменационной работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Соответствие заданию по объему и степени разработки основных разделов письменной экзаменационной работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Положительные стороны  работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.Недостатки в пояснительной  записке и ее оформлении ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5.Характеристика графической (творческой части работы) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6.Степень самостоятельности  обучающегося при разработке вопросов темы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оценка работы руководителем _____________________________________________________

Руководитель работы _____________________________________________________________

«______» _____________________ 2014 г.

Зам. Директора по УПР ___________________________________________________________

«______» _____________________ 2014 г.