СТЕНД ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛОК ИЗ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Полезная модель относится к области технологии сварки, в частности, к производству сварных металлоконструкций.
При сварке металлов возникают высокие градиенты температур, которые приводят к возникновению остаточных напряжений, как термических, так и структурных, что приводит к короблению балок и делает их непригодными для монтажа на объектах. Известны несколько методов снятия напряжения в готовых сварных конструкциях. Основными из них являются термическая обработка, а также последующая правка их в мощных прессах.
Известен способ снятия остаточных напряжений, заключающийся в нагреве до 600-650°C с последующим медленным охлаждением. При температуре нагрева 600°C и последующей выдержке 5 часов происходит уменьшение тангенциальных растягивающих напряжений на 42%, при выдержке 6 часов - на 52% (Кудрявцев П.И. Остаточные напряжения и прочность соединений. М.: Машиностроение, 1964, стр. 66-68). Применяется также «местный нагрев» (Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. - М.: Машиностроение, 1968. - 236 с), так, например, на некотором расстоянии от сварного шва, где происходит опасная для конструкции концентрация остаточных напряжений и сложение их с напряжениями от рабочей нагрузки, производят местный локальный нагрев детали кислородно-ацетиленовой горелкой до температуры 700°C. Недостатком являются большая длительность процесса, необходимость наличия сложного и громоздкого оборудования, наличие заводских условий для проведения процесса.
Известен способ снятия остаточных напряжений, заключающийся в подогреве при сварке. Подогрев приводит к более равномерному полю напряжений вследствие снижения напряжений (растяжения в околошовной зоне. Напряжения выравниваются тем больше, чем выше температура подогрева. Недостаток в том, что для полного снятия остаточных напряжений температура подогрева должна быть близкой к температуре плавления металла, что практически невозможно. Кроме того, подогрев в процессе сварки требует больших затрат энергии, например электроэнергии, при подогреве с помощью электронагревателей.
Известен также способ, в котором остаточные напряжения снимаются при напряжениях изгиба и кручения, равных 0,9 предела выносливости (Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. - М.: Машиностроение, 1968. - 236 с). Полное устранение остаточных напряжений происходит при напряжениях, превышающих предел выносливости. Недостатком данного метода является ухудшение пластических свойств сварного шва, исчерпывание его способности к пластической деформации. Кроме того, снятие остаточных напряжений наблюдается только при продольных нагрузках. При деформациях изгиба эффект снятия напряжений отсутствует.
Известен способ снятия остаточных напряжений низкочастотной вибрационной обработкой, в котором применяется портативное вибрационное устройство дебалансного типа (Сутырин Г.В. Снижение остаточных напряжений сварных соединений низкочастотной вибрационной обработкой // Сварочное производство. - 1983. - №2. - С. 22-24). Метод уменьшения остаточных напряжений путем приложения внешней механической нагрузки заключается в том, что напряжения, вызываемые внешней нагрузкой, складываются с остаточными напряжениями, вызываемыми сваркой, и вызывают местную пластическую деформацию в местах наибольших остаточных напряжений. Пластическая деформация в определенной степени снимает остаточные напряжения или приводит к их перераспределению по поперечному сечению соединения. Применяется также воздействие переменных нагружений. Установлено, что уменьшение остаточных напряжений начинается при напряжениях, превышающих 0,7 предела выносливости детали. Вибрационная обработка здесь предусмотрена после процесса сварки, что приводит к недостаточной эффективности снятия остаточных напряжении из-за низкой эффективности.
В качестве прототипа используется патент RU 250/635 C1. Способ сборки и стан для сборки сварной двутавровой балки. Однако, данный стан слишком сложен и не устраняет возникших напряжений при данном способе сварки двутавровых балок.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение недостатков аналогов и прототипа.
Стенд для изготовления сварных балок из листового проката состоит: Фиг. 1
1. Полки сварной балки
2. Стенки сварной балки
3. Жесткой опоры стенда из трубы больших размеров, обладающая повышенной жесткостью или двутавр больших размеров
4. Вертикальная опора стенда с системой отверстий
5. Горизонтальная опора стенда (планка)
6. Прижимная опора стенда с системой отверстий
7. Дополнительная горизонтальная опора с системой отверстий, закрепляемая к горизонтальной опоре 5 неподвижно
8, 9. Дополнительные винты для прижима полок балки к вертикальной опоре 4
10. Винт с широкой шляпкой для крепления стенки балки к вертикальной опоре 4
11. Регулировочная гайка винта 10
12. Шпилька с гайкой для прижима опоры планки 6 к горизонтальной опоре 7
13. Гайка, навинчивающаяся на шпильку 12, для стягивания сварной балки
14. Сварочная горелка в среде защитного газа (углекислоты или смеси с аргоном)
15. Источник ударных импульсов (электро-молоток или пневмоударник)
16. Сварной шов
Указанная задача решается тем, что двутавровая балка из отдельных листов 1, 2 собирается на стенде, закрепляемом на жестком основании 3, в качестве которого может служить либо профильная труба больших размеров, либо прокатный двутавр больших размеров. К жесткому основанию крепятся опоры 4, 5, 7, на расстоянии не более 3-х высот балки и имеющие вдоль их длины систему отверстий, в которые вставляются стягивающие винты 12 с гайкой 13 и крепят собранную балку при помощи зажимной опоры (планки) 6 балку к нижнему основанию опоры 5, 7. Дополнительные винты 8, 9 прижимают балку к вертикальной опоре 4. Для закрепления стенки балки 2 служит специальный винт 10, который вставляется в вертикальную опору 4 и имеет широкую планку на конце, которая крепится к стенке 2, и несколько гаек 11, которые позволяют установить точный размер стенки 2 относительно опоры 4. После сборки двутавровой балки подводится горелка 14 и производит сварку шва 16 в среде углекислого газа или в других смесях защитных газов. Сварку ведут горелками 14 от центра балки к ее концам.
После сварки балки включают источник ударных импульсов 15 (электромолоток или пневмоударник), который наносит мощные ударные импульсы в поперечном направлении относительно шва 14 с энергией не менее 28 Дж и частотой 1450 Гц, после чего балку освобождают от крепежа, переворачивают на 180° и повторяют процедуру.
Технический результат достигается использованием полезной модели стенда для изготовления сварных балок из листового проката в следующем:
- повышается точность изготовления балок при сварке за счет снятия внутренних напряжений при сварке;
- повышается производительность труда, т.к. не требуется специального стенда для правки балок после сварки.