Гибочные работы

Гибочные работы

Гибочные работы в производстве металлических конструкций имеют значительный удельный вес как по объему, так и по трудоемкости. При изготовлении некоторых конструкций через гибочные работы проходит 80—90% всего металла. К таким конструк­циям относятся трубопроводы, химическая аппаратура, барабаны котлов. Гибочные работы с переходом на сварные конструкции резко снижаются. Например, всевозможные высадочные и гибоч­ные работы по угловому и швеллерному профилям почти совер­шенно устраняются. Характерным примером является конструкция нижнего узла в сварных резервуарах. При исполнении его в клепаном варианте (фиг. 66) уголок для образования угла при­ходилось изгибать по кривой. Эта работа очень трудоемка.

Конструкция узла резервуара

Конструкция узла резервуара

В сварном варианте уголок отсутствует, образование соединения производится сваркой в тавр, а для жесткости узла и облегчения сборки ставится угловая планка.

Такие весьма трудоемкие работы, как высадка углового про­филя и гибка его, в настоящее время в клепаных конструкциях сведены до минимума, а в сварных конструкциях совершенна устраняются. (фиг. 67).

Схема узла балки

Схема узла балки

Гибка уголков применяется в своеобразном варианте, упро­щающем работу, когда в одной из полок делают вырез, затем производят выгибание второй полки и сварку смыкающихся па­лок (фиг. 68,а). При гибке в противоположную сторону между разведенным разрезом вводят планку 1, которая приваривается к частям уголка (фиг. 68,6).

Гибка уголков

Гибка уголков

В цехах, изготовляющих клепаные мосты и тяжелые машино­строительные конструкции, количество кузнецов-гибщиков состав­ляло около 4—5% от общего числа рабочих. В цехах по произ­водству клепаных металлических конструкций этот процент сни­зился до 1—2%. В цехах, изготовляющих сварные строительные металлические конструкции, число кузнецов-гибщиков составляет 0—0,5% от общего числа рабочих.

Машиностроительные конструкции требуют значительных ги­бочных работ при производстве сварных зубчатых колес, бараба­нов лебедок и всевозможных деталей машин с криволинейными очертаниями. Конструкторские отделы идут по пути упрощения формы технологических конструкций, но в ряде случаев пол­ностью устранить гибочные работы не удается,— можно только их упростить, конструируя составные элементы с последующей сваркой. В некоторых случаях гибочные работы передаются в прессовые цехи завода для производства их на мощном прессо­вом оборудовании. При выполнении этих работ в сварочном це­хе количество кузнецов-гибщиков доходит до 3—5%.

В цехах по производству клепаных котлов число кузнецов-гибщиков от общего числа рабочих составляет 8—9%:, а в цехах по производству сварных котлов и барабанов в связи с уменьшением или даже полным устранением числа накладок количество куз­нецов-гибщиков составляет 4—6%.

Гибочные работы разделяются на работы, производящиеся с металлом в холодном состоянии и производящиеся в горячем со­стоянии при температуре нагрева для низкоуглеродистой стали 1100—1300°. Снижение температуры ниже 900° не допускается во избежание возможности появления трещин.

К наиболее распространенным гибочным работам относится вальцовка, т. е. изгибание листового или профильного металла в холодном состоянии между несколькими вращающимися валками. Вальцовка листового металла производится на трех-или четырех-валковых вальцах (фиг. 69).

Вальцовка листового металла

Вальцовка листового металла

У листа, подлежащего вальцовке, кромка подгибается вручную или на прессах. Без подгибки кром­ки лист не может получить изгиба до самой кромки, и поэтому в завальцованном барабане у места стыка кромок получается рез­кий перегиб (фиг. 70). Четырехвалковые вальцы дают возмож­ность уменьшить величину незавальцованной части, которая за­тем подбивается под кривую или отрезается.

Перегиб у места стыка кромок завальцованного барабана

Перегиб у места стыка кромок завальцованного барабана

При вальцовке в горизонталь­ных вальцах тонкие листы и ли­сты больших размеров под дей­ствием силы тяжести стремятся разогнуться. Для устранения этого концы листов подтягиваются кра­ном, что значительно усложняет и затягивает процесс вальцовки. Вальцовка в вертикальных вальцах свободна от этих недостатков.

В значительной степени процесс вальцовки ускоряется и об­легчается, если после первых пропусков листа их концы соеди­нить на мощных прихватках (закрепах), которые не должны вы­ступать за поверхность листа во избежание поломки вальцев при резком утолщении листа. Скрепленный барабан быстро завальцовывается непрерывным вращением в одну сторону, а не попе­ременным вращением в различных направлениях, как это делает­ся при разъединенных концах листов. При такой вальцовке совершенно устраняется перегиб на стыке. Прихватка должна про­изводиться электродами с качественным покрытием. После валь­цовки барабан берется на новые прихватки, а прихватки, полу­чившие при вальцовке значительные пластические деформации, а иногда и местные надрывы, вырубаются. Для возможности выем­ки такого свальцованного барабана верхний вал у вальцев должен быть подъемным. У таких вальцев один из под­шипников откидывается, вал приподнимается, и барабан краном вынимается из вальцев.

Вальцы с подъемным верхним валом

Вальцы с подъемным верхним валом

При вальцовке в холодном состоянии отношение радиуса из­гиба к толщине металла должно быть не менее 20; при меньшем отношении рекомендуется металл вальцевать в горячем состоя­нии. Предельная толщина вальцовки в холодном состоянии при­водится в техническом паспорте вальцев, исходя из расчетной прочности их частей.

В цехах металлических конструкций обычно устанавливаются вальцы двух-трех типов, т. е. для вальцовки листов малой, средней и большой толщины. Каждые вальцы имеют сравнительно ограниченный диапазон изгибаемых толщин листов и минимальных радиу­сов вальцовки.

По длине валков вальцы разделяются на короткие с длиной вала 1,5—2 м, средние с длиной вала 2,5—3,5 м и длинные с длиной вала 8—12 м. Иногда вальцы для гибки металла толщи­ной 30—50 мм устанавливаются с коротким валом длиной 1,5—2 м, а для вальцовки листов толщиной 8—20 мм — с длинным валом длиной 6—8 м.

В вальцах с длинными валками производится или вальцовка листов с размещением длинной стороны листа вдоль вальцев или вальцовка гардин, предварительно сваренных из нескольких ли­стов. Такая вальцовка после сварки возможна только при свар­ке электродами с качественным покрытием или автоматической под слоем флюса.

Для горячей гибки листов печь, где нагревают металл, раз­мещают в непосредственной близости от вальцев. Расстояние от вальцев до печи определяется размером металла, подвергающе­гося гибке. Это расстояние обычно находится в пределах 6—10 м. Листы из печи выталкиваются штоком толкателя, и металл по ра­бочему столу, имеющему ролики, подается под вальцы.

В тяжелом машиностроении гибка толстого (30—60 мм) ли­стового металла (шириной 300—1500 мм) применяется для изго­товления зубчатых колес, барабанов лебедок, канатных шкивов, подшипников редукторов, частей прессов. При больших толщи­нах изгибание металла ведется на кулачковых или гидравличе­ских прессах.

Угловые профили изгибаются в вальцах, имеющих у валков прорези, в которые проходит одна из полок профиля. В цехах с небольшой производительностью установка углозагибочных вальцев нерентабельна вследствие их малой загрузки. В таком случае образование гнутых уголков может производиться на плитах в горячем состоянии. Имеются случаи приспособления листозагибочных вальцев для изгибания угловых профилей проточкой в их валках углублений для размещения полки уголка. Такая проточ­ка недопустима, так как может привести к поломке очень доро­гих валков листозагибочных вальцев.

В листозагибочных вальцах можно также проводить изгиба­ние швеллеров и двутавров в плоскости полок, но в этом случае сравнительно острыми кромками полок повреждается поверх­ность валков. В сварных конструкциях такие работы встречаются крайне редко, так как они могут быть совершенно устранены ра­циональной разработкой конструкции.

В производстве сварных конструкций значительный удельный вес составляет выбивка и штамповка криволинейных поверхно­стей из листового металла.

В первые годы применения сварки в производстве новых конструкции стремились заменить штампованные днища плоскими с усилением их ребрами жесткости. Такое стремление было связа­но с тем, что не было мощных штамповочных прессов. Плоские днища с ребрами получаются более тяжелыми, чем сферические.

При отсутствии штамповочных прессов загибка листов производит­ся в формах. В условиях серийного производства изготовляются чугун­ные формы, в которых и производят выбивку листов. Формы изготовля­ются вогнутые (фиг. 73), а не вы­пуклые.

Форма для выбивки листов

Форма для выбивки листов

Осадить лист в вогнутую форму значительно легче, чем произвести выбивку по выпуклой форме. При случайных работах форму устраивают в земле по шаблону. Земля плотно утрамбовывается мелкими слоями: ниж­ние слои со щебнем, а верхние с мелкой чугунной стружкой. Фор­мовочная земля должна быть вязкой и преимущественно глини­стой. Выбивание ведется вручную гибщиком с двумя-тремя под­ручными. Выбивку толстого металла производят, применяя для осаживания металла падающую бабу (фиг. 74).

Выбивка листов падающей бабой

Выбивка листов падающей бабой

Направление ба­бы на место удара ведется подручными с помощью оттяжек У. При достаточной сработанности бригады процесс идет быстро. Подъемная лебедка имеет муфту сцепления, допускающую свобод­ное падение бабы вместе с гибким стальным канатом. Такая ор­ганизация работы дает возможность подручным направлять бабу с значительного расстояния, не подвергаясь изнуряющему воздей­ствию высокой температуры от листа, нагретого до 1100—1300°. Положение оттяжек и угол между ними меняются в широких пределах в зависимости от необходимости нанесения удара в то или иное место.

Образование криволинейных поверхностей производится также штамповкой на мощном прессовом оборудовании. Наиболее ча­сто встречается штамповка сферических поверхностей для паро­вых котлов и химической аппаратуры. Штамповка ведется на мощных гидравлических прессах.

Процесс штамповки ведет­ся с помощью трех штампов (фиг. 75):

Штамповка сферического днища на прессе

Штамповка сферического днища на прессе

  • верхнего опорного 1, очерченного по сфере (согласно профилям днища);
  • среднего — поддерживающего зажимного 2;
  • нижнего кольцевого 3.

Штамп 2 устанавливается таким образом, чтобы кромка совпадала с верх­ней поверхностью штампа 3; на последнюю укладывается нагре­тый в печи лист 4, для удобства его центрирования штамп 3 снабжается тремя выступами 5, которые и определяют правиль­ное положение листа, если его расположить между этими уступа­ми. Затем приводится в движение центральный плунжер, вслед­ствие чего штамп 2 снимает лист со штампа 3 и прижимает его, одновременно изгибая, к штампу 1. После этого одновременно приводятся в движение четыре вспомогательных плунжера, кото­рые поднимают штамп 3, доводят его до листа и заставляют фла­нец загнуться по штампу 1. Чтобы фланец получил вполне пра­вильную форму, кольцевой штамп 3 должен пройти насквозь.

Штампы устраиваются съемными; пресс допускает установку различных штампов. Прессы для штамповки днищ развивают дав­ление до 2000—3000 т.

С развитием автоматической сварки под слоем флюса, обеспе­чивающей высокое качество сварных соединений, появилась воз­можность перевести производство цельнокованных барабанов хи­мической аппаратуры на сварку. Для этой цели производят гибку полуцилиндров на прессах, а затем из двух полуцилиндров сва­ривают барабан продольными швами. Такое усовершенствование технологического процесса дает большую экономию на затратах труда и материала и сокращает цикл производства в 2—3 раза. Гибка полуцилиндров производится на мощных прессах.

Днища могут изготовляться также отбортовкой кромок. Для этой цели применяют трехплунжерные прессы. Эта работа может быть выполнена и вручную на оправках. Такая отбортовка по уча­сткам не является совершенной, так как за один нагрев провести всю отбортовку не удается, а многократный нагрев значительно удлиняет весь процесс изготовления детали.

Современные машиностроительные заводы оснащаются мощ­ными штамповочными прессами. Обычно производительность та­ких прессов весьма велика и намного превышает потребность це­хов сварных конструкций завода. В этом случае штампованные детали передаются на другие заводы. Социалистическая система хозяйства обеспечивает такое кооперирование.