К изготовлению элементов металлоконструкций

Качество элементов металлоконструкций обеспечивается выполнением их в полном соответствии с рабочими чертежами, техническими требованиями, стандартами и «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора». Технические требования разрабатываются, как правило, общими на однотипные изделия. Так, существуют требования на изготовление и приемку электрических мостовых кранов общего назначения, на портальные краны и др. В технических требованиях излагаются указания по выбору материалов, изготовлению и сборке элементов, сборочных единиц и изделий с величинами допусков, методам испытаний и по приемке готовых изделий и т. д.

Если общие технические требования не удовлетворяют условиям на изготовление металлоконструкции, то назначают дополнительные, более жесткие технические требования, указываемые в чертежах, например, ужесточение допусков на размеры и погрешности формы. Помимо общих технических требований, многие заводы имеют свои нормали применительно к выпускаемым ими изделиям, разработанные в соответствии со стандартами и правилами Ростехнадзора и служащие в качестве исходных данных при конструировании и разработке технологических процессов изготовления определенного вида сварных металлоконструкций.

Ниже приведены основные требования к заготовкам.

Во всех ответственных металлоконструкциях, работающих при низких температурах (северное исполнение), изготовление элементов из кипящей и полуспокойной стали не допускается. Эти элементы изготовляют из сталей спокойной плавки, ударная вязкость которых при температуре -60 °С не ниже 3·10⁵ Дж/м²(3 кгс·м/см²).

Местная волнистость заготовок по плоскости не должна превышать 2 мм на 1000 мм длины.

В сильно нагруженных элементах металлоконструкций, изготовленных из листа, направление действующего усилия должно совпадать с направлением проката. Не допускается изготовление элементов металлоконструкций из металла, имеющего на поверхности следы маркировки стальными клеймами.

При разметке листового и профильного проката следует учитывать усадку, вызываемую наложением сварных швов.

Все элементы металлоконструкций должны быть изготовлены со следующими допусками:

Размер заготовок, мм	До 500	501—1500	Свыше 1500
Допуск, мм	±1	±2	±3

Отклонение от параллельности сторон листов допускается в пределах допусков для длинных размеров. При отсутствии допусков на чертежах и технических требованиях для сварных металлоконструкций их берут по 14-му квалитету.

Косина реза при газовой резке по толщине кромок не должна превышать , где — параметр шероховатости (ГОСТ 2789—73); при гильотинной резке допускается не более 0,125 S, где S — толщина разрезаемого металла. Электродуговая резка металла запрещается.

При разработке технологического процесса сварки металлоконструкции необходимо предусматривать свободную усадку швов. Причем последовательность сборки и сварки элементов металлоконструкции должна быть такой, чтобы сварка не производилась в жестком контуре. Конструктивные элементы швов сварных соединений должны соответствовать ГОСТ 8713—79.

Прихватки, поставленные при сборке, должны быть не более 0,8 высоты основного шва, длиной 30—60 мм и выполняться теми же электродами, что и основная сварка. При заварке стыков для обозначения начала и конца сварного шва необходима прихватка техно-погических планок, которые удаляют после окончательной сварки стыков с обязательной обработкой концов стыка шлифовальным кругом. При наложении нескольких швов каждый из них зачищается от брызг и шлака. При окончании сварки кратер должен быть выведен на основной металл. Не допускаются в сварных швах подрезы основного листа толщиной до 8 мм более чем на 0,5 мм, а листов толщиной свыше 8 мм — более 1 мм.

Сваривать металлоконструкции нужно на выверенных стеллажах или стендах, обеспечивающих взаимное положение частей металлоконструкций, в закрытых помещениях при температуре не ниже -10 °С. Рабочее место сварщика должно быть защищено от ветра при работе на открытом воздухе. В сварных швах не допускаются трещины, непровары, наплывы, протоки, незаделанные кратеры, несимметричность расположения шва, свищи, несплавления между слоями в многослойных швах, а также пористость, шлаковые включения и подрезы.

Ударные воздействия на свариваемые элементы крановых металлоконструкций при сварке не разрешаются. К выполнению сварочных работ должны допускаться только сварщики, выдержавшие испытания в соответствии с действующими «Правилами по испытанию сварщиков, допускаемых к выполнению ответственных сварочных работ».

ОЧИСТКА МЕТАЛЛА

Прокат, детали и сварные узлы очищают от окалины, ржавчины, масла и других загрязнений, вызывающих дефекты в сварных швах. Для очистки применяют механические и химические методы:

1) очистка вручную абразивными кругами или стальными щетками;

2) дробеструйная и дробемётная очистка;

3) фосфатирование металла;

4) ванный и струйный методы химической очистки;

5) зачистка на станках, рабочим органом которых являются металлические щётки, иглофрезы, шлифовальные круги и ленты.

Процесс очистки вручную весьма длителен и трудоемок. Применяется в основном в мелкосерийном производстве.

Рис. 1.2. Дробеметная установка:

1—дробеметная камера; 2—дробеметные аппараты; 3—элеватор; 4—сепаратор; 5—расходный бункер; 6—очищаемый лист; 7—механизм передвижения листа; 8—загрузочная воронка; 9—вытяжка трубопровода;

10—вентилятор; 11—циклон

При дробеструйной и дробеметной очистке применяют чугунную или стальную дробь размером 0,7...4 мм в зависимости от толщины металла. В дробеструйных аппаратах дробь выбрасывается на очищаемую поверхность через сопло сжатым воздухом. В дробеметных аппаратах дробь выбрасывается лопатками ротора (производительность выше и очистка обходится дешевле, однако происходит быстрый износ лопаток). Дробеструйную и дробеметную очистку обычно осуществляют в камерах. Через такую камеру лист проходит в вертикальном положении и очищается одновременно с двух сторон, как показано на рис. 1.2. Скорость движения очищаемого листа составляет несколько метров в минуту. Беспыльные дробеструйные аппараты позволяют обходиться без камер, но они менее производительны, их применяют в мелкосерийном производстве, а также для очистки крупногабаритных сварных узлов, которые не помещаются в камере.

При изготовлении крановых металлоконструкций с использованием большого количества листового проката применяют поточную линию дробеметной очистки и фосфатирования стальных листов под окраску с терморадиационной сушкой. Фосфатирование — химический процесс образования на поверхности стального листа тонкого слоя нерастворимой фосфорно-кислой соли железа и марганца, обладающего высокими антикоррозионными свойствами. Производительность данной линии составляет около 240 м²/ч при скорости прохождения листов 0,58—4,5 м/мин. Схема такой линии показана на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема непрерывной поточной линии дробеструйной очистки

и фосфатирования листа

С приемного стола-конвейера 1 через листоправильные вальцы 2 листы поступают на выходной конвейер 3, откуда листоукладчиком устанавливаются в вертикальном положении на конвейер 4 и далее последовательно перемещаются через дробеметную камеру 5, подвергаясь при этом с двух сторон очистке дробью, выбрасываемой дробеметными аппаратами. После дробеметной очистки листы поступают в агрегат первой промывки 6, агрегат фосфатирования 7, агрегат горячей и холодной промывки 8 и агрегат пассивирования 9. Пассивирование – процесс искусственного создания на поверхности материала тонкого защитного покрытия, препятствующего коррозионным процессам, однако позволяющего производить сварку без удаления этого защитного слоя. Через агрегаты листы перемещаются системой роликов с приводом 10 и выталкиваются на выходной конвейер 11, откуда кантователем 12 укладываются на конвейер и идут на дисковые ножницы.

Для очистки металла широко применяют и химический метод. Сущность его состоит в травлении в растворах кислот, промывке водой, нейтрализации остатков кислоты в щелочном растворе, промывке водой, пассивировании и сушке.

Применяют два метода химической очистки: ванный и струйный. Ванный метод заключается в последовательном окунании металла в соответствующих ваннах с определенной выдержкой. Из-за большой продолжительности очистки (1—2 ч) метод малопроизводителен. При струйной очистке компоненты, входящие в состав растворов, значительно интенсивнее реагируют с ржавчиной и окалиной благодаря их ударному действию. Струйный метод позволяет организовать наиболее производительные и механизированные поточные линии. Схема такой линии аналогична схеме линии, показанной на рис. 1.3. Различие заключается лишь в том, что листы проходят камеры в следующем порядке: подогрев, травление в 15% -ном растворе ингибированной соляной кислоты при 40—50 °С, промывка, нейтрализация в 3—5%-ном растворе кальцинированной соды, промывка и пассивирование. После пассивирования листы укладываются в стеллажи, где проходят естественную сушку. Скорость прохождения листа в линии 0,5 м/с. После сушки листы поступают на последующие операции. Химический способ очистки эффективен, однако в производстве сварных конструкций его применение ограничено высокой стоимостью оборудования для очистки сточных вод.

Кроме этих методов применяют также сравнительно новый и эффективный способ очистки иглофрезой, представляющей собой микрорезцовую фрезу, которая имеет несколько тысяч режущих кромок. В процессе работы при реверсировании вращения иглофреза самозатачивается и может непрерывно работать 200—300 ч. Усилие прижатия иглофрезы к обрабатываемой поверхности составляет 0,3—0,6 кН (30—60 кгс). Скорость резания при обработке составляет 120—150 м/мин при глубине резания от 0,01 до 1,0 мм. Иглофрезы могут обрабатывать любые металлы и сплавы высокой твердости, работают бесшумно и без охлаждения.

При небольшом объеме выпуска листы (полуфабрикаты) из алюминиевых сплавов очищают от предохранительной смазки ветошью, смоченной растворителями (уайт-спирит, авиационный бензин, технический ацетон и др.). При большом выпуске металлоконструкций очистку ведут в ваннах или камерах, заполненных горячей водой, горячим воздухом или паром с температурой 80—100°С.

РАСКРОЙ МЕТАЛЛА

Раскроем металла называют способ расположения заготовок на листе, полосе и др. Наибольшую часть составляют заготовки, имеющие форму прямоугольника или близкую к нему. Однако существует множество фасонных заготовок, наружный контур которых образован от пересечения как прямых, так и кривых линий.

При получении заготовок из листового и профильного проката возникают неизбежные отходы металла, величина которых зависит от метода раскроя. Показателем, характеризующим раскрой, является коэффициент использования металла К_и.м, рассчитываемый по формуле

где N — число заготовок, получаемых из листа; F — площадь заготовки; В,L — ширина, длина листа.

Различают технологические отходы и отходы раскроя.

К технологическим отходам относится металл, теряемый во время оплавления при газовой резке, при неровностях реза различными ножницами, в виде стружки при вырезке заготовок на металлорежущих станках и т. д.

Под отходами раскроя понимают такую часть металла, которая в принятом варианте раскроя остается неиспользованной. Отходы раскроя получаются в результате отходов формы заготовок и отходов некратности.

Под отходами формы заготовок понимают неиспользованную часть металла, заключенную между наружными контурами одной или нескольких заготовок и прямоугольником, охватывающим габаритные размеры этих заготовок, например, на рис. 1.4, а заштрихованные участки, заключенные между прямоугольником abсd и контуром заготовки.

Под отходами некратности понимают такие отходы, которые возникают при использовании листов, длина и ширина которых оказываются неравными сумме размеров заготовок, располагаемых вдоль короткой и длинной сторон листа, например, заштрихованные участки на рис. 1.4, б.

Рис. 1.4. Отходы, получаемые при раскрое листа

В производстве различной серийности с целью максимального использования материала при получении заготовок необходимо стремиться отыскать наивыгоднейший вариант раскроя проката и лучшего использования отходов раскроя. При раскрое листа нужно учитывать технологические методы, применяемые для разделения листа на заготовки, так как от них зависит выбираемый вариант раскроя. Так, газовая резка и резка на дисковых и вибрационных ножницах допускают любое расположение заготовок на листе. При гильотинной резке заготовки следует располагать так, чтобы обеспечить возможность сквозных прямолинейных разрезов вдоль или поперек листа или прямолинейные разрезы под углом.

При единичном и серийном выпусках изделий с их большой номенклатурностью наиболее рациональным является комбинированный раскрой листа для различных деталей на несколько типоразмеров машин. Если контуры заготовок различной формы вписываются в минимальный прямоугольник или трапецию, необходимо использовать метод лучшего заполнения короткой стороны листа, метод размерной последовательности.

Метод лучшего заполнения короткой стороны листа, позволяющий уменьшить отходы некратности, заключается в следующем. Вначале находим такое количественное сочетание двух габаритных размеров заготовки, при котором наилучшим образом можно заполнить короткую сторону листа, а затем найденной комбинацией расположения заготовок заполняем значительную часть длины листа. Для оставшейся части листа применяют тот же принцип. Лучшее заполнение короткой стороны листа продиктовано тем, что полоска некратности, расположенная вдоль листа, имеет большую протяженность, чем расположенная поперек листа, и поэтому экономия на ее ширине дает больший выигрыш на площади отходов.

Метод размерной последовательности состоит в том, что заготовки размещают на листе в последовательности от более крупных к мелким.

Карты раскроя составляет специальная технологическая группа. Получив от цехов ведомость необходимых заготовок на каждый планируемый месяц с указанием номера заказа и чертежей деталей, профиля и марки материала, нормы расхода, технологи группируют по чертежам детали, изготовляемые из листового проката, по маркам стали и толщине заготовок. Затем, руководствуясь марками стали, габаритами листов и «деловых» отходов, имеющихся на складе, приступают к составлению карт раскроя. На основе грубой прикидки определяют общее необходимое число листов металла и на бумаге вычерчивают в удобном масштабе габаритные размеры всех этих листов. В этом же масштабе из картона или бумаги вырезают шаблоны заготовок, подлежащих раскрою. Шаблоны накладывают на чертеж листа металла и путем возможных перемещений шаблонов добиваются рационального использования листа.

По окончании раскроя выписывают комплектовочную ведомость, по которой на складе подбирают металл и вместе с картами раскроя подают его в цех для вырезки заготовок. Карта раскроя является рабочим чертежом для рабочего. В тех случаях, когда для изготовления заготовок требуется только часть листа, остаток его («деловой» отход) возвращается на склад металла с соответствующей отметкой в книге учета склада.

Данный вид раскроя называется оперативным, поскольку раскрой выполняется по имеющемуся в наличии металлу. Существует перспективный раскрой, который применяют для серийной и повторяющейся продукции примерно за полгода до ее выпуска с целью заказа мерного листа.

При изготовлении заготовок из профильного проката карт раскроя не составляют. В этом случае швеллеры, балки и уголки выдаются цехам в метрах длины по ведомостям заказа с учетом припусков на резку. Остатки проката после резки маркируют и оставляют на складе для использования на очередные заказы. Для лучшего использования профильного проката следует изготовлять заготовки из них централизованно и с предварительным подбором их по маркам, профилю и сечению так, чтобы исходный материал был кратным размерам заготовок. Для рационального раскроя листа на ряде заводов крупносерийного производства применяют электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Примеры производственных карт раскроя, сформированных на ЭВМ, показаны на рис. 1.5.

а)

б)

Рис. 1.5. Примеры производственных карт раскроя, сформированных на ЭВМ.

Цифрами на рис. 1.5 обозначены порядковые номера заготовок. Основным критерием при составлении этих карт раскроя было увеличение коэффициента использования металла. Так из стандартного листа (рис. 1.5, а) получено 30 заготовок. Мелкие детали 3-8 (рис. 1.5, б) выгодно располагать внутри конструктивных вырезов в крупной детали 1. В качестве метода резки была сразу выбрана газовая резка, так как только с её помощью можно получить заготовки такой сложной конфигурации. Таким образом траектория движения режущего инструмента не оказывала влияния на порядок расположения заготовок. Пунктиром показана траектория установочных движений газового резака.

На основе полученных карт раскроя создаются управляющие программы для машин термической резки.

1.6. ПРАВКА ПРОКАТА

Правка назначается с целью устранения волнистости, выпучин в листах и отклонений от правильной формы в профильном прокате. В зависимости от толщины листа правке подвергают от 10 до 100 % листового и полосового проката и 15—20 % профильного, причем процент правки возрастает с уменьшением толщины металла.

Прокат требует правки в том случае, если металлургический завод поставляет его в неправленном виде, а также если деформации возникли при транспортировании. Наиболее часто встречающиеся виды деформирования листовой стали приведены на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Виды деформации листовой стали:

1 — волнистость; 2 — серповидность в плоскости; 3 — местные выпучины;

4 — заломленные кромки; 5 — местная погнутость; 6 — волнистость поперек части листа.

Листы правят преимущественно в холодном состоянии путем местной пластической деформации. Так, допустимая величина остаточного относительного удлинения при холодной правке для стали Ст3 должна составлять не более 1 %. Для правки листового проката используют листоправильные многовалковые машины с 5—13 валками. Количество валков и их диаметр зависят от толщины выправляемых листов. Листы толщиной 5—40 мм обычно правят на семивалковых вальцах многократным пропусканием листов между двумя рядами валков, причем валки одного ряда размещены в шахматном порядке по отношению к валкам другого ряда (рис. 1.7). Рабочая скорость правки на листоправильных машинах зависит от толщины и ширины листов и ориентировочно составляет 6—13 м/мин. Возможна правка листов и на трехвалковых вальцах за два пропуска с поворотом листа на 180° перед вторым пропуском. Аналогично правят и на четырехвалковых вальцах, но за один пропуск.

Рис. 1.7. Схема листоправильных вальцов:

D_р — диаметр рабочих валков; D_н — диаметр направляющих валков;

D_о — диаметр опорных валков; t — шаг между рабочими валками

Качество правки листов проверяют с помощью линейки. Волнистость допускается не более 2 мм на 1000 мм, а стрела прогиба не более 1 мм; для полос стрела прогиба не более 3—5 мм на 1000 мм.

Листы толщиной более 40—50 мм обычно правят на гидравлических прессах. Тонкие листы толщиной менее 0,5 мм правят растяжением на специальных растяжных машинах.

Мелкие листовые заготовки, как правило, правят на фрикционных или эксцентриковых колодочных прессах, но возможна правка и на листоправильных машинах с раскладкой заготовок на подкладной лист. В случае необходимости создания более значительных деформаций правка и гибка сталей должны производиться в горячем состоянии после нагрева до 900...1000 °С. Деформирование при высокой температуре сопровождается процессом рекристаллизации, и пластические свойства металла при этом не снижаются.

На некоторых заводах совмещают правку и резку листа, применяя при этом листоправильные машины с двумя парами дисковых ножниц. Такое совмещение операций позволяет получать строгую параллельность кромок с обеспечением точности размеров до 1 мм.

В целях сокращения вспомогательного времени, облегчения условий труда и повышения культуры производства листоправильные машины оборудуют приводными задающими и отводящими рольгангами и портальными манипуляторами для укладки листов. Манипулятор при помощи траверсы со смонтированными на ней вакуумными присосами или магнитными плитами укладывает листы (заготовки) на рольганг, снимает их после правки и укладывает на складской площадке. Применение данных агрегатов позволяет значительно увеличить производительность.

При серийном выпуске кранов иногда совмещают правку с полной обработкой листа: правка, очистка, фосфатирование и продольная резка.

Правку профильного проката выполняют на гибочных вальцах или прессах, а иногда и вручную на чугунных или стальных плитах. Двутавры, швеллеры, рельсы и другой прокат правят на правильно-гибочных прессах кулачкового типа (рис. 1.8). Принцип правки основан на изгибе заготовки, расположенной на двух опорах с приложением посредине сосредоточенной силы. Подвижные опоры пресса позволяют получить разную степень остаточной деформации.

	Рис. 1.8. Схема правки профильного проката на правильно-гибочном прессе: 1 — штурвалы; 2 — регулируемые опоры; 3 — профильный прокат; 4 — толкатель; 5 — ролики
Рис. 1.9. Конструкция правильных роликов для профильного проката

Для правки уголков, швеллеров и другого проката применяют также специальные сортоправильные многороликовые машины, имеющие пять—девять сменных правильных роликов. Правка в роликах аналогична правке в валках, т. е. осуществляется посредством многократных перегибов профильного проката между двумя рядами роликов, установленных в шахматном порядке. Разница заключается в том, что вместо удлиненных цилиндрических правильных валков используют правильные ролики с фасонными рабочими ручьями, соответствующими профилю подлежащего правке проката (рис. 1.9, а). Правильные ролики в открытых машинах имеют консольное расположение и выполняются сменными одноручьевыми. С целью сокращения количества сменных комплектов роликов их выполняют сборными, состоящими из набора дисков и втулок. Одна из конструкций правильных роликов, набираемых из нескольких деталей, и примеры их установки для некоторых профилей показаны на рис. 1.9, б.

Круглый прокат диаметром 3—100 мм и трубы правят на правильно-калибровочных станках с гиперболическими роликами, установленными под углом к продольной оси заготовки (рис. 1.10). Правка заготовки 4 производится правильными 2, а калибровка — калибрующими роликами 3, расположенными во вращающейся раме 1. Остающаяся кривизна после правки черного прутка достигает 0,5—0,9 мм на 1000 мм. Точность калибровки по диаметру достигает 0,03—0,05 мм. Преимуществом данного способа правки является то, что прокат правится одновременно во всех направлениях.

Рис. 1.10. Схема правильно-калибровочного станка

Листы из сплавов алюминия толщиной до 5 мм рекомендуется править на 11—17-валковых листоправильных машинах, а толщиной свыше 5 мм — на семивалковых машинах. При недостаточной чистоте поверхности правильных валков правку листа ведут между двумя технологическими листами с целью предохранения поверхности выправляемого листа от повреждений. Правильные валки перед правкой листов из алюминиевых сплавов необходимо тщательно обдувать воздухом. Правка выпучин выполняется на деревянных столах или чугунных плитах деревянными киянками или молотками из твердой резины.

1.7. РАЗМЕТКА И НАМЕТКА

Для того чтобы нанести на металл линии раскроя используют:

1) разметку вручную (плоскостную и пространственную);

2) наметку с помощью шаблонов;

3) фотооптическую разметку;

4) разметочно-маркировочные машины;

5) безразметочные способы резки.

При разметке вручную заготовки из листового и профильного проката размечают на стеллажах или плитах. Это операция трудоемкая и требует высокой квалификации рабочих. Существует разметка плоскостная (на листах и профилях) и пространственная (при сборке). Разметчик на основании карты раскроя, используя мерительный и разметочный инструменты (стальную рулетку, линейку, чертилку, циркуль, кернер, молоток и др.), размечает лист, а затем накернивает риски для их сохранения и далее маркирует и комплектует заготовки. Разметку вручную в основном применяют в единичном и мелкосерийном производстве.

Пространственную разметку непосредственно применяют в сборочных цехах при разметке собираемых узлов, которые в дальнейшем подвергаются механической обработке. В ходе этих работ разметчик кроме перечисленных инструментов использует отвес и стальную струну.

В серийном производстве и при повторяющемся изготовлении изделий в единичном производстве применяют наметку с помощью шаблонов. Все необходимые размеры переносят на заготовку с помощью разметочных игл. Шаблоны на листе при профильном прокате закрепляют с помощью струбцин.

В серийном и массовом производстве применяют наиболее точный и высокопроизводительный метод фотооптической разметки (рис. 1.11). Этот метод отличается небольшой трудоемкостью, экономически эффективен и не требует квалифицированной рабочей силы.

Рис. 1.11. Фотооптический метод разметки листового металла

Изготовляют чертеж-копир в масштабе 1: 10 и фотографируют на пластинки. Пластинки-негативы 1 устанавливают в кабину проекционной аппаратуры 2 над разметочным столом, где расположен лист 3 для разметки. На этом листе в натуральную величину проектируется световое изображение негатива, очерченное тонкими белыми линиями 4. По световым линиям накернивают все линии и отметки обычным способом. Нанесение линий на поверхности листов из алюминиевых сплавов разрешается только графитовым карандашом, так как риски, нанесенные разметочной иглой по линии гибов, влекут за собой разрушение плакированной поверхности листов, приводящее к концентрации напряжений и возможному разрушению металлоконструкции в этих местах. Разметочные иглы можно применять лишь по линиям дальнейшего реза.

Разметочно-маркировочные машины с пневмокернером производят разметку со скоростью до 8...10 м/мин при точности ±1 мм. В этих машинах применяют программное управление.

Использование приспособлений для мерной резки проката, а также машин для термической резки с масштабной фотокопировальной системой управления или программным управлением позволяет обходиться без разметки.

1.8. РЕЗКА МЕТАЛЛА

Резка металла является одной из наиболее трудоемких и сложных операций. Она может быть как заготовительной, так и окончательной операцией, не требующей дальнейшей механической обработки. В зависимости от типа производства, вида и размеров заготовки, профиля проката и конфигурации линии реза применяют тот или иной метод резки.

Наиболее распространенными методами резки, металла при изготовлении элементов металлоконструкций на заводах подъемно-транспортного машиностроения являются механическая и газопламенная резка.

Механическую резку выполняют на ножницах: гильотинных, дисковых, вибрационных и пресс-ножницах (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Схема резки металла на ножницах

Резка ножницами основана на разделении металла 2 по линии реза под давлением верхнего 4 подвижного ножа и нижнего 1 неподвижного. Исключение составляют дисковые ножницы, у которых нижний нож или оба ножа являются ведущими. Вследствие больших пластических деформаций в месте реза на кромках появляется наклеп, иногда достигаемый 4—6 мм. Допустимый зазор между ножами: для гильотинных и пресс-ножниц — 0,2—1,2 мм; дисковых — (0,1—0,2) S; вибрационных — 0,05—0,3 мм; при увеличении зазора чистота реза ухудшается и появляются загибы кромки и заусенцы. Гильотинные и пресс-ножницы имеют прижимные устройства 3 (механические, пневматические и гидравлические). Ножницы снабжаются упорами 5, служащими для более точного изготовления заготовок, удобства и безопасной работы.

Пресс-ножницы ( рис. 1.12, а) режут листы как в поперечном, так и в продольном направлениях при длине реза 500—750 мм и толщине металла 13—32 мм. После резки заготовки сильно деформируются с образованием вмятины до 0,2 толщины разрезаемого листа. Заготовки требуют обязательной правки, и необходимо также учитывать величину вмятины при последующей обработке. Пресс-ножницы применяют также и для резки профильного проката. Ножи у этих ножниц имеют форму, соответствующую профилю проката. Режут профильный прокат по разметке или по упору.

Широкое применение находят пресс-ножницы комбинированные модели Н635А, предназначенные для резки листового и профильного проката и пробивки в них отверстий. Эти ножницы режут круглый прокат (до 65 мм), квадратный (до 55 мм), уголок размером до 150×150×18 мм под углом реза 45; 67,5 и 90°, двутавры и швеллеры.

Гильотинные ножницы (рис. 1.12, б) служат для продольной и поперечной резки листов толщиной до 40 мм и для обрезки фасок под сварку. Гильотинные ножницы допускают максимальную длину реза до 3200 мм. Они дают чистый рез, заготовки меньше деформируются, чем при резке на пресс-ножницах, и более производительны по сравнению с последними. Погрешность размера обычно составляет ±(2...3) мм при резке по разметке и ± (1,5...2,5) мм при резке по упору.

Для обслуживания гильотинных ножниц иногда устанавливают портальные манипуляторы, снабженные магнитными траверсами, и специальные тележки с толкающим устройством для подачи листа под ножи. При большой программе резку на ножницах выполняют в автоматическом цикле с механизированной уборкой заготовок и отходов.

Дисковые ножницы (рис. 1.12, в) предназначены для прямолинейной и криволинейной резки листов толщиной до 25 мм и для обрезки фасок под сварку. Дисковые ножницы с прямо поставленными ножами применяют для резки листа на полосы и по окружности. Ножницы с одним наклонным ножом служат для вырезания фасонных заготовок. Ножницы с двумя наклонными ножами применяют для резки по окружности и фасонному контуру, а также для вырезки отверстий, срезания фасок, для отбортовки и вырезки заготовок сложных криволинейных очертаний. За одну настройку длина реза на дисковых ножницах достигает 15м, скорость резки от 0,05 до 1,5 м/с. Размеры дисков назначают в следующих пределах: диаметр (40—125) S, толщина 15—30 мм. Перекрытие одного диска другим при работе принимают (0,5—0,8) S, где S — толщина разрезаемого листа. Трудоемкость резки на этих ножницах меньше, чем на гильотинных. Дисковые ножницы, в основном, служат для продольной резки листов и применяют их, как правило, в сочетании с гильотинными. Заготовки, вырезанные дисковыми ножницами, требуют правки.

Точность резки на гильотинных и дисковых ножницах соответствует 12—14-му квалитету.

Вибрационные ножницы (рис. 1.12, г) применяют для прямолинейной и фигурной резки листового металла толщиной до 5 мм. Их также применяют для вырубки внутренних и наружных контуров при установке пуансона и матрицы.

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 дополнительной обработки не требуется. Если же эта кромка остается свободной, а конструкция работает при переменных нагрузках, то слой пластически деформированного металла целесообразно удалить последующей механической обработкой.

Для выбора ножниц усилие Р рассчитывают по формулам:

для пресс-ножниц с параллельно расположенными ножами Р = LS ,

для гильотинных ножниц , для дисковых ножниц ,

где L — длина реза, мм; S — толщина металла, мм; — угол створа гильотинных ножниц, град ( = 2... 6°); — угол захвата дисковых ножниц, град ( = 8... 20°); т — число пар дисковых ножей; — предел прочности металла при растяжении, Па.

Исключительно широкое применение при изготовлении элементов и деталей различной конфигурации для металлоконструкций имеет газопламенная резка. Газопламенная резка основана на интенсивном сгорании разрезаемого металла в струе кислорода, сосредоточенного на узком участке, и удалении жидких шлаков.

Стальные листы толщиной до 4 мм целесообразнее резать на ножницах, чем кислородом, так как при кислородной резке тонких листов происходит оплавление кромок.

Газопламенная резка позволяет резать заготовки в окончательный размер или с оставлением припуска под механическую обработку (табл. 1.1).

В настоящее время применяют несколько способов резки металла:

1) кислородно-электрический,

2) кислородный с использованием различных природных газов и горючих жидкостей (пропан, бутан, керосин и др.),

3) кислородно-флюсовый,

4) газоэлектрический,

5) резка лучом лазера и др.

Кислородно-электрическую резку, выполняемую угольным или стальным электродом, в основном, применяют для коротких резов стали толщиной до 60 мм и в монтажных условиях. Скорость резки составляет 6—7 мм/с. Для резки применяют специальные резаки.

Таблица 1.1