Стенд для заневоливания и сварки вертикальных столбов контейнеров

Полезная модель относится к области изготовления сварных металлических конструкций (уголки, полосы, швеллеры, тавры, двутавры, усиленные уголки, столбы, балки, различные их комбинации и т. п. металлические свариваемые изделия) с протяженными сварными швами, получающих остаточный изгиб вследствие образования остаточных сварочных напряжений. Полезная модель может быть использована в машиностроении, судостроении или на контейнеростроительных, контейнероремонтных предприятиях.
Стенд для заневоливания и сварки изделий вертикальных столбов контейнеров содержит раму, на которой установлены опоры, упоры, винтовые домкраты, стойки, подвижные втулки, поворотные кронштейны, винтовые прижимы, фасонные пяты.
При сварке металлических конструкций появляются высокие градиенты температур, которые приводят к возникновению остаточных сварочных напряжений, как термических, так и структурных, что приводит к остаточным сварочным деформациям сварных металлических конструкций в результате чего такие конструкции становятся непригодными для дальнейшего их монтажа на объектах.
Известен стенд для сварки продольных швов хребтовых балок с предварительным прогибом (SU 508373, МПК В23К 37/04, А1, опубл. 30.03.1976), который содержит в себе раму, на которой смонтированы узлы прогиба, выполненные в виде установленных в направляющих кареток с захватами для балки.
Недостатком такой конструкции является то, что стенд не может обеспечить сварку балок переменной жесткости, а также сварку длинных балок из-за искажений геометрии прогиба, так как прогиб балки производится по ее краям относительно центральной опоры. Также данный стенд в основном может осуществлять сварку с предварительным прогибом преимущественно хребтовых балок, что делает его неуниверсальным, следовательно, не дает возможность осуществлять сварку с предварительным прогибом балок других типов сечений. Также для работы необходим силовой гидравлический привод и силовая станция гидропривода. Также конструкция требует очень сложный монтаж на рабочем участке.
Известен способ сборки и стан для сборки сварной двутавровой балки (RU 2501635, МПК В23К 37/04, В23К 31/02, В23К 101/28, С1, опубл. 20.12.2013). Стан содержит в себе станину, гидроповоротные ролики с реверсивным электроприводом, гидроприжимные ролики сварочные головки, основной гидравлический прижим с роликом, портал, суппорты с гидравлическими приводами, входной рольганг, электроприводной движитель, выполненный в виде тягового ролика с основным электродвигателем привода, частотный регулятор.
Данный стан слишком сложен, не является универсальным, при его переналадке на другую номенклатуру свариваемых изделий появится много проблем, а также он не устраняет возникающие деформации при данном способе сварки так как не имеет механизмов заневоливания свариваемых изделий.
Известен стенд для сборки и сварки рамно-балочных металлоконструкций (SU 570470, МПК В23К 37/04, А1, опубл. 30.08.1977), который содержит портал, несущий прижимы и подвижные захваты, боковые прижимы, с возможностью утапливания в стойках, и размещенные на штоках гидроцилиндров. Гидроцилиндры установлены на направляющих стойках и выполнены сдвоенными, а опоры под изделия выполнены плавающими в направлении, перпендикулярном продольной оси портала.
Недостатком такой конструкции является то, что в данном стенде при прогибе балки величина необходимого прогиба задается ограничителями прогиба только в центре балки, края балки остаются жестко зажатыми. Такое решение не позволяет производить сварку длинных балок и сварку балок с участками различной жесткости из-за искажений геометрии профиля прогиба. Также данный стенд в основном может осуществлять сварку с предварительным прогибом преимущественно хребтовых балок, что делает его неуниверсальным, следовательно, не дает возможность осуществлять сварку с предварительным прогибом балок других типов сечений. Также недостатком является то, что для работы необходим силовой гидравлический привод.
Известно устройство для сборки и сварки хребтовых балок железнодорожных вагонов (SU 722713, МПК В23К 37/04, А1, опубл. 25.03.1980), которое содержит металлоконструкцию со сварочными автоматами, основание, шовоформующую подкладку, секции медных подкладок, тросы, проходящие через блоки, пружины, натяжные болты, кронштейн, шланговые прижимы, защитные кожухи, флюсосборники, траверсу, шарнир, силовые цилиндры, направляющие, штоки траверсы, откидывающиеся прижимы, рычаги, винты, упоры, ограничители, прижимы, базовые шаблоны, базирующие ролики, которые расположены в обоймах, перемещающиеся оси в пазах, ролики, которые расположенные в обоймах, взаимодействующие с клиньями, соединенными со штоками силовых цилиндров.
Недостатком является то, что устройство в основном может осуществлять сварку с предварительным прогибом преимущественно хребтовых балок железнодорожных вагонов, что делает его неуниверсальным, следовательно, не дает возможность осуществлять сварку с предварительным прогибом балок других типов сечений. Также недостатком такой конструкции является большое количество сложных деталей, а также для работы необходим силовой пневматический или гидравлический привод.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является стенд для сварки продольных швов балок с предварительным прогибом (SU 846202, МПК В23К 37/04, А1, опубл. 15.07.1981), который содержит в своей конструкции раму, жестко закрепленные гидроцилиндры, направляющие, каретки, ролики, направляющие рамы, захваты, балку, регулируемые упора, приводные ролики, подшипники, выдвижной упор.
Недостатком такой конструкции является его сложность, а также данный стенд в основном может осуществлять сварку с предварительным прогибом преимущественно балок коробчатого сечения, что делает его неуниверсальным, следовательно, не дает возможность осуществлять сварку с предварительным прогибом балок других типов сечений. Также недостатком является то, что для работы необходим силовой гидравлический привод и силовая станция гидропривода.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности конструктивных размеров и форм сварных металлических конструкций при их сварке за счет эффективного использования сварочных деформаций.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что стенд для заневоливания и сварки изделий вертикальных столбов контейнеров, содержит в своей конструкции раму, упоры, винтовые домкраты, стойки, винтовые прижимы и фасонные пяты. При помощи имеющихся в конструкции стенда упоров, винтовых домкратов, винтовых прижимов, подводных упоров, винтовых толкателей, поворотных кронштейнов, подвижных втулок, стоек и фасонных пят, металлические свариваемые изделия устанавливаются по заданным (параметрам) размерам, и в прихваченном сваркой состоянии придаются обратным деформациям (заневоливанию), в результате чего сварные металлические изделия под действием образовавшихся в процессе сварки остаточных напряжений, возвращаются в первоначальное положение или близкому к первоначальному положению, что позволяет избежать деформаций (прогибов) сварных металлических изделий.
При помощи винтовых домкратов, упоров, винтовых прижимов, подводных упоров, винтового толкателя, поворотных кронштейнов, стоек и фасонных пят предварительно перед сварочной операцией выставляют по размерам металлические сварные изделия (уголки, полосы, швеллеры, тавры, двутавры, усиленные уголки, различные их комбинации и т. п. изделия), затем прихватывают их, после чего заневоливают их (выгибают в противоположную сторону ожидаемых деформаций, которые будут вызваны сваркой) в определенном положении, то есть необходимо металлическим свариваемым изделиям в прихваченном состоянии придать обратные деформации для того, чтобы уже сваренные металлические изделия под действием, образовавшихся остаточных напряжений из-за процесса сварки, вернулись в первоначальное положение (положение до заневоливания) или близкому к первоначальному положению. Величину заневоливания металлических прихваченных изделий определяют опытным путем.
На фиг. 1 представлен стенд для заневоливания и сварки изделий вертикальных столбов контейнеров, общий вид;
на фиг. 2 - проекция вида сверху (вид по стрелке А на фиг. 1);
на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - изометрическая проекция стенда для заневоливания и сварки изделий вертикальных столбов контейнеров.
на фиг. 5 - принципиальная схема заневоливания вертикального столба в стенде.
Стенд для заневоливания и сварки изделий вертикальных столбов контейнеров состоит из рамы (1) в нижней части которой установлены подвижные винтовые домкраты (2) с закрепленными на них фасонными пятами (3), также на раме при помощи болтов и гаек закреплены стойки (4, 5, 6) в которые ввинчены винтовые прижимы (7, 8) с закрепленными на них фасонными пятами (9, 10, 11, 12) также в стойки (4, 5) ввинчены поворотные кронштейны (13, 14). В поворотные кронштейны (13, 14) ввинчены винтовые прижимы (7, 8) на которых закреплены фасонные пяты (1)5. К раме (1) при помощи винтов (16) закреплены опоры (17) и упоры (18, 19, 20). В стойку (21) ввинчен винтовой толкатель (22) с закрепленной на нем пятой (23), сама стойка (21) закреплена к раме (1) при помощи болтов и гаек. На стойках (4) установлены подводные упоры (24), а также ввинчены фиксаторы (25). В пазах стойках (4, 5) располагаются подвижные втулки (26), которые могут продольно по горизонтали свободно перемещаться на необходимое расстояние. В подвижные втулки (26) ввинчены винтовые прижимы (8) на которых закреплены фасонные пяты (9, 10). Сама рама (1) крепится к фундаменту при помощи фундаментных болтов (27).
Работа стенда происходит следующим образом.
Свариваемые изделия (28) (уголки, полосы, швеллеры, тавры, двутавры, усиленные уголки, столбы, балки, различные их комбинации и т. п. изделия) кладут на базовые поверхности опор (17) и упоров (18, 19), после чего толкателем (22) через пяту (23) прижимают их к упорной поверхности упора (20) (или выставляют на определенное расстояние от упорной поверхности упора). Подводными упорами (24) через фасонные пяты (11) прижимают свариваемые изделия (28) к упорным поверхностям упоров (18, 19) после чего свариваемые изделия (28) при помощи фасонных пят (11) выставляют друг относительно друга на определенные размер, затем фиксируют необходимое положение при помощи фиксаторов (25), после чего производят прихватку изделий. Полученную металлическую прихваченную конструкцию свариваемых изделий (28) при помощи винтовых домкратов (29) через фасонные пяты (3) выставляют на необходимую высоту. Фасонные пяты (3) на обоих торцах имеют деления с градациями в миллиметрах. После выставки при помощи поворотных кронштейнов (13, 14) и ввинченных в них винтовых прижимов (7, 8) с фасонными пятами (15) осуществляют поперечный прижим сверху (прижим по вертикали - сила Д, см. на фиг. 5) прихваченной металлической конструкции. Затем при помощи остальных винтовых прижимов (7, 8) и фасонных пят (9, 10, 11, 12) производят по бокам (по горизонтали) слабую фиксацию прихваченной металлической конструкции, это необходимо для предотвращения кручения изделий на следующих операциях. При помощи винтового домкрата (29) через фасонную пяту (3), которые расположены посередине стенда, выполняют заневоливание (выгибание - сила Г) по вертикали на определенную величину прихваченной металлической свариваемой конструкции (28), после чего выполняют сварку. При помощи винтовых прижимов (7, 8) и фасонных пят (15) можно варьировать геометрией профиля изгиба свариваемой конструкции (28) (сила Д). После сварки снимают усилие с винтовых прижимов (7,8) и с винтовых домкратов, таким образом, под действием остаточных сварочных напряжений сваренное изделие (28) вернется в исходное состояние. Величину заневоливания (выгибания) определяют опытным путем при наладке. Таким же образом возможно заневоливать (выгибать) прихваченное свариваемое изделие по бокам (по горизонтали) при помощи стоек (4, 5, 6) винтовых прижимов (7, 8) упоров (18, 19) подвижных втулок (26) с ввинченными в них винтовыми упорами (8), фасонных пят (9, 10, 11, 12).
Такое конструктивное решение является простым и технологичным, дает возможность эффективно использовать сварочные деформации свариваемых металлических конструкций для повышения точности их конструктивных размеров и формы после сварки. Cтенд позволяет производить сварочные работы для широкой номенклатуры различных профилей и размеров, являясь универсальным.
Таким образом, можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Цель полезной модели заключается в повышении качества сварки балок путем обеспечения их предварительного прогиба.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в эффективном использовании сварочных деформаций обрабатываемых конструкций для повышения точности их конструктивных размеров и формы получаемых после сварки.
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».