СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изготовление сварных балок

Наиболее широкое применение имеют двутавровые балки с поясными швами, содиняющими стенку с полками. Обычно такие балки собирают из трех листовых элементов. При сборке нужно обеспечить симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенки (рис. 14.1), прижатие их друг к другу и последующее за­крепление прихватками. Для этой цели используют сборочные кондукторы (рис. 14.2) с соответствующим расположением баз и прижимов по всей длине балки. На установках с са­моходным порталом (рис. 14.3) зажатие и прихватку осуществля­ют последовательно от сечения к сече­нию. Для этого портал 1 подводят к ме­сту начала сборки (обычно это середина балки) и включают вертикальные 2 и горизонтальные 3 пневмоприжимы. Они

ш

Не более 1 мм на камдые 100 мм

При изготовлении двутавровых балок поясные швы обычно сваривают автоматами под слоем флюса. Приемы и последова­тельность наложения швов могут быть различными. Наклоненным электродом (рис. 14.4,а, б) одновременно сваривают два шва, од­нако может возникнуть подрез стенки или полки. Выполнение швов «в лодочку» (рис. 14.4,в) обеспечивает более благоприятные

условия их формирования и проплавления, зато приходится пово* рачивать изделие после сварки каждого шва. Для поворота ис­пользуют позиционеры-кантователи. В центровом кантователе (рис. 14.5,а) предварительно собранная на прихватках балка 2 закрепляется за­жимами в задней 1 и пе­редней 3 бабках и с по­мощью червячной переда­чи 4 устанавливается в требуемое положение.

Подвижная задняя опо­ра позволяет сваривать в таком кантователе балки различной длины.

Цепной кантователь (рис. 14.5,6) состоит из нескольких фасонных рам 5, на которых смонтировано по две звездочки (холостая 1 и ведущая 4) и бло - ку 6. Свариваемую балку 3 кладут на провисающую цепь 2. Вра* щением ведущих звездочек балка поворачивается в требуемое по-* ложение. Следует иметь в виду, что такой кантователь не обес-* печивает жесткого положения свариваемой конструкции, поэтому сварку целесообразно производить сварочной головкой, переме-* щающейся непосредственно по балке. В некоторых случаях при* меняют кантователи на кольцах (рис. 14.5,в). Собранная бал-* ка укладывается на нижнюю часть кольца 1, откидная часть 2
замыкается с помощью болтов 3, и балка закрепляется системой зажимов 4.

При раздельной сборке и сварке двутавра в универсальных приспособлениях доля ручного труда на вспомогательных и транс­портных операциях (установка элементов, их закрепление, при­хватка, освобождение от закрепления, извлечение из сборочного приспособления, перенос в сварочное приспособление, закрепле­ние и поворот в удобное для сварки положение, снятие готового

изделия оказывается значительной. Использование поточных ли­ний, оснащенных специализированным оборудованием и транспор­тирующими устройствами, существенно сокращает эти потери. Поточные линии сварки балок таврового или двутаврового сече­ния могут оснащаться либо рядом специализированных приспо­соблений и установок, последовательно выполняющих отдельные операции при условии комплексной механизации всего технологи­ческого процесса, либо автоматизированными установками непре­рывного действия.

Примером поточной линии первого типа может служить линия по производ­ству сварных двутавровых балок «а заводе им. Бабушкина в Днепропетровске. На рис. 14.6 показано расположение участков обработки стенок и полок, где римскими цифрами обозначены позиции выполнения отдельных операций.

На рольганг участка заготовки стенок листы подают мостовым краном. Если стенку двутавра приходится собирать из двух листов по длине, то на позиции I стыкуемые кромки проходят обреаку. Для этого оператор, управляя приводом рольганга, располагает листы 1 и 2 по обе стороны от упора 3, вы­двигаемого над поверхностью рольганга снизу иневмоцилиндром (рис. 14.7,а). Затем шлеперное устройство 4 сдвигает оба листа до упоров 5; упор 3 убирает­ся ниже поверхности рольганга и самоходная тележка с двумя резаками, пе­ремещаясь по направляющим 6, одновременно обрезает кромки листов 1 и 2. На позиции II (см. рис. 14.6) рольгангом листы устанавливают стыкуемыми кром­
ками по оси флюсовой подушки, зажимают и сваривают автоматом под флю­сом. На позицию III сваренную заготовку 1 лодают рольгангом до упора 2 (рис. 14.7,6) и резаком по направляющей 3 обрезают по размеру L. На пози­ции IV (см. рис. 14.6) заготовку стенки кантователем передают на параллель­ный рольганг с поворотом на 180°, где на позиции V укладывают стыковой шов с другой стороны, а на позиции VI осуществляют правку волнистости

ки переводятся в проектное положение с опорой их кромок на ролики 3. Вы­дача всех трех элементов из питателя осуществляется приводом опорных роли­ков 1 и 3.

Общая компоновка узлов питателя показана на рис. 14.9. Два жестких суппорта 4 несут правую и левую группы опорных и приводных роликов. Их перемещением по направляющим 2 станины 1 (сближение или раздвижка) осу­ществляют наладку питателя по высоте собираемой балки. Перемещение суппор­тов производится оператором с пульта управления включением электродвига­теля 5, который приводит в движение ходовые винты 3. Схема привода опор­ных роликов предусматривает возможность настройки питателя на заданную ширину полки.

В сборочном стане элементы балки принимаются системой роликов, распо­ложенных, как в питателе (рис. 14.10,а). Движение осуществляется вращением первой пары прижимных роликов 2.

Положение элементов при сборке задается системой опорных баз и прижимов. При опускании роликов 1 (рис. 14.10,5) стенка балки 6 ло-

0]

5)

'З

Рис. 14.8. Схема опорных баз пита­теля

Рис. 14.9. Схема расположения ос­новных узлов питателя

жится на магнитный стол 4, притяжение которого фиксирует ее положе­ние и устраняет волнистость. Подъемники 5 приподнимают полки над роликами 3, располагая их симметрично относительно стенки. Сборка завер­шается зажатием элементов по всей длине гидроцилиндрами прижимных ро­ликов 2 и постановкой прихваток. После выключения магнитного стола и отхо­да прижимных роликов 2 ролики 1 приподнимают балку и она выдается из стана включением нажатия и вращения крайней пары роликов 2 (рис. 14.10,в).

Из сборочного стана двутавр поступает на рольганг сварочного участка, где к нему приваривают выводные планки в виде тавриков. Так как в этой поточной линии поясные швы выполняют в положении «в лодочку» и первый из них укладывают со стороны, где нет прихваток, то на сварочном участке балку приходится последовательно устанавливать в положения, показанные рим­скими цифра;ми на рис. 14.11. Кантователь 11 (рис. 14.12) перекладывает балку с рольганга 10 на рольганг 2 с поворотом на 180°, подавая ее к сварочной установке 1, а затем к сварочной установке 9 до упора 8. Затем шлеперным устройством 3 без кантовки балку передают на рольганг 4, откуда кантовате­лем 5 с поворотом на 180° возвращают на рольганг 2 к сварочной установке 7 с последующей подачей к установке 6.

После сварочного участка балка попадает на участок отделки, где последо­вательно проходит через две машины для правки грибовидности полок (рис. 14.13) и через два торцефрезерных станка.

В рассмотренной поточной линии во время транспортирования заготовок технологические операции не производятся. Примером установки, где транспортирование осуществляется непрерывно и совмещается во времени с выполнением сборочно-сварочной опе­рации, может служить станок СТС-138 для сборки и сварки тав-

отводят от другой — сварочный ток протекает по поверхности стыкуемых элементов и через место их контактов под обжимаемы­ми роликами. При приварке полки к кромке стенки (рис. 14.16,а)

сварное соединение приобретает неблагоприятную форму. Холод­ная деформация кромки стенки для увеличения ее толщины с зачисткой соединения после сварки в горячем состоянии позволя­ет обеспечить плавный переход от стенки к полке (рис. 14.16,6).

В соответствии с этим в рассматриваемом агрегате кромки перед сваркой с полками проходят предварительную осадку. Жест­кие заготовки полок значительной толщи­ны подают не из рулонов, а поштучно из питателей. Эти заготовки проходят свароч­ную установку, плотно прижатые торцами друг к другу. Разрезку непрерывной стенки выполняют в местах расположения непро - варенных стыков полок.

^ Принципиальным отличием отечественной технологии произ­водства сварных двутавров является применение высокочастотно-

Рис. 14.14. Схема станка СТС для сварки балок таврового профиля

го индукционного нагрева свариваемых кромок без скользящих: контактов. Полки фиксируют относительно стенки за выступ тав­ра (рис. 14.16,в), а не за наружные кромки. Такая технологии отработана на опытно-промышленной установке ВНИИМетмаша

и ИЭС им. Е. О. Патона, и дл» ее реализации строится цех про­изводства сварных двутавров. г - Балки коробчатого се­чения сложнее в изготовлении^ чем двутавровые. Однако они имеют большую жесткость на кру-

чение и поэтому находят широкое применение в конструкциях крановых мостов. При большой длине таких балок полки и стен­ки сваривают стыковыми соединениями из нескольких листовых элементов.

Сначала на стеллаж укладывают верхний пояс (полку), рас­ставляют и приваривают к нему диафрагмы, тельность определяется необходи­мостью создания жесткой основы для <*■) 1 дальнейшей установки и обеспечения прямолинейности боковых стенок, а также их симметрии относительно верхнего пояса. После приварки диа - ч

фрагм устанавливают, прижимают '/////////М///^//?///^

(рис. 14.17,а) и прихватывают боко­вые стенки. Затем собранный П-образ - ный профиль кантуют и внутренними угловыми швами приваривают стенки к диафрагмам (рис. 14.17,6). Сборку заканчивают установкой нижнего пояса. Сварку поясных швов осу­ществляют после завершения сборки и ведут наклоненным электро­дом без поворота в положение «в лодочку». Это объясняется тем, что для балки коробчатого сечения подрез у поясного шва менее опасен, чем для двутавра, поскольку в балках коробчатого сечения сосредоточенные силы передаются с пояса на стенку не непосредственно, а главным образом через поперечные диа­фрагмы.

При изготовлении полноразмерных балок моста крана все ос­новные операции по заготовке листовых элементов и последую­
щей общей сборки и сварки выполняют в механизированных по­точных линиях с использованием автоматической сварки под сло­ем флюса. Узким местом производства таких балок коробчатого сечения является выполнение таврового соединения диафрагм и стенок угловыми швами. Небольшое расстояние между стенками затрудняет автоматическую сварку в горизонтальном положении (рис. 14.17,6), а вручную сварщику приходится выполнять эти швы в крайне неудобном положении. Целесообразно выполнять тавровое соединение в вертикальном положении сразу после сбор­ки (рис. 14.18,а). Это исключает операцию кантовки балки и поз­воляет выполнять одновременно два угловых шва наклоненным электродом или автоматической сваркой в среде С02. Предложе­ние заменить угловые швы (рис. 14.18,а) пробочными проплав-

ными соединениями (рис. 14.18,6) с отбортовкой кромок диафрагм не нашло применения в производстве.

ж

Рис. 14.18. Соединение диафрагм с боковыми стенками

Особенности производства балок ко­робчатого сечения рассмотрим на при­мере поточной линии Узловского машино­строительного завода (рис. 14.19). Все заготовительные операции выполняются вне линии, и на склад 11 поступают пол­ностью обработанные заготовки. Пор - тальный кран 10 с электромагнитными

А

Ю

и

□ □ □ О

Рис. 14.19. Схема поточной линии изготовления балок коробчатого

сечения

захватами подает поочередно «а рольганг 9 заготовки полок и стенок. В сва­рочном стенде 8 собирают поперечные стыки элементов балки и приводят автоматическую сварку под флюсом за один проход с обратным формирова­нием шва на медной охлаждаемой подкладке. По мере сварки поперечных стыков элемент балки продвигается по рольгангу на участок рентгеновского контроля 7. Обычно рентгенографическому контролю подвергают все попереч­ные швы нижнего пояса, испытывающего напряжения растяжения, а швы остальных элементов контролируют выборочно. Готовые элементы мостовым краном с помощью жесткой траверсы снимают со стенда и в вертикальном по­ложении устанавливают в накопители 6. Таким же образом эти элементы подают из накопителей к сборочным стендам. Стенды 1, 2, 3, 5 представляют собой систему козелков, размещенных параллельно друг другу на расстоянии 1,5—2 м. На стенде 5 собирают и сваривают верхний пояс с диафрагмами — «гребенку». «Гребенку» переносят мостовым краном на стенд 3, зачаливая ее эксцентриковыми захватами за диафрагмы в нескольких местах с помощью жесткой траверсы. Центральные ко­зелки стенда 3 имеют регулировку

по высоте. Это позволяет задавать

верхнему поясу прогиб, равный строи­тельному подъему, если он необхо­дим для компенсации прогиба балки при работе конструкции под нагруз­кой. При сборке этот предваритель­ный прогиб пояса закрепляется бо­ковыми стенками, что необходимо иметь в виду при проектировании их раскроя. Сборка осуществляется с помощью портальной самоходной установки 4. Для сварки диафрагмы со стенками используют портальную установку 12, несущую четыре го­ловки для одновременного выполне­ния четырех вертикальных угловых швов в среде С02.

Сборка балки завершается на стенде 2, куда без кантовки передается мостовый краном со­бранная на стенде 3 балка от­крытого сечения. Перед поста­новкой нижнего пояса выправляют искривления верхних кромок боковых сте­нок, полученные во время приварки диафраш. Для этого расположенные на

тележках 14 гидродомкраты подводят к концам балки и, нажимая на верхний пояс, выгибают балку до полной выборки строительного подъема. Кромки вер­тикальных стенок оказываются растянутыми в упругой области. Затем мостовым краном укладывают нижний пояс. С помощью самоходного портала 13, имею­щего вертикальные пневмоцилиндры, пояс прижимают к балке и закрепляют прихватками. После освобождения балки строительный подъем восстанавлива­ется. Далее балку передают на стенд 1 для сварки поясных швов наклоненным электродом. Вдоль стенда 1 по рельсам перемещаются два сварочных автома­та 15, выполняющие под флюсом одновременно два поясных шва. Автоматы снабжены выносными сварочными головками, закрепленными шарнирно. В про­цессе сварки пружины постоянно поджимают, головку к балке, а копирующий ролик направляет электрод для укладки поя/ного шва. После кантовки балки таким же образом выполняют вторую пару швов.

Сварные элементы коробчатого сечения нашли применение в качестве стержней ферм железнодорожных мостов. В отличие от балок у них нет диафрагм, поэтому в серийном производстве ис­пользуют специальные сборочные кондукторы, фиксирующие де­тали по наружному контуру. Кроме того, для предотвращения винтообразного искривления этих элементов сварку осуществля­
ют наложением одновременно двух симметрично расположенных в одной плоскости угловых швов наклоненными электродами. Для этого используют двухдуговые тракторы типа ТС-2ДУ.

Схема сборочного кондуктора показана на рис. 14.20. На ра­ме 1 с помощью ходовых винтов 2 передвигаются упоры 3 с пнев­моприжимами 4. Ход прижима 4 обеспечивает закрепление стен­ки 5 высотой 450—800 мм. Нижний лист 6 коробчатого элемента имеет равномерно расположенные вдоль продольной оси оваль­ные отверстия, позволяющие производить окраску внутренней по­верхности, использовать подставку 7 для фиксации листов.

Последовательность операций показана на рис. 14.21. После установки нижнего (рис. 14.21,а) и двух боковых листов через от­верстие в нижнем листе

выдвигают подставку и поворачивают ее иа 90° (рис. 14.21,6). Подставка имеет разжимные кулач­ки, с помощью которых боковые листы прижима­ют к опорным стойкам, фиксируя заданный габа­ритный размер. Лапы кондуктора прижимают боковые листы к основа­нию. Затем трактором на­клоненными электрода­ми выполняют первую пару внутренних швов, причем по мере движе­

ния гоакгора выдвижные подставки автоматически убира­ются в корпус приспособления (рис. 14.21,в). После этого упо­ры с прижимами раздвигают, подставки поднимают на уро­вень нижней кромки второго горизонтального листа, раздви­гая для удобства сборки верхние кромки вертикальных листов (рис. 14.21,г). Устанавливают верхний лист (рис. 14.21,(5), возвра­щают упорные стойки с прижимами и двухдуговым трактором заваривают наружную пару швов (рис. 14.21,е). Сварку осталь­ных швов выполняют вне кондуктора двухдуговым трактором (рис. 14.21 ,0fCy з) .