Термоправка металлоконструкций технология

Газовая правка металла и местная термообработка

Газопламенная правка металла

Правка — это технологическая операция, в процессе которой местными пластическими деформациями видоизменяется начальная форма листа, заготовки или изделия. Так, поставляемая металлургической промышленностью горячекатаная листовая сталь может иметь волнистость (кривизну листов в продольном направлении) и коробоватость до 12 мм на 1 м. Допускаются искажения формы и поставляемого профильного проката. Изготовление сварных конструкций неизбежно приводит к их деформациям, короблениям.

Для вырезки точных заготовок механическим способом, кислородной или плазменной резкой необходимо иметь листы, из которых они вырезаются, максимально правильной плоской формы. Поэтому перед резкой наиболее деформированные листы необходимо править. Для листов ограниченной толщины это осуществляется правкой в многовалковых вальцах или прессах «в холодную» или при нагреве выправляемого металла. В этом случае правка изгибом осуществляется безударно (в валках, струбцинами), либо ударно (бойками, молотами, кувалдами). Однако механизированные методы правки ограничиваются в применении толщиной плоских элементов до 100 мм.

Применительно к конструкциям сложной формы эти методы вообще неприменимы и для них используется правка местным нагревом, в частности газопламенная, получившая значительное развитие в последние годы.

Физическая сущность газопламенной правки заключается в изменении линейных размеров и формы в результате возникновения локализованных пластических деформаций, вызываемых местным нагревом металла, свободные деформации которого ограничены окружающими, достаточно жесткими областями холодного металла. Так, например, если в центральной части листа (см. рис. 128, а) имеется местная бухтина с центром в зоне А, то для выравнивания листа надо либо растянуть все периферийные зоны (что вручную может быть выполнено только для тонкого металла слесарной рихтовкой — созданием пластических деформаций металла у кромок ударами молотка), либо стянуть, сократить линейные размеры металла в районе бухтины. Это достигается местным нагревом бухтины, например пламенем, так, чтобы окружающий холодный металл вызвал бы в нагретом напряжения сжатия выше предела текучести. Тогда после охлаждения появятся деформации сокращения размеров, и бухтина сократится или совсем исчезнет, выровнявшись с остальной поверхностью листа. Естественно, что со стороны действия пламени зона нагрева будет больше (рис. 128, б), а следовательно, большими будут и конечные сокращения. Поэтому нагрев необходимо вести со стороны выпуклости бухтины.

Так как абсолютная величина деформации зависит как от температуры нагрева , так и от зоны нагрева , эти величины должны подбираться (примерно расчетом, предварительными экспериментами и накопленным опытом) для осуществления различных случаев правки. При этом, естественно, при пламенном нагреве важной характеристикой является и интенсивность нагрева. В некоторых случаях, когда жесткость ненагреваемой части листа (конструкции) мала (например, велика зона нагрева по отношению ко всему листу) и не может вызвать необходимых пластических деформаций сжатия нагретой зоны в процессе ее нагрева, применяют искусственное увеличение жесткости исправляемого элемента: например, в случае рис. 128, а — прихватку по контуру (вдоль отдельных кромок) жестких угольников, тавров или швеллеров. После окончания правки эти временные жесткости удаляются (срезаются или срубаются прихватки, снимаются струбцины).

Местным нагревом можно выправить и элементы иной формы. Так, например, для выправления угольника (рис. 128, в) его необходимо нагреть в зоне А пятном нагрева схематично, в виде треугольника, трапеции (заштриховано на рис. 128, в). При достаточной жесткости нагреваемой системы большие пластические деформации сжатия (сокращения линейных размеров) широко нагретой кромки (на рис. 128, в нижней) приведут к ее большему укорочению и соответственно выправлению изгиба. Поэтому необходимо правильно выбирать не только температуру и величину зоны нагрева, но и ее форму, а иногда, при правке нескольких мест, и последовательность нагрева и охлаждения различных участков листа, конструкции.

Нагрев для правки может осуществляться не только пятнами, но и при линейном или волнообразном перемещении источника нагрева по исправляемому изделию, вызывающему соответствующие вытянутые прямолинейные или извилистые зоны нагрева (рис. 128, г). При перемещении зоны нагрева линейные сокращения поперек и вдоль такой зоны неодинаковы. Поперечные сокращения, как правило, больше, чем продольные. Так, если относительно тонкий лист стали (размерами 1 м X 1 м) нагреть полосой шириной примерно 80 мм на всю толщину, то поперечное сокращение составит около 0,7-0,75 мм, а продольное только -0,15 мм. Величина продольных и поперечных деформаций зависит и от соотношения габаритных размеров листа L/B (рис. 128, г). Чем больше отношение L/B, т. е., чем уже нагреваемый лист, тем относительно большей является продольная деформация. Поэтому для правки плоских длинных элементов целесообразнее больше использовать поперечные деформации, а для изделий типа валов, брусьев — продольные.

Расположение полосы нагрева не по оси симметрии приводит не только к сокращению размеров, но и к общему изгибу выправляемого элемента, величина которого также зависит от жесткости обрабатываемого изделия (детали).

При правке толстых листов и толстостенных элементов в ряде случаев необходимо учитывать возможность изменения размеров не только в основной плоскости, но и появление деформаций из плоскости, вызываемых неравномерностью прогрева их по толщине, в соответствии с рис. 128, б.

Газопламенная правка может применяться не только для сталей, но и для листов и изделий из цветных металлов.

При газопламенной правке может применяться как ацетилено-кислородное пламя, так и пламя различных заменителей ацетилена. Однако при этом в ряде случаев приходится учитывать возможную степень уменьшения интенсивности нагрева, приводящую к увеличению пятна (зоны) нагрева, а следовательно, к изменению соотношений зоны нагрева и жесткости окружающего холодного металла.

Всякий дополнительный ввод тепла в изделие и наличие дополнительных местных пластических деформаций приводит к увеличению зон высоких внутренних напряжений, в частности растяжений, достигающих предела текучести, т. е. к общему увеличению напряженности конструкции. В определенных условиях и особенно при малом запасе пластичности металла конструкций это может привести к появлению в них трещин еще в процессе изготовления или при эксплуатационных условиях, вызывающих иногда небольшую, но дополнительную деформацию. Для исключения таких разрушений или снижения эксплуатационных характеристик конструкции, имеющих большую общую напряженность (от сварки, дополнительной правки), их необходимо подвергать общей термической обработке для снятия внутренних напряжений.

В связи с изложенным, технологический процесс изготовления сварных конструкций надо строить так, чтобы они получались максимально приближенными к необходимой форме и размерам, для ограничения последующей их правки.

Местная газопламенная термическая обработка

Во многих случаях при изготовлении сварных конструкций и при обработке металла целесообразно применять местную термическую обработку с использованием местного нагрева высокоэффективными источниками тепла. Местный газопламенный нагрев применяется в следующих технологических видах обработки:

1) поверхностная закалка деталей;

2) местный отжиг, нормализация, отпуск для улучшения структуры и свойств металла (в частности, сварных соединений) и возможности последующей механической обработки;

3) местный отпуск, нагрев для снятия и перераспределения внутренних напряжений, в частности в сварных конструкциях;

4) поверхностная очистка листов и конструкций, собранных под сварку.

Поверхностная закалка газовым пламенем, как имеющая наибольшее промышленное применение и требующая особого оборудования и аппаратуры, будет рассмотрена более подробно в гл. XIX.

Местный отжиг (нормализация) или отпуск для улучшения структуры и свойств применяется главным образом для сварных соединений легированных сталей и цветных металлов. Так как в этих случаях улучшения требует только металл шва и околошовных участков зоны термического влияния, можно применять не общую термическую обработку всего изделия, а только местную, в районе сварных соединений. Режим улучшающей термической обработки (температура, длительность выдержки, скорость охлаждения) для различных металлов (а также целей обработки) является различным.

Хотя местная термическая обработка (даже с применением индукционного, в частности, высокочастотного нагрева) является менее совершенной, чем общая, она для некоторых случаев обеспечивает возможность получения желательных результатов с минимальными капитальными затратами и с применением простой аппаратуры.

При газопламенной местной термической обработке нагрев до назначаемой температуры в заданной зоне осуществляется пламенем обычных горелок (а иногда и резаков) при использовании ацетилена или его заменителей. Разогрев обычно осуществляется рассосредоточенным пламенем, которое достигается выбором мощности и большим удалением мундштука от нагреваемой поверхности, чтобы избежать ее перегрева и тем более оплавления. Температура нагрева оценивается при этом термопарами, при меньших ее значениях термокарандашами, а при достаточно широком диапазоне температур термической обработки (например, для малочувствительных к температуре обработки низкоуглеродистых сталей) по цвету каления, оцениваемого визуально.

Длительность выдержки и регулирование скорости охлаждения при этом ограничены целесообразной степенью загрузки сварщика. В некоторых случаях замедление скорости охлаждения достигается дополнительными простейшими устройствами, ограничивающими потери тепла в окружающее пространство (применение асбестовых одеял, помещение мелких деталей в устройства с сухим, иногда подогретым песком и др.).

Местная газопламенная термическая обработка в целях облегчения последующей механической обработки применяется для отпуска закалившихся при кислородной резке кромок заготовок и реже для местной механической обработки (например, сверления, фрезерования) закаленных деталей. Как правило, требования к режиму нагрева в этих случаях менее строгие, чем в предыдущем и легко осваиваются квалифицированным оператором.

Местный отпуск для снятия внутренних напряжений эффективен только для относительно простых сварных соединений, например типа стыка трубопроводов, приварки патрубков и пр. Режим такой термической обработки для стальных конструкций обычно задается температурой (как правило, в пределах 600- 680° С), длительностью выдержки и шириной зоны нагрева. Методы выполнения такой обработки и регулирования ее режима в этом случае подобны выполнению обработки на улучшение структуры, но максимальная температура нагрева, как правило, меньше, а длительность выдержки достигается средствами, задерживающими охлаждение.

Перераспределение внутренних остаточных напряжений в сварных конструкциях, в основном при стыковых швах, может быть достигнуто и так называемой термопластической обработкой. При этом для перераспределения напряжений обеспечивается прогрев полос шириной около 80 мм примерно до 250° С специальными многопламенными горелками с линейным расположением сопел для пламени одновременно с двух сторон от шва на расстоянии от него 100-150 мм. По мере перемещения горелок нагретые полосы заливаются водой для быстрого охлаждения и нераспространения нагрева на большую ширину. Вода подается через специальные каналы в горелке, позади сопел для пламени. При таком режиме в нагревавшихся зонах металла появляются остаточные пластические деформации, растягивающие шов и снимающие при этом имеющиеся остаточные напряжения растяжения в металле шва и околошовной зоны. Однако одновременно в основном металле, в зоне нагрева и охлаждения параллельно швам возникают остаточные напряжения, равные, как правило, пределу текучести и распространенные в большей зоне, чем после сварки. В связи с тем, что такое перераспределение остаточных напряжений, снижая их в шве, создает по величине примерно такие же в двух зонах основного металла, оно целесообразно только в том случае, когда механические свойства металла шва и околошовной зоны ниже, чем свойства свариваемого металла. При современном состоянии сварки, когда в большинстве случаев обеспечивается необходимая прочность и надежность швов, мало отличающаяся от металла конструкции, метод термопластического перераспределения напряжений в настоящее время почти не применяется.

Для очистки поверхностей (в меньшей степени и зазоров в собранных под сварку конструкциях) от окислов и ржавчины также применяется газопламенный нагрев. При этом вследствие достаточно концентрированного ввода тепла в поверхностный слой нагретые окислы откалываются (отскакивают) от более холодного металла и сдуваются механическим воздействием пламени. В некоторой степени при пламени нормальной регулировки происходит и восстановление окислов. Для такой очистки металла применяются либо обычные горелки (очистка зазоров, участков прилетающих к месту, где будет накладываться шов), либо огневые «швабры» — многопламенные горелки с длинными рукоятками и роликами, обеспечивающими необходимое расстояние от пламени до очищаемой поверхности листа.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.06.04

Холодная и горячая правка металла

Правка металла – операция, при помощи которой устраняют неровности, кривизну или другие недостатки формы заготовок. Правка металла – это выправление металла действием давления на какую-либо его часть независимо от того, производится это давление прессом или ударами молотка (рихтовка). Правка применяется при искажении формы деталей, например при изгибе, и скручивании валов, осей, шатунов, рам; при вмятинах и перекосах тонкостенных деталей. В зависимости от степени деформации и размеров детали правят с нагревом или без него. Правят стальные листы, листы из цветных металлов и их сплавов, стальные полосы, прутковый материал, трубы, проволоку, стальной квадрат, круг стальной, а также металлические сварные конструкции. Металл правят как в холодном, так и в нагретом состоянии. Правка играет большую роль в восстановлении негодных деталей оборудования. Правильно примененная правка может полностью восстановить деталь, вернув ей первоначальные качества. Правка может осуществляться в холодном состоянии, с подогревом и путем термического воздействия. Обработка металлов давлением при температуре ниже температуры рекристаллизации называется холодной обработкой, а при более высокой температуре – горячей обработкой.

Правка холодным методом основана на механическом воздействии, вызывающем пластические деформации металла. Правку деталей из листового проката выполняют холодным методом вручную или на машинах. При ручной правке металлический лист проколачивают на ровной плите или наковальнях с помощью ручного инструмента или пневматического молотка со специальным зубилом. Машинную правку листовых деталей осуществляют прокаткой и растяжением. Правку прокаткой выполняют на валковых листоправильных машинах (рис. 1). Правку растяжением выполняют на растяжных правильных машинах, состоящих из стола-рольганга и гидравлического цилиндра двустороннего действия с подвижными зажимами, в которых зажимают листовую деталь. С повышением давления в гидравлическом цилиндре зажимы раздвигаются и создают в укороченных волокнах закрепленного листа растягивающие напряжения, достигающие предела текучести материала. В результате пластического растяжения укороченных волокон материала листовая деталь выпрямляется. В отдельных случаях правку листовых деталей выполняют поперечным изгибом на гидравлическом прессе последовательным нажимом пуансона. Сварные полотнища, получившие деформации от усадки сварных швов, правят аналогично деталям из листового проката.

Рис. 1. Валковые правильные машины

Правку деталей из профильного проката осуществляют холодным методом – вальцеванием на роликовых машинах, растяжением на растяжных машинах, а также поперечным изгибом на горизонтально-гибочных и гидравлических прессах. Правку сварных тавровых балок, рам, имеющих недопустимые сварочные деформации, выполняют холодным методом аналогично правке деталей профильного проката, а также тепловым методом.

Холодная правка ряда деталей является трудоемкой операцией, в процессе которой необходим контроль эффективности ее применения. Поэтому помимо обычного оборудования и контрольного инструмента (гидравлические прессы, индикаторы) все большее применение находят специальные стенды и приспособления, позволяющие осуществлять правку и комплексную проверку детали в процессе ее применения.

Холодная правка не влияет на структуру металла, так как на самом деле способствует снижению внутреннего напряжения материала. Это значительно отличает ее от горячих методов правки, когда материал подвергают нагреву до температур структурного превращения металла и таким образом наносят ему ущерб. Однако при правке без нагрева у стальных деталей остаются значительные внутренние напряжения. В результате после правки они постепенно принимают первоначальную форму. Для снятия внутренних напряжений после холодной правки деталь необходимо стабилизировать, т. е. выдержать при температуре 400…450 °С около 1 часа или при температуре 250…300 °С в течение нескольких часов.

Недостатки механической холодной правки: опасность обратного действия, снижение усталостной прочности и несущей способности детали. Опасность обратного действия вызвана возникновением неуравновешенных внутренних напряжений, которые с течением времени, уравновешиваясь, приводят к объемной деформации детали. Ухудшение усталостной прочности деталей происходит за счет образования в ее поверхностных слоях мест с растягивающими напряжениями, причем снижение усталостной прочности достигает 15…40 %.

Для повышения качества холодной правки применяют следующие способы: выдерживание детали под прессом в течение длительного времени; двойная правка детали, заключающаяся в первоначальном перегибе детали с последующей правкой в обратную сторону; стабилизация правки детали последующей термообработкой. Последний способ дает лучшие результаты, но при нагреве может возникнуть опасность нарушения термической обработки детали, кроме того, он дороже первых двух.

Холодная правка валов

При эксплуатации машин у валов возникают дефекты: изгиб; износ рабочих поверхностей; повреждение резьбы, шпоночных канавок и шлицев. Изгиб валов определяют в центрах токарного станка, специальных приспособлений или на призмах с использованием стоек с индикаторами (рис. 2).

Рис. 2. Определение изгиба вала индикаторной головкой на призмах

Изгиб валов устраняют правкой: холодной или горячей. Холодную правку выполняют под прессом. Следует иметь в виду, что при холодной правке в результате появления наклепа в металле возникают внутренние напряжения, величина которых тем выше, чем больше величина деформации при правке. Кроме того, при холодной правке не всегда сохраняется требуемая форма вала (валы могут вновь принимать свою искаженную форму). Поэтому рекомендуется после холодной правки нагреть валы до 400…450 °С, выдержать 1 час и медленно охладить.

Правка по методу Буравцева. Его назвали «поэлементной холодной правкой». В процессе правки по методу Буравцева также используется пресс (рис. 3). Ноу-хау заключается в специальном приспособлении, с помощью которого поверхностный слой шейки вала пластически деформируется так, что в нем вместо обычных напряжений растяжения создаются напряжения сжатия. Галтель при этом не затрагивается, а значит, усталостная прочность коленчатого вала после правки не только не уменьшается, но даже возрастает. Более того, избавившись от недостатков ранее известных способов, поэлементная холодная правка позволяет восстановить любые коленчатые валы (и чугунные, и стальные) любых двигателей (от мотоциклов до экскаваторов), имеющих практически любой прогиб. При этом точность правки очень высока. Например, удается обеспечить взаимное биение коренных шеек 0,01 мм при исходном биении свыше 1 мм.

Рис. 3. Правка вала по методу Буравцева

За годы использования способа поэлементной правки на практике накоплен фактический материал о дальнейшей «судьбе» выправленных коленчатых валов как отечественных автомобилей, так и иномарок, включая грузовики и автобусы. Статистика показала, что эти коленчатые валы не возвращаются в изогнутое состояние со временем. Не было и рекламаций, связанных с поломкой валов, что косвенно свидетельствует об их высокой усталостной прочности.

Правка валов наклёпом. Способ целесообразен для правки коленчатых валов, биение которых не превышает 0,03…0,05 % от длины вала. Он производится наклепом щек пневматическим молотком со специальной головкой. Коленчатый вал укладывается на призмы верхними коренными шейками или устанавливается в центрах. Продолжительность правки и глубина наклепа (деформации щеки) зависят от силы и числа ударов в единицу времени. По одному и тому же месту не рекомендуют делать более трех-четырех ударов; контроль эффективности правки осуществляют измерением биения вала. Наклепу подлежат внутренняя и наружная стороны щеки (со стороны шатунной шейки) в зависимости от направления биения вала. Правка наклепом щек коленчатого вала не снижает его усталостной прочности.

Горячая правка металла

Этот метод правки является универсальным. Он осуществляется с помощью обычных средств нагрева и применяется для выправления деталей различной конфигурации с большой степенью точности. Одно из преимуществ метода в том, что он позволяет править литые детали из чугуна, которые иначе выправить почти невозможно. При необходимости процесс можно вести так, что исправление оси детали происходит замедленно и измеряется десятыми и сотыми долями миллиметра. Термическим воздействием можно производить правку деталей большого сечения, что особенно ценно при отсутствии на предприятии достаточно мощного прессового оборудования.

При горячей правке выравнивание получается в результате создания напряжений усадки. Это явление объясняется тем, что нагретая часть благодаря увеличению температуры старается расшириться, а окружающая ее область противодействует этому. При этом нагретая часть металла пластически деформируется. После осадки неровности нагретая часть охлаждается и создаваемые напряжения растяжения способствуют выравниванию металла. Правка тем эффективнее, чем быстрее происходит процесс нагревания и охлаждения и чем ýже нагреваемая полоса. В то же время слишком узкая полоса нагревания вызывает трещины в материале.

Деталь типа вала или оси круглого сечения или балки прямоугольного сечения, подвергаемая правке, укладывается на две опоры или ставится в центры выпуклостью кверху. Под точку наибольшей вогнутости ставится индикатор, по показаниям которого контролируют ход процесса. Нагрев ведут обычно сварочной горелкой (мощность ее подбирают в зависимости от сечения детали), место наивысшего перегиба ограничивают накладками. Если одноразового нагрева оказывается недостаточно для получения заданной прямолинейности, операцию повторяют, прогревая зону, расположенную рядом с первоначальной. Дважды греть одно и то же место не рекомендуется. Например, требуется выправить шпиндель фрезерного станка, который изогнут до величины прогиба 0,2 мм. Правка ведется на токарном станке. Исправляемый шпиндель закрепляется в патроне и люнете. Для правки деталь нагревают в точке наибольшей выпуклости с последующим охлаждением проточной водой. Место нагрева ограничивается специальным щитком из листового асбеста, смоченного водой. Нагревом с последующим охлаждением ось шпинделя может быть выправлена до прямолинейности 0,01…0,02 мм.

Детали из листовой стали правят по такому же методу, укладывая их для удобства на плиту (рис. 2.4). По прилеганию детали к плите определяют ход процесса правки. Нагрев ведут до температуры 800…900 °С, но не выше 1000 °С. Температуру нагрева можно определить по вишнево-красному цвету детали. Охлаждение можно интенсифицировать путем обдувания нагретой зоны сжатым воздухом или смачиванием водой. Момент начала охлаждения нужно выбирать такой, чтобы не закалить деталь.

Рис. 4. Термическая правка листовой стали

Хорошие результаты дает правка термическим воздействием изогнувшихся столов фрезерных, продольно-строгальных, шлифовальных и других станков. Для правки стол укладывают на плиту вниз направляющими. На рабочей поверхности стола наносят мелом черту поперек стола против места наибольшей выпуклости и нагревают полосу вдоль нанесенной черты. Если эта операция производится на плите, то результаты правки контролируются по зазору между направляющими стола и плитой, а также при помощи индикатора.

Термомеханический метод правки. Он отличается от термического тем, что до начала нагрева участка вала, установленного выпуклой стороной вверх, в нем заранее создаются упругие напряжения с помощью механического нажима, например хомутом. Нажимное устройство устанавливается вблизи от места нагрева, рядом с точкой наибольшего прогиба. Перед началом нагрева этим устройством прогибают вал в противоположную от первоначального прогиба сторону. Контроль величины деформации вала при изгибе его нажимным устройством выполняют при помощи индикаторов. При нагреве вал стремится выгнуться вверх; встречая дополнительное сопротивление вследствие этого, материал в месте нагрева переходит предел текучести раньше, чем при чисто термической правке.

Метод релаксации напряжений заключается в том, что вал на участке его максимального искривления подвергается нагреву по всей окружности и на глубину всего сечения до температуры 600…650 °С. Нагрев производится при вращении вала на малых оборотах. После выдержки при указанной температуре в течение нескольких часов вал устанавливается прогибом вверх, и сразу же на нагретый участок вала с помощью специального приспособления производится нажим в сторону, противоположную прогибу. Нажим производится для создания небольшого напряжения в материале нагретого вала (упругая деформация). Время, в течение которого нагретый вал выдерживается в напряженном состоянии, должно быть достаточным, чтобы под действием нагрузки и высокой температуры необходимая часть упругой деформации перешла в пластическую. Основным достоинством метода правки, основанного на явлении релаксации напряжений, является выпрямление вала с обеспечением стабильности формы при дальнейшей эксплуатации. При этом в процессе правки, проводимой при напряжениях значительно ниже предела текучести, не возникает опасных внутренних напряжений.

Способы правки металла

Правка листового металла на специальном механическом оборудовании. Фото Подольский завод оборудования

Технологической операцией правка достигается подготовка детали к проведению дальнейшей ее качественной обработки. Размеры, материал и степень дефектности определяют способы, которыми выполняется правка.

Технология

Суть технологической обработки при правке — создать такие напряжения растяжения/сжатия в заготовке, которые при взаимодействии с напряжениями, вызванными дефектами, смогли бы их нивелировать. Основные технологические способы выполнения правки следующие:

• изгиб заготовки в холодном состоянии;
• правка заготовки растяжением в холодном состоянии;
• местный нагрев отдельных участков, например, газовыми горелками.

Когда необходима правка, назначение

Конструктор может закладывать параметры, которые не обеспечивают производители. Так, например, отклонения от прямолинейности поставляемого с завода уголка, входящего в состав металлоконструкции, могут не позволить выполнить технические требования, определяющие ее работоспособность. Возможны появления поверхностных дефектов при транспортировании в виде вогнутости, выпуклости, волнистости и других. Такие отклонения или повреждения можно скорректировать и исправить технологической операцией правка.

Правка листового металла на механическом оборудовании. Фото Подольский завод оборудования

Некоторые технологические операции (резка ножницами, вырубка зубилом, сварка и другие) выполняются с остаточным деформированием на заготовках, нарушающих их форму. Для дальнейшей обработки следует устранить возникшие дефекты. Правка здесь является обязательным участником технологического процесса.

Листовые и другие типы заготовок

Заготовки, получаемые прокатом, обладают повышенными пластическими свойствами, так как при производстве испытывают большие степени деформации. Это позволяет применять к ним способы, которые дают положительный результат при выполнении технологической операции правка. Прокат любой формы: пруток, свернутую в бухту проволоку, круглые и профильные трубы, листы, полосы, ленты, уголки, балки, швеллера и другие, могут быть в качестве заготовок для правильных операций.

Какие бывают виды, приемы правки, применяемые инструменты и оборудование

Правят заготовки как вручную, холодным или горячим способом, так и с помощью механического оборудования. Каждый из способов имеет свою специфику, только ему присущие инструменты, приспособления и оснастку.

Ручная

Наковальня RIDGID. Фото 220Вольт

Ручная правка используется в домашних мастерских и на производстве при изготовлении единичных деталей. Основными атрибутами ручной правки являются правильные плиты, наковальни и большое количество молотков различного вида.

Для проведения некоторых видов ручной правки применяются приспособления из области самодеятельного творчества, позволяющие улучшить ее качество. Более подробно о специфике технологии ручной правки различных по форме заготовок смотреть в статье «Правка металла: листового, полосового, проволоки, круглого и уголка».

Механическая: растяжением и не только

Вальцы гидравлические STALEX
HER-2070×4.5 используется для правки. Фото Сталекс

В условиях серийного производства используется специальное правильное оборудование. Далее представлен краткий анализ каждой группы оснащения:

• Растяжные правильные машины выравнивают напряжение, создавая усилия растяжения, превышающие предел текучести. Тем самым, помимо выравнивания листа, снимаются различные другие структурные изменения в металле.
• Правильные пресса восстанавливают размеры односторонним изгибом. Дефектная заготовка предварительно закрепляется в правильном приспособлении и силовое воздействие оказывает на нее самоцентрирующаяся призма.
• Роликовые правильные машины создают усилия в виде знакопеременного изгиба. Отличаются повышенной производительностью, однако тонкие листы все же лучше править на растяжных машинах, так как малый зазор между рядами роликов отрегулировать затруднительно.
• Ротационные косовалковые правильные машины отличается от роликовых тем, что помимо поступательного движения она еще вращается. Во время обкатки роликами поверхности заготовки создаются изгибающие напряжения, которые убирают кривизну.

Правильное оснащение пользуется высоким спросом, что обуславливает широкий выбор оборудования, предлагаемого производителями и поставщиками.

В холодном состоянии

При дефектах поверхности, которые не создают больших деформаций, для их устранения применяется холодная правка. Она заключается в приложении нагрузки к деформированному объекту или созданием наклепанной определенным образом поверхности.

Повысить качество холодной обработки помогут следующие действия:

• оставить заготовку после обработки под нагрузкой на длительный промежуток времени;
• выполнять процесс с перегибом в противоположном направлении, чтобы затем сделать правку в обратную сторону.

Термическая, горячая, с местным нагревом, греть или нет

Устранить значительные отклонения от номинальных размеров поможет правка с нагревом. При таком способе, до приложения необходимой нагрузки, деформированную часть заготовки равномерно прогревают до достижения требуемой температуры по всей длине дефектного участка. Нагрев можно проводить, например, газовой горелкой (газом), при этом он не должен превышать температуру отжига исправляемого металла. После такой правки обычно выполняют термообработку заготовки типа нормализации или отжига для выравнивания структуры металла.

В некоторых случаях эффективно применение правки с местным нагревом (особенно для массивных деталей). При этом методе место заготовки с наибольшей величиной дефекта быстро прогревается до температуры отжига. Концы заготовки должны быть закреплены, в таком варианте нагретый металл не имея возможности расширяться, получит деформации сжатия. При дальнейшем охлаждении будут возникать растягивающие напряжения, способствующие распрямлению заготовки.

Газопламенная

Ацетиленовая горелка. Фото ВсеИнструменты.ру

Этот термический способ отличается универсализмом, он не зависит от формы заготовки, может использоваться для любых видов металлов. Каких-то конкретных рекомендаций здесь дать невозможно. Характер и форма нагрева выбирается индивидуально после анализа деформаций на исправляемой заготовке. Основные параметры газопламенной правки следующие:

• температура нагрева;
• скорость нагрева;
• выбор мест нагрева;
• определение формы нагрева.

Температура и скорость нагрева зависят от газа, который используется в горелке. Наиболее высокая теплотворная способность у ацетилена. Меньшую интенсивность можно получить, если применить природный газ, пропан и другие.

Форма и расположение мест нагрева бывают следующие:

• нагрев в одной сосредоточенной точке;
• нагрев полосой — здесь для создания нужных напряжений используется разное линейное расширение в поперечном и продольном направлении, например, на заготовках из листа;
• клиновидный нагрев, чтобы убрать продольный изгиб или саблевидную форму.

Где заказать

Оказанием услуги по правке металла занимается достаточно большое количество компаний, некоторые из которых представлены в отдельном разделе нашего сайта.

СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.

В своем блоге буду описывать основы технологии судоремонта, методы дефектоскопии, восстановления и упрочнения деталей, виды и методы ремонта судов и механизмов.Будет приведена технологическая документация на ремонт и изготовление деталей.

Оглавление

Правка конструкций с общими и местными деформациями

Правка конструкций с общими деформациями. Правка сварных балок, узлов и фундаментов. При общем изгибе балок, превышающем допустимые нормы, правку их следует производить до установки на секции холодным методом на прессах. Допускается выполнять правку сварных балок путем нагрева отдельных участков по выпуклой стороне пояска или стенки (рис. 65).

Рис. 65. Схема правки продольного изгиба сварных и катанных балок: я, ву д —в случае изгиба на поясок; б, г, е — при изгибе на стенку.
1,2,3. — очередность нагрева.

При правке балок набора комбинированным методом дополнительную подсадку металла следует производить с помощью груза, закреплений или других приспособлений (рис. 66).

Рис. 66. Схема правки сварных тавровых балок нагревом с принудительной посадкой.
/ — скоба; 2 — струбцина сборочная; /’, /», 2′, 2″, 3′, 3″ очередность нагрева.

Если высота стенки тавровой балки больше двадцати пяти ее толщин, перед нагревом необходимо устанавливать «рыбину» на скобах вдоль свободной кромки стенки (рис. 67).

Рис. ,67. Схема правки сварных тавровых балок с высокой стенкой.
1 — скоба; 2 — клин; 3 — «рыбина» ; /’, 2′, 3′ . . . — очередность нагрева.

Деформации балки можно также устранить ударами кувалдой с применением обмедненной стальной поддержки. При одновременном изгибе балки в двух плоскостях (в плоскости стенки и в плоскости пояска) правку следует начинать в плоскости стенки.
Завал стенки относительно пояска или ребра правят путем нагрева полосами вдоль стенки со стороны тупого угла на расстоянии 20—30 мм от сварного шва. Следует применять упоры, стяжки и другие приспособления (рис. 68,6).

Рис. 68. Схема правки завала стенки сварной тавровой балки: а — наложением сварного шва по предварительно выстроганной канавке;, б — нагревом с упругим отгибом стенки. / — канавка в шве; 2 — клин; 3 — скоба; 4 — талрепы (стяжки); 5 — участок нагрева (со стороны тупого угла).

В исключительных случаях допускается правка завала стенки относительно пояска наложением шва со стороны тупого угла. При этом необходимо выстрогать в сварном шве канавку газовым или воздушно-дуговым строгачом на глубину не более двух третей толщины стенки (рис. 68, а), затем тщательно ее зачистить и заварить.
Правку простейших , сварных узлов выполняют холодным методом ( на прессе. Простейшие сварные фундаменты необходимо править холодным методом на прессе или местными нагревами аналогично правке тавровых балок. Расположение и количество мест нагрева выбирается в каждом случае в зависимости от жесткости фундамента и стрелки его изгиба (рис.69).

Рис. 69. Схема правки сварных фундаментов.
1,2,3. — очередность нагрева.

Правка общего изгиба секций. Правка секций, получивших общую деформацию изгиба, может производиться холодным, тепловым безударным или комбинированным методами.
Общий изгиб небольших секций, имеющих набор одного направления, следует править холодным методом, путем обратного пластического выгиба их посредством грузов, домкратов иди прижимных балок.
При правке общего изгиба конструкций тепловым безударным или комбинированным методами используют местный нагрев набора или полотнища в зависимости от вида конструкции и характера деформации.
Правку секций, получивших изгиб в сторону набора («завал»), следует производить путем местных нагревов обшивки полосами перпендикулярно плоскости изгиба. При этом нужно совмещать правку бухтиноватости и ребристости полотнища секции. Полосы нагрева необходимо располагать по обшивке с обратной стороны приварки набора (в случае ребристости полотнища обшивки) и между набором (в случае бухтиноватости полотнища обшивки).
Для секций, получивших изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях, нагрев полосами следует производить в этих направлениях. Пересечение полос нагрева не допускается. В первую очередь нужно править наибольший изгиб. Для этого полосы нагрева располагают перпендикулярно плоскости изгиба.

Рис. 70. Схема правки поперечного «завала» днищевой секции.
/ — участки нагрева: 2 — положение секции до правки: 3 — то же после правки.

Правку поперечного «завала» днищевых секций выполняют путем нагрева полосами по наружной обшивке с обратной стороны приварки вертикального киля, стрингеров и продольных ребер жесткости (рис. 70). Наряду с нагревом обшивки допускается нагрев участков набора.
Правку «развала» днищевых секций с настилом второго дна выполняют в результате нагрева полосами настила второго дна с обратной стороны приварки набора (рис. 71).

Рис. 71. Схема правки поперечного «развала» днищевой секции.
/ — участки нагрева; 2— положение секции до правки; 3 — то же после правки; /’, 2′, 3′ . — очередность нагрева.

Правку плоскостных секций, получивших изгиб в сторону обшивки («развал»), следует производить путем местных нагревов набора, параллельного плоскости изгиба (рис. 72).

Рис. 72. Схема правки «развала» бортовой секции.
/ — участки нагрева; 2 — положение секции до правки; 3— то же после правки; /’, /», 2′, 2″, 3′, 3″. . . -очередность нагрева; /, // — очередность ряда нагревов.

Участки нагрева по набору одного направления необходимо располагать в одной плоскости сечения конструкции.
Правка общего изгиба перьев рулей, стабилизаторов и подобных конструкций должна производиться нагревом полосами по обшивке с обратной стороны приварки набора. Нагрев следует начинать с обратной стороны приварки- набора, перпендикулярного плоскости большого изгиба.
Правка конструкций с местными деформациями. Метод правки конструкций с бухтинами необходимо выбирать в зависимости от типа бухтин, размеров, назначения и жесткости конструкции, а также жесткости опорного контура.
Бухтины тонколистовых конструкций (наружные стенки надстроек, незашиваемые переборки и выгородки обитаемых помещений, палубы, мостики и другие конструкции) устраняют тепловым безударным методом. Невидимые (внутренние) и зашиваемые тонколистовые конструкции из листов толщиной более 10 мм допускается править комбинированным методом.
Правку обшивки с набором одного направления (палубы, платформы и т. п.) исправляют тепловым безударным методом путем нагрева штрихами. Штрихи следует располагать под углом 45° к набору (рис. 73).

Рис. 73. Схема нагрева при выполнении правки обшивки с набором одного направления: а, б — при бухтинах переменного знака; в, г — при бухтинах одного знака.
t — расстояние между набором; / — длина штриха; /г= (0.10-J-0,15) ^. /г,=30-=-50 мм— расстояние ряда штрихов от набора; т = 2 Ъ — расстояние между рядами штрихов; с — расстояние между штрихами; /, 2, 3 . — очередность нагрева.

Бухтины обшивки с перекрестным набором исправляют путем нагрева участков обшивки с обратной стороны приварки набора (рис. 74).

Бухтины тонколистовых конструкций при толщине обшивки 4 мм и менее допускается править нагревом пятнами (рис. 75).

Рис. 75. Схема нагрева при выполнении правки тонколистовой обшивки. d — диаметр пятна; п > 100 мм — расстояние ряда пятен от набора; m = 6d — расстояние между рядами пятен; c = 6d — расстояние между пятнами в ряду; /, 2, 3 . — — очередность нагрева пятнами.

При этом штрихи (пятна) следует наносить рядами равномерно по всему деформированному участку конструкции. Нагревать, конструкции необходимо через одну ячейку. Если после остывания выпрямляемой конструкции прогиб бухтины будет превышать допустимый, правку следует продолжить, т. е. нагреть пропущенные ячейки.
Впадины на криволинейных конструкциях устраняют комбинированным методом. Необходимо перед правкой впадину выжать наружу механическим путем и после этого произвести нагрев обшивки над набором по контуру впадины. Если описанным приемом не удалось выправить впадину до допустимого размера, следует правку ее продолжить механическим воздействием (домкратами, талрепами), т. е. создать пластические деформации растяжения в волокнах впадины, или упруго выжать ее наружу и подкрепить дополнительным ребром жесткости, для чего приварить его к перекрестному набору (рис. 76).

Рис. 76. Схема правки впадин f (бухтин) холодным методом.
/ — положение обшивки до правки; 2 — то же после правки.

Конструкции с ребристостью. Бухтины типа впадин, обращенных к набору (ребристость) устраняют путем нагрева участков обшивки с наружной стороны над набором.
Нагрев обшивки необходимо вести через одно ребро. Если после остывания ребристость будет превышать допустимую, правку следует продолжить нагревом над пропущенными промежуточными ребрами. Ширина зоны нагрева обшивки над набором должна быть такой же, как при правке конструкций с грибовидностью таврового набора.
Если набор был приварен прерывистыми швами, ребристость таких конструкций правят путем нагрева штрихами, длина которых должна соответствовать длине участка сварного прерывистого шва. Располагать штрихи следует со стороны, обратной приваренному набору, над участками сварных швов.
Конструкции с волнистостью и заломом свободных кромок. Такие конструкции правят в результате нагрева участков в виде расширяющихся к кромке полос (треугольников), как указано на рис. 77.

Рис. 77. Схема правки волнистости свободных кромок обшивки плоскостных секций. 1,2,3. — очередность нагрева

Участки нагрева располагают в первую очередь вдоль торцов приваренного набора помощи «вилки» (обратного пластического отгиба кромки) либо путем обратного упругого выгиба при нагреве полотнища обшивки полосой с наружной стороны вдоль линии приварки крайнего набора (рис. 78).

Рис. 78. Схема правки залома свободных кромок путем нагрева с предварительным отгибом кромок.
/ — клин; 2 — кница.

Конструкции с «домиками». Местные деформации листовых деталей полотнища в виде прогибов (домиков), образующиеся в районе стыковых сварных соединений узлов, секций и блоков, устраняют следующими способами:
нагревом полотнища полосами или штрихами вдоль сварного соединения;
повторной заваркой сварного соединения после предварительной газовой или воздушно-дуговой строжки части шва (в виде канавки глубиной не более чем 2/з высоты этого шва) с выпуклой стороны «домика».
Правку конструкций из алюминивых сплавов производят холодным методом, прокаткой или пластическим деформированием зоны сварных соединений. Допускается правка конструкций из алюминиевых сплавов тепловым безударным или комбинированным методами: путем нагрева выпрямляемых участков конструкций электрической дугой непла-вящимся вольфрамовым электродом без присадки и с присадкой (холостыми валиками).
Расстояние между холостыми валиками, а также между холостыми валиками и швами сварных соединений должно быть не менее 100 мм.
Правку конструкций, составленных из алюминиевых панелей, следует производить методами, применяемыми для конструкций с набором.