2 Приемы выполнения операций и их технологическая наследственность

Основные заготовительные операции или приемы включают: правку, разметку, резку, обработку кромок, гибку и очистку проката.

Правка – это создание местной пластической деформации, как правило в холодном состоянии.

1. Для устранения волнистости листов и полос толщиной 0,5…50 мм широко используют многовалковые машины. Правка достигается многократным изгибом при пропускании листов между верхними и нижними рядами валков, расположенных в шахматном порядке. Нижние приводные валики располагают в неподвижной станине; верхние приводные валики – в подвижной части станины.

2. Листы толщиной более 40…50 мм обычно правят под прессом.

3. Тонкие листы, толщиной менее 0,5 мм, правят растяжением на специальных растяжных машинах. Серповидность листов правится ограниченно.

4. Правку мелко- и среднесортового, а также профильного проката производят на роликовых машинах, работающих по той же схеме, что и листоправильные.

5. Для двутавров и швеллеров такой способ применяется для исправления только в плоскости меньшего момента сопротивления. Исправление в другой плоскости осуществляют изгибом на правильногибочных прессах кулачкового типа.

Холодная деформация сопровождается уменьшением пластичности металла. Поэтому относительное остаточное удлинение δ наиболее деформированных волокон необходимо ограничивать. Строительными нормами и правилами (СНиП) допускают δ при холодной правке до 1%; при холодной гибке – до 2%, что соответствует радиусу изгиба не более 50 толщин листа при правке и не более 25 толщин при гибке. Исходя из этого, устанавливают предельные значения искривлений в холодном состоянии.

При необходимости создания более значительных деформаций правка и гибка сталей должна производится в горячем состоянии после нагрева сталей до температуры 900…1000⁰С. Деформирование при высокой температуре сопровождается процессом рекристаллизации, и пластические свойства металла при этом не снижаются.

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. Разметочно-маркировачные машины с пневмокернером производят разметку со скоростью до 8…10 м/мин при точности ± 1мм. В этих машинах применяется программа управления. Использование приспособлений для мерной резки проката, а также машин для термической резки с масштабной фотокопировальной системой управления или программным управлением позволяет обходиться без разметки.

Автоматизация раскроя листового и профильного прокатов снижает трудоемкость при коэффициенте использования металла до 90%. При этом сокращение сроков подготовки данных для термической резки позволяет использовать высокопроизводительные портальные машины с ЧПУ в условиях мелкосерийного и единичного производств.

В настоящие время используют различные системы автоматизированного проектирования и раскроя листового и профильного проката. Раскрой может быть ручным, механизированным или автоматическим.

При ручном методе формирование карт раскроя осуществляется макетирвоанием. Для этого по предварительно составленной программе в масштабе 1:10 вычерчиваются основные детали. Их маркируют и используют для составления карт раскроя листового материала. Масштабные копии деталей вручную размещают в пределах контуров листа проката с учетом технологических требований и экономии материала.

Компоновку производят на специальных столах, оборудованных системой присоса и координатометрами для снятия координат характерных точек, необходимых для программирования резки. Описание карты раскроя в виде таблицы включает в себя кодовые номера деталей, записываемые в порядке вырезки, координаты двух точек каждой детали в системе координат листа, направление обхода каждой детали. Для каждой детали имеется запись маршрута по координатам опорных точек. Эти данные вводятся в ЭВМ и осуществляется раскрой.

При механизированном методе формирование карты раскроя выполняют на экране дисплея. Исходной информацией, находящейся в памяти ЭВМ, является аналитическое представление о контуре каждой детали. Номер детали, марку материала, толщину, кратность детали и другое в диалоговом режиме оператор вводит в ЭВМ: вызывает из памяти машины и размещает на экране контуры вырезаемых деталей. Далее перемещает и вращает эти контуры в пределах габаритов исходного листа.

При автоматическом методе формирование карты раскроя осуществляется через ЭВМ. На экране дисплея и на гриафонпостроителе появляются полностью готовые карты раскроя и исчерпывающая дополнительная информация о наименованиях деталей, коэффициенте использования металла, нумерации вырезаемых деталей и др.

Резка и обработка кромок. Резка деталей с прямолинейными кромками из листов толщиной до 40 мм, как правило производится на гильотинных ножница. Прямой рез со скосом кромки под сварку можно получить, используя специальные ножницы. Дисковые ножницы позволяют осуществлять вырезку листовых деталей с непрямолинейными кромками толщиной 20…25 мм. Для получения листовой заготовки заданной ширины с параллельными кромками дисковые ножи целесообразно располагать понарно на заданном расстоянии друг от друга. Многодисковые ножницы предназначены для продольной обрезки кромок или роспуска рулонного материала на полосы. При резке на ножницах, металл у кромки реза подвергается значительной пластической деформации. Если эта кромка в дальнейшем попадает в зону сварки и полностью переплавляется, то ее обработка не требуется. В противном случае рекомендуется механическая обработка кромки.

Для поперечной резки фасонного проката применяют пресс-ножницы с фасонными ножами или дисковые пилы. В некоторых случаях применяют резку гладким диском либо за счет трения, либо контактно-дуговым оплавлением.

Для получения листовых заготовок толщиной до 6 мм различной конфигурации применяют также штамповочно-вырубные револьверные прессы с ЧПУ. Они могут снабжать лазерными головками с кислородным или воздушным дутьем и отсосом. В этом случае двухкоординатное перемещение листа обеспечивает непрерывное продвижение луча лазера по контуру, составленному из отрезков прямой и дуг окружностей.

Разделительная термическая резка менее производительна, чем резка на ножницах, но более универсальная и применяется для получения как прямолинейного, так и криволинейного профиля, в широком диапазоне толщин. Наряду с газопламенной кислородной резкой все шире применяют плазменно-дуговую резку. Использование в качестве плазмообразующего газа сжатого воздуха дает не только экономические, но и технические преимущества: качество реза и скорость резки, особенно при резке металла малой и средней толщины (до 60 мм).

Широкое применение получила резка с помощью луча лазера. Высокая плотность потока (10⁵…10⁶ Вт/см²) обеспечивает резку тонколистовых материалов, чувствительных к перегреву, таких, как высоколегированные, высокопрочные сплавы железа, алюминия, титана, никеля, а также возможен раскрой неметаллических материалов – пластмасс, дерева, ткани, кожи, стекла, резины. Процесс характеризуется высокими скоростями резки (до 6…10 м/мин) при малой ширине реза.

Ручную и полуавтоматическую резку листов производят обычно по разметке; автоматическую – по масштабному чертежу или на машинах с программным управлением.

Механическую обработку кромок производят:

а) для обеспечения требуемой точности сборки;

б) для образования фасок, имеющих сложное очертание;

в) для удаления металла кромок, обрезанных ножницами или с помощью термической резки, когда это необходимо.

Гибка. Детали цилиндрической или конической формы получают гибкой листов на листогибочных вальцах: трехвалковых, четырехвалковых, двухвалковых с эластичным полиуретановым покрытием нижнего валка.

При отношении радиуса изгиба R к толщине листа S более R/S ≥ 25, гибку выполняют в холодном состоянии; при меньшем значении этого отношения – в горячем.

При гибке в вальцах концевой участок листа остается почти плоским. Ширина этого участка при использовании трехвалковых вальцов определяется расстоянием между осями валков и может оказаться значительной. В вальцах несвальцованным остается только участок шириной (1…2)S, зажатый между средними валками. Обеспечение заданной кривизны в зоне стыка может быть получено калибровкой уже сваренной обечайки либо путем предварительной подгибки кромок (под прессом либо с подкладным листом, согнутым по заданному радиусу). После выверки параллельности оси валка и кромок листа гибку начинают со средней части.

Использование двухвалковых гибочных вальцов с эластичным полиуретановым покрытием нижнего валка устраняет необходимость дополнительной операции подгибке кромок при вальцовке обечаек из листов толщиной 6 мм.

Для получения деталей из толстого листового металла применяют горячую гибку с применением вальцов и прессов.

Для формирования элементов оболочек больших размеров применяют штамповку взрывом. В серийном и массовом производствах для получения элементов со сложными поверхностями широко используют холодную штамповку из листов толщиной до 10 мм. Высокая производительность, точность размеров и форм заготовок, их малая масса и низкая себестоимость обеспечивают создание весьма технологичных штампосварных изделий.

При холодной гибке профильного проката и труб используют роликогибочные и трубогибочные станки. При гибке таких профилей в зоне сечения, испытывающей напряжения сжатия, возможна потеря устойчивости с образованием гофр. В этом случае используют специальные гибочные станки с индукционным нагревом непрерывно перемещаемой и изгибаемой заготовки.

В сварных конструкциях используют гнутые профильные элементы (сортовые и гофрированные). Эти профили выпускают металлургические заводы, небольшие партии нестандартных профилей могут изготавливаться на кромкогибочных станках и прессах.

Гофрирование повышает жесткость листов. Его предпочтительно производить штамповкой, а не гибкой, чтобы поперечные кромки листов оставались плоскими.

Очистка.

Для очистки проката, деталей и сварных узлов применяют механические и химические методы.