Изобретение относится к металлургии, в частности к отделке полосового проката, и может быть использовано при правке стальных полос с периодическими продольными гофрами. Способ включает многократный упругопластический знакопеременный продольный изгиб полосы с одновременным ее поперечным изгибом за счет увеличения прогиба краевых по ширине полосы участков в сравнении с ее средней частью. Величину прогиба краевых участков делают больше величины прогиба средней части при первом изгибе, а при каждом последующем изгибе меньше, чем при предыдущем, при этом величину продольных изгибов последовательно уменьшают по ходу правки от заданной до нуля. Уменьшается износ роликов при обеспечении качественной правки. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2255825

Изобретение относится к отделке полосового проката и может быть использовано при правке стальных полос с периодическими продольными гофрами.

Технология правки полосового (листового) металла достаточно подробно описана в книге А.З.Слонина и А.Л.Сонина “Правка листового и сортового металла”. - М.: Металлургия, 1981. Для правки используются специальные роликовые машины, в которых осуществляется знакопеременный упругопластический продольный изгиб движущегося металла, например полосовой стали.

Листовые профили с периодически повторяющимися гофрами (профили высокой жесткости) изготавливают путем холодной локальной деформации; гофрированные полосы перед разрезкой на мерные длины подвергают правке на правильных машинах, содержащих ролики с калибрами для прохождения гофров, так как правка осуществляется только на плоских межгофровых участках этих полос.

Известен способ правки листового проката, преимущественно коробоватого, в многороликовой машине с несимметричным расположением секционных опорных роликов вдоль длины бочки рабочих роликов (см. пат. США кл. 153-86, №3078908, опубл. 26.02.63 г.). Известен также способ правки полосы, при котором для повышения качества правки стрелу изгиба полосы роликами и величину ее натяжения выбирают в зависимости от предела текучести и толщины металла (см. а.с. СССР №1469660, кл. В 21 D 1/02, опубл. 09.01.87 г.).

Недостатком известных способов правки полосового металла является неприменимость их для правки гофрированных полос с периодическими гофрами.

Процессу правки листовых профилей с периодическими (замкнутыми) гофрами присущ ряд особенностей, обусловленных как геометрией этих профилей, так и закономерностями формообразования замкнутых гофров. Их образование ведется за счет локальной вытяжки металла в зоне деформации, причем в эту зону, расположенную в середине ширины полосы, поступает металл и с плоских окологофровых участков, и (частично) с околокромочных участков заготовки.

В результате этого на участках расположения гофров образуется избыток металла, что приводит к образованию волнистости на середине ширины гофрированной полосы, т.е. коробоватости, а это ухудшает эксплуатационные качества профилей. Поэтому при правке гофрированных полос многократному изгибу роликами подвергают только, в основном, околокромочные участки полосы, чтобы за счет вытяжки уравнять их длину со средней по ширине заготовки частью либо делают вытяжку этих участков больше, чем у средней части.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ правки полосы по а.с. СССР №1532115, кл. В 21 D 1/02, опубл. в БИ №48, 1989 г.

Этот способ включает многократный упругопластический знакопеременный изгиб гофрированной полосы с одновременным ее поперечным изгибом за счет увеличения величины прогиба краевых по ширине полосы участков в сравнении с ее средней частью и характеризуется тем, что величина прогиба краевых участков больше на (3,18... 3,22), где S - толщина полосы.

Недостатком описанного способа правки является повышенный износ роликов правильной машины.

Действительно, при правке по этому способу величина перекрытия всех роликов правильной машины ( - см. чертеж) одинакова, т.е. величина f стрелы изгиба полосы остается постоянной по ходу ее движения. Но по мере увеличения числа изгибов полосы возрастает и ее упрочнение (наклеп), что неизбежно увеличивает давление металла на каждый последующий ролик машины. В результате этого износ каждого такого ролика больше, чем предыдущего, а максимальный износ - у последней (по ходу движения полосы) пары роликов, что вынуждает их замену при работоспособности первых роликов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение износа роликов правильной машины при правке полос с периодически повторяющимися продольными гофрами.

Для решения этой задачи при многократном упругопластическом знакопеременном продольном изгибе полосы толщиной S с одновременным ее поперечным изгибом за счет увеличения прогиба краевых по ширине полосы участков в сравнении с ее средней частью величину прогиба краевых участков делают больше, чем у средней части полосы, при первом изгибе на величину а при каждом последующем изгибе меньше, чем при предыдущем в раз, где К=3,48... 3,52 для полос с пределом прочности В >465 МПа и К=2,98... 3,02 - с В >465 МПа, a n - число изгибов полосы при правке, при этом величину продольных изгибов последовательно уменьшают по ходу правки от заданной до нуля.

Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в последовательном уменьшении величин как поперечных, так и продольных изгибов сформованной полосы. Кроме уменьшения нагрузки на ролики правильной машины (см. выше) уменьшение абсолютной величины продольного изгиба (т.е. его стрелы f) хорошо исправляет волнистость и коробоватость тонких листов (с S 4,9 мм; см. В.Ф.Зотов и В.И.Елин “Холодная прокатка металла”. - М.: Металлургия, 1988, с.121), к которым следует отнести и профили высокой жесткости с толщиной 2... 4,5 мм.

Кроме того, для обеспечения качественной правки величины первых поперечных изгибов полосы приняты несколько большими (с учетом их последующего уменьшения), чем по известному способу правки, взятому в качестве ближайшего аналога.

Предлагаемый способ правки может быть реализован на правильной машине, описанной в а.с. СССР №1532115, у которой все нижние ролики выполнены гладкими цилиндрическими, а верхние - с круговыми проточками для прохождения сформованных гофров.

Схема правки по заявляемому способу показана на чертеже (стрелка - направление движения полосы, римские цифры - порядковые номера изгибов); показана правка средней части по ширине полосы.

Верхние 1 и нижние 2 ролики правильной машины установлены в шахматном порядке, причем каждый ряд роликов - верхний и нижний, лежит на одной оси: 1 1 и 2 2 .

Величина перекрытия роликов уменьшается по ходу движения полосы таким образом, чтобы в плоскости уу величина стрелы продольного изгиба полосы f=0. Конструкция верхних роликов выбрана такой, чтобы одновременно с продольным изгибом, показанном на чертеже, происходил и поперечный изгиб полосы 3 с максимальной величиной при I изгибе и с постепенным уменьшением до его минимального значения в плоскости уу (V изгиб), где выправляемая полоса становится практически плоской.

Рекомендуемые величины и выбраны (опытным путем - см. ниже) такими, чтобы нагрузка на все ролики от упрочняющейся при каждом изгибе полосы была примерно одинаковой, что обеспечивает равномерность износа роликов и продление их рабочей кампании.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли на семироликовой правильной машине профилегибочного агрегата 1-5× 300-1650 ОАО “Магнитогорский меткомбинат”, предназначенного для производства листовых профилей высокой жесткости с продольными замкнутыми гофрами, часть сортамента которых приведена в справочнике под ред. И.С.Тришевского “Гнутые профили проката”. - М.: “Металлургия”, 1980, с.230-231.

С этой целью при правке профилей, изготовленных из сталей 3, 10кп, 09Г2 и 10ХНДП толщиной 2... 4,5 мм, варьировали величины поперечного изгиба полос, т.е. разницу величин прогибов краевых участков и средней части по ширине полосы. В опытах фиксировали качество правки (по величине неплоскостности профилей) и степень износа роликов правильной машины.

Наилучшие результаты (высота волн в пределах 2... 8 мм и отсутствие трещин в местах изгиба гофров при максимальной длительности рабочей кампании роликов) получены при реализации заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали эти показатели.

Так, увеличение до (3,53... 4,05) для сталей с В >465 МПа и до (3,03... 3,60) для сталей с В <465 МПа вызывали повышенный износ первых трех роликов машины, а на профилях из более прочной стали в отдельных случаях наблюдалось появление трещин у гофров. Уменьшение (ниже рекомендуемых величин) ухудшало геометрию полос (возрастала неплоскостность).

При уменьшении разности величин поперечных прогибов отдельных участков гофрированных полос, в основном, происходил неравномерный износ роликов с сокращением их рабочей кампании на 12... 45%.

Контрольная правка с использованием технологии по известному способу, взятому в качестве ближайшего аналога (см. выше), практически дала тот же уровень качества профилей, но длительность рабочей кампании роликов сократилась почти в 1,5 раза.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО “ММК” использование найденного способа правки позволит продлить рабочую кампанию роликов правильной машины для правки профилей высокой жесткости не менее чем в 1,5 раза с соответствующим снижением затрат на производство.

Пример конкретного выполнения

1. Гофрированная полоса толщиной S=2 мм из стали с В >465 МПа правится с n=5 (т.е. в семироликовой правильной машине - см. чертеж). Величина перекрытия последовательно уменьшается с 1,9 мм до 0.

Параметры правки:

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПРАВКОЙ

В процессе эксплуатации многие детали машин (валы, оси, рычаги, балки) и элементы металлоконструкций получают остаточные деформации в виде изгиба, скручивания, коробления, вмятин. Для устранения этих дефектов используют правку механическим, термомеханическим и термическим способами.

Механическую правку производят приложением к деформированному объекту нагрузки или наклепом. В первом случае она выполняется в холодном состоянии или с нагревом. В холодном состоянии правят валы диаметром до 200 мм, если прогиб не превышает 1 мм на 1 м длины вала. Для правки вал 4 устанавливают на призмы или опоры 5 винтового или гидравлического пресса выпуклой стороной вверх и воздействуют на него штоком 3 пресса через прокладку 2 из цветного сплава так, чтобы вал прогнулся в обратную сторону на величину f 1 > f. Точность правки контролируют индикатором 1.

Недостатки правки без нагрева — это опасность возвращения детали в деформированное состояние, снижение ее усталостной прочности и несущей способности. Первый недостаток обусловлен тем, что при холодной правке в детали возникают значительные неуравновешенные остаточные напряжения, которые в результате их перераспределения с течением времени возвращают деталь в искривленное состояние.

Снижение усталостной прочности, которое может достигать 15—40 %, происходит вследствие образования в поверхностном слое детали зон с растягивающими напряжениями.

Для повышения качества холодной правки применяют следующие методы:

— выдержка детали под прессом в течение длительного времени;

— проведение правки в два этапа, когда, устраняя прогиб детали, на первом этапе ее перегибают в противоположном направлении, а на втором осуществляют правку в обратную сторону;

— стабилизация состояния детали после правки последующей термообработкой (нагрев до температуры 400—450 °С с выдержкой при ней в течение 0,5—1 ч). В каждом конкретном случае температура нагрева назначается в зависимости от величины деформации, материала детали и вида ее термической обработки при изготовлении, а также при подготовке к восстановлению.

Последний способ дает лучшие результаты, но при нагреве может возникнуть опасность нарушения термической обработки детали, кроме того, он дороже первых двух.

Правке с нагревом (термомеханический способ правки ) подвергают детали со значительными деформациями, например, для валов с прогибом свыше 8 мм на 1 м его длины. Способ отличается тем, что перед приложением внешнего усилия осуществляют равномерный прогрев детали по всему деформированному сечению. Нагрев осуществляется газовыми горелками до температуры отжига (750—800 °С). После правки деталь подвергают термической обработке для получения необходимых структуры и механических свойств металла.

Правка с местным нагревом (термический способ правки ) основана на использовании внутренних напряжений, возникающих при таком нагреве детали. Если деталь значительной массы подвергнуть быстрому локальному нагреву до температуры 800—900 °С в месте наибольшего прогиба с выпуклой стороны, то металл в зоне нагрева, не имея возможности свободно расширяться, получает пластическую деформацию сжатия. При последующем охлаждении нагретого участка объем металла еще больше уменьшается, вследствие чего возникают напряжения растяжения, вызывающие выпрямление детали. Эффективность этого способа правки повышается при закреплении концов детали.

Этим способом правят крупные валы и толстый листовой материал.

Правка местным наклепом (чеканкой ) основана на действии возникающих при нем остаточных внутренних напряжений сжатия, которые вызывают устойчивую деформацию детали.

Для правки этим способом вогнутый участок поверхности детали наклепывают пневматическим или ручным молотком с шаровидной головкой. Выбор участка и степени наклепа производится с учетом места изгиба и его площади.

Правка наклепом не имеет недостатков, присущих правке давлением. Ее основные преимущества: высокая точность правки (до 0,02 мм) и стабильность во времени; отсутствие заметного снижения усталостной прочности; возможность правки за счет наклепывания ненагруженных участков детали.

Правка и рихтовка без нагрева применяется, если толщина стенок деталей не превышает 1 мм. Вначале производят предварительное выравнивание детали — выколотку вмятин до уровня неповрежденной поверхности, а затем окончательное выравнивание — рихтовку. Точность правки контролируют тактильно и визуально, а также по шаблонам.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН СВАРКОЙ И НАПЛАВКОЙ

Общие сведения

В ремонтном производстве применяют три вида сварочных работ — сварку, наплавку и заварку. Основное назначение сварки — восстановление целостности детали, создание неразъемных соединений между частями одной детали или разными деталями. Наплавка это процесс нанесения на поверхность детали слоя металла. В ремонтном производстве ее применяют для создания на наружных и внутренних поверхностях изношенных деталей припуска под дальнейшую обработку с целью восстановления их исходных формы и размеров. Она применяется также при изготовлении новых деталей, например, подшипников скольжения. В ремонтном производстве наплавка эффективна благодаря тому, что восстановленная деталь оказывается часто не только дешевле новой детали, но также не уступает, а иногда и превосходит ее по работоспособности за счет свойств наплавленного слоя. Износостойкость, химическую стойкость и другие необходимые свойства наплавленных поверхностей обычно обеспечивают легированием непосредственно в процессе наплавки. Заваркой устраняют трещины, отверстия и другие дефекты для восстановления целостности и герметичности деталей.

Виды сварки . С физической точки зрения сварка — это процесс образования межатомных связей между свариваемыми материалами в результате их расплавления или пластического деформирования в зоне контакта и формирования сварного шва. Сварка позволяет соединять между собой однородные и разнородные металлы и сплавы, металлы с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, стеклом) и пластмассы. В ремонтном производстве сварка применяется в основном для восстановления целостности изделий (ликвидация изломов, разрывов и других разрушений), закрепления дополнительных ремонтных деталей, усиления металлоконструкций путем установки дополнительных кронштейнов, накладок и т.п., а также в технологических целях для временной фиксации относительного положения элементов конструкции и т.д. Основные, применяемые в ремонтном производстве виды сварки приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Разновидности и технические возможности способов сварки.

Условия, необходимые для образования металлических связей, могут создаваться термическим, механическим или термомеханическим воздействием на материалы в зоне сварки. В соответствии с видом энергетического воздействия различают способы сварки: плавлением (термические), давлением (механические) и термомеханические.

Сварка плавлением осуществляется без приложения внешней механической нагрузки за счет сплавления либо только кромок соединяемых частей, либо с добавлением присадочного материала (дуговая, газовая, плазменная, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная и другие виды сварки). Присадочный материал применяется в виде электродов, прутков, проволоки, лент, смеси порошков и т.д.

При сварке давлением металлические связи между свариваемыми материалами обеспечиваются за счет их пластической деформации при температуре ниже температуры плавления. На этом принципе основаны различные виды сварки: холодная, ультразвуковая, диффузионная, взрывом и др. Для уменьшения усилия деформирования, кроме механического воздействия, соединяемые детали нагревают (пропусканием электрического тока или за счет трения между ними) до приведения свариваемых материалов в пластическое состояние. На этом основаны термомеханические виды сварки, например, электроконтактная, сопротивлением (оплавлением), высокочастотная, диффузионная, сварка трением.

В ремонтном производстве обычно применяются термические виды сварки. В качестве источников тепла чаще используются: электрическая дуга (электродуговая или электротермическая сварка), электрический ток (индукционная, электрошлаковая), газовое пламя (газотермическая сварка), плазма (плазменная сварка), реже — излучение лазера (лазерная сварка), энергия электронов (электронно-лучевая сварка) и др.

По степени автоматизации различают ручной и механизированный виды сварки (наплавки). К механизированным относятся автоматические и полуавтоматические способы сварки и наплавки. При автоматизированных способах механизированы подача сварочных материалов, перемещение сварочной дуги вдоль шва, а также ее возбуждение и поддержание горения. При полуавтоматических способах механизированы подача электродной проволоки и вспомогательных материалов.

Основными преимуществами механизированных способов по сравнению с ручными являются: более высокое качество сварочных работ за счет стабильности технологического процесса, повышение производительности труда и снижение себестоимости восстановления деталей, более низкие требования к квалификации рабочих.

Наиболее широко механизированные способы сварки и наплавки применяются для восстановления деталей типа тел вращения.

Выбор рационального для конкретных условий ремонта способа сварки зависит от технических, экономических и организационных условий производства и эксплуатационных требований к восстанавливаемой детали.

Дефекты сварки и наплавки и меры борьбы с ними . Высокая температура в зоне сварки вызывает вредные процессы: окисление металла, выгорание и разбрызгивание легирующих элементов, насыщение наплавленного металла азотом и водородом и др. В результате происходят структурные изменения в металле, снижается его пластичность, образуются внутренние напряжения растяжения, что может вызывать коробление деталей и образование в них трещин.

Окисление и выгорание легирующих элементов (углерода, марганца, кремния и др.) происходит в результате взаимодействия расплавленного металла с кислородом воздуха. Кроме этого, из воздуха в зону сварки при отсутствии надежной защиты может попадать азот, который ухудшает пластичность металла. Поэтому надежная защита расплавленного металла является важнейшим условием качественной сварки.

Для выполнения этого условия служат специальные покрытия (обмазки) электродов и флюсы, при плавлении которых образуются газовая оболочка и шлак, предохраняющие металл от взаимодействия с окружающей средой. Вид сварки, когда для защиты используется флюс, называется сваркой под флюсом. Для защиты зоны сварки часто применяют газовую среду (сварка в среде углекислого газа, аргона и др.).

Применяемые покрытия электродов и флюсы должны быть максимально обезвожены тщательной сушкой, так как содержащаяся в них влага является источником насыщения металла водородом. При его наличии повышаются пористость наплавленного металла и остаточные внутренние напряжения.

Разбрызгивание жидкого металла при сварке происходит вследствие выделения углекислого и угарного газов. Потери металла уменьшаются при использовании электродов с пониженным содержанием углерода, электродов из порошковой проволоки, тщательной очистке свариваемых поверхностей от окислов и введении в покрытия электродов и флюсы раскисляющих элементов (марганца, кремния). Разбрызгивание уменьшается также при сообщении концу электрода колебательного движения, наложением на зону сварки магнитного поля.

Структурные изменения в свариваемом металле обусловлены в основном неравномерным нагревом детали в околошовной зоне (зоне термического влияния) и вызывают ухудшение механических свойств металла в этой зоне. Размеры зоны термического влияния зависят от химического состава свариваемого металла, способа и режима сварки и, например, при электро-дуговой сварке составляют 3—5 мм, а при газовой 25—30 мм. Увеличение сварочного тока (мощности газового пламени) приводит к расширению зоны термического влияния, а скорости сварки — к ее уменьшению.

Из-за неравномерного нагрева и структурных превращений в зоне термического влияния возникают внутренние напряжения. Если они превышают предел текучести материала, то деталь деформируется. Структурные изменения и внутренние напряжения могут вызывать при высокой температуре (для углеродистых сталей 1200—1350 °С) горячие трещины, а при температуре ниже 400 °С — холодные трещины.

Горячие трещины являются следствием упругопластической деформации при затвердевании металла под действием растягивающих напряжений. Эффективными мерами борьбы с этим явлением являются предварительный подогрев основного металла, рациональный режим сварки и последовательность наложения отдельных участков шва. Температура подогрева в зависимости от химического состава наплавляемого металла и конструкции детали может составлять 150—700 °С. Химическими элементами, повышающими прочность сварного шва и препятствующими образованию горячих трещин, являются марганец, никель и хром, а вредными примесями в металле шва — углерод кремний, фосфор, сера, водород.

Холодные трещины бывают закалочные и хрупкие. Закалочные трещины возникают в средне- и высокоуглеродистых сталях на границе сплавления шва с основным металлом и вызываются перепадом напряжений. Вероятность образования закалочных трещин снижается при уменьшении силы сварочного тока и увеличении скорости наплавки. Опасность хрупких трещин состоит в том, что, возникнув в наплавленном слое, они распространяются в основной металл. Для предупреждения их образования применяют предварительный подогрев детали и медленное ее охлаждение после сварки.

Типичным дефектом сварного шва является пористость , обусловленная образованием в жидком металле или попаданием в него извне пузырьков различных газов (азота, углекислого газа, водорода и др.). Уменьшение пористости достигается: замедлением процесса охлаждения места сварки, что облегчает выделение пузырьков газов; надежной защитой электрической дуги от воздуха; освобождением сварочной ванны от азота и водорода путем перевода их в соединения, переходящие в шлак; применением рационального режима сварки.

При неправильном режиме сварки возможны также следующие дефекты: наплывы расплавленного металла, возникающие при высокой скорости плавления электродного материала или недостаточной температуре детали; недовар — некачественное сплавление электродного и основного материалов; пережог — недопустимое окисление расплавленного металла и др.

Качество сварных соединений при термической сварке существенно зависит от свариваемости материалов, которая характеризуется их склонностью к образованию сварочных дефектов (трещин, пор и др.). По этому признаку материалы разделяют на хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся. Из-за дефектов физико-механические свойства сварных соединений могут существенно отличаться от свойств свариваемых материалов.

Виды и технология наплавки .

Наплавкой восстанавливается до 75 % всех изношенных деталей машин и механизмов.

Доступность этого способа для любого предприятия, несложность процесса и оборудования, возможность обеспечения требуемых физико-механических свойств наплавленного металла обеспечили ему широкое применение. Вместе с тем наплавке свойственны те же недостатки, что и сварке: изменение структуры основного металла, возникновение внутренних напряжений в деталях и их деформации и др.

В зависимости от материала восстанавливаемой детали и предъявляемых к ней эксплуатационных требований применяют следующие наплавочные материалы: стали (углеродистые, легированные); сплавы на основе железа (высокохромистые чугуны, сплавы с легирующими элементами); сплавы на основе никеля и кобальта; карбидные сплавы (с карбидом вольфрама или хрома); медные сплавы; порошковые материалы, Основные из применяемых в ремонтном производстве способы наплавки отражены в таблице.

Разновидности и назначение способов наплавки

По степени механизации процесса различают ручную и механизированную наплавку.

Ручная дуговая наплавка — самый простой и наиболее распространенный в ремонтном производстве способ. Ее выполняют короткой дугой на минимальном сварочном токе.

Из механизированных методов при ремонте чаще применяются полуавтоматическая и автоматическая наплавка под слоем флюса, в среде защитных газов, вибродуговая наплавка, которые одновременно обеспечивают повышение производительности и качества наплавочных работ

Электрошлаковая наплавка , которая осуществляется за счет прохождения электрического тока через расплавленный шлак, применяется при большом объеме наплавочных работ и толщине наплавляемого слоя более 5 мм.

Она характеризуется высокими показателями производительности и качества наплавленного слоя, его малой склонностью к образованию трещин и пор.

Все более широко применяют при восстановлении и изготовлении деталей машин, например, подшипников скольжения наплавку, основанную на индукционном нагреве присадочного материала токами высокой частоты. Присадочный материал может представлять смесь порошков в сыпучем или спрессованном состоянии, литое кольцо и т.д.

Дуговую наплавку неплавящимся электродом применяют в основном для твердых зернистых и порошковых сплавов. Дуговую наплавку вольфрамовым электродом в защитных газах (аргоне) выполняют, используя литые присадочные прутки (обычно из сплавов никеля и кобальта). Указанным способом получают очень малую глубину проплавления и тонкие наплавленные слои.

Существует много разновидностей наплавки с использованием газового пламени, плазменной дуги с применением порошковой проволоки и пластинчатого электрода.

В последнее время расширяется применение лазерной наплавки для придания определенных свойств рабочим поверхностям новых и восстановленных деталей. Локальное тепловое воздействие, минимальное перемешивание наплавочного и основного металлов и незначительные деформации восстановленных деталей являются существенными преимуществами лазерной наплавки.

Недостатком методов наплавки является наличие, как правило, в поверхностном слое восстановленных деталей растягивающих остаточных напряжений, которые могут быть причиной образования трещин, искажения формы наплавленных деталей, снижения их усталостной прочности. Для исключения этого применяют подогрев деталей перед наплавкой, а также последующую обработку наплавленного слоя поверхностно-пластическим деформированием.

В технологическом отношении наиболее просто выполняется наплавка деталей из низколегированных и малоуглеродистых сталей (до 0,4 % С), при которой практически исключается возможность образования трещин. Поэтому такую наплавку часто применяют для восстановления сильно изношенных деталей, а также в качестве подслоя для последующей наплавки другими материалами. При содержании углерода свыше 0,4 %, а также при наплавке деталей из легированных сталей для исключения образования трещин необходим подогрев, особенно массивных изделий. С этой же целью наплавку проводят при минимальных значениях тока и напряжения.

Для наплавки нержавеющих сталей, которые наиболее чувствительны к образованию горячих трещин, рекомендуется наносить промежуточных слои и применять электродную проволоку марок СвХ18Н10Т и СвХ17Н13Н2Т.

Предварительный подогрев и нанесение подслоя рекомендуются также для наплавок с высокой твердостью и износостойкостью, в частности из высокохромистого чугуна, поскольку такие наплавки склонны к образованию холодных трещин, особенно при наплавке на крупногабаритные детали.

Коррозионно-стойкие и жаростойкие никелевые сплавы, включая легированные молибденом и хромом, наплавляют в основном в виде порошков.

Технологический процесс наплавки во всех случаях включает очистку и контроль детали с целью выявления трещин, пленок, надрывов и других дефектов. Обнаруженные дефекты удаляются путем вырубки, обточки и до наплавки завариваются.

Перед наплавкой детали из среднеуглеродистых сталей обязательно подвергаются предварительному подогреву, который позволяет предотвратить нежелательные структурные изменения в металле. Например, для сталей, содержащих более 0,3 % углерода, температура подогрева находится в диапазоне 200—400 °С. Ее контролируют термоэлектрическими пирометрами, термометрами, термокарандашами и другими средствами.

Схемы наплавки и применяемое оборудование зависят от формы деталей, серийности производства и технической оснащенности предприятия. Например, схемы наплавки цилиндрических и конических деталей различаются по следующим основным признакам:

— расположению валиков наплавленного металла (по винтовой линии и по прямолинейным образующим вдоль оси детали);

— по виду процесса наплавки (одноэлектродный однодуговой процесс; многоэлектродный однодуговой; двухэлектродный и т.д.);

— по степени автоматизации процесса (ручная и механизированная).

Шейки длинных валов малых диаметров выгоднее наплавлять продольными валиками. Торцовые поверхности деталей типа дисков наплавляют концентричными или спиральными валиками. Аналогично наплавляют сферические поверхности.

Схема наплавки не должна вызывать значительных остаточных деформаций восстановленных деталей. Например, при наплавке цилиндрических деталей продольными валиками деформации минимальны, если их накладывают в двух или четырех зонах по окружности, поворачивая деталь после наплавки каждого валика на 180°.

Более эффективным способом наплавки цилиндрических поверхностей является наложение валиков по винтовой линии, так как обеспечиваются непрерывность процесса, более высокая производительность и наименьшее коробление деталей.

Для выполнения наплавки обычно используются переоборудованные токарные станки или специальные установки.

Электродуговая сварка

Общая характеристика . Электродуговая сварка по сравнению с другими видами термической сварки применяется более широко в ремонтном производстве, благодаря следующим ее преимуществам:

— простота технологического процесса и применяемого оборудования;

— возможность восстановления деталей из различных конструкционных материалов (стали, чугуна, алюминия, титана и др.);

— высокая производительность и низкая себестоимость;

— широкие возможности по толщине и составу наплавленного слоя (антифрикционного, кислотостойкого, жаропрочного и др.).

Расплавление свариваемых материалов осуществляется электрической дугой, которая представляет собой устойчивый электрический разряд в ионизированной смеси газов и паров, образующихся при воздействии высокой температуры на свариваемые материалы и защитную среду Зажигание дуги осуществляется в результате короткого замыкания между электродом и свариваемой заготовкой или электрического разряда, создаваемого отдельным источником переменного тока — осциллятором.

На рис. 4.18 показана схема дугового разряда. Наиболее активным и нагретым участком катодной зоны 2 дугового разряда является катодное пятно 7. В анодной зоне 5 имеется анодное пятно 4. Катодная и анодная зоны связаны между собой столбом дуги 3, температура в котором достигает 6000—7000 °С. Форма и размеры электрической дуги определяются силой тока, материалом и диаметром электрода, составом и давлением образующихся газов.

Рис. 4.18. Схема дугового разряда: 1 — катодное пятно; 2 — катодная зона; 3 — столб дуги; 4 — анодное пятно; 5 — анодная зона

Питание сварочной дуги осуществляется постоянным или переменным током. Постоянный ток обеспечивает более устойчивое горение электрической дуги и позволяет регулировать температуру детали за счет задания прямой или обратной полярности, так как на положительном полюсе выделяется больше тепла, чем на отрицательном (температура составляет соответственно 4200 и 3500 °С). Поэтому сварку деталей небольшой толщины (во избежание прожога) рекомендуется производить при обратной полярности, а при повышенной глубине проплавления применять прямую полярность.

В первом случае электрод подключают к положительному полюсу (аноду), во втором — к отрицательному (катоду). При применении постоянного тока улучшаются условия сварки в различных пространственных положениях шва. При сварке переменным током выделяется примерно одинаковое количество тепла на электроде и детали. Им сваривают низкоуглеродистые и низколегированные стали, которые малочувствительны к перегреву и хорошо свариваются.

В зависимости от способа расплавления свариваемых материалов различают следующие основные виды дуговой сварки:

— сварка неплавящимся (графитовым или вольфрамовым) электродом 1 путем расплавления дугой прямого действия 2 только основного металла 3 или дополнительно присадочного прутка 4

— сварка с одновременным расплавлением основного металла 3 и плавящегося электрода 1 под действием дуги прямого действия 2;

— сварка расплавлением основного металла 5 косвенной дугой 3, горящей между двумя, обычно неплавящимися, электродами 1;

— сварка трехфазной дугой 6, горящей между двумя электродами 1, а также между ними и основным металлом 3.

Расплавленный металл всегда переносится с электрода на основной металл, а не наоборот, что объясняется действием электромагнитных сил, поверхностного натяжения расплавленного металла, движения газов.

Рис. 4.19. Схемы дуговой сварки: а, в — неплавящимся электродом; б, г — плавящимся

электродом

Виды дуговой сварки различаются типом присадочного материала, способом защиты дуги и расплавленного металла и степенью механизации процесса.

Присадочные материалы для электродуговой сварки применяются в виде электродов (покрытых специальным слоем металлических стержней или заполненных порошкообразными материалами металлических трубок), сварочной проволоки (сплошная и порошковая) и металлических прутков.

Защита расплавленного металла от взаимодействия с воздухом может обеспечиваться за счет расплавления электрической дугой покрытия электрода, подаваемых в зону горения дуги сыпучих материалов (флюса) и содержащихся в порошковых электродах и порошковой проволоке специальных компонентов, а также применением защитных газов.

По степени механизации различают следующие виды сварки: ручную, полуавтоматическую и автоматическую.

Ручная дуговая сварка

Область применения . Ручную дуговую сварку применяют для заделки (заварки) трещин, пробоин, ликвидации разрывов, отколов и других механических повреждений деталей машин и металлоконструкций: станин или рам машин, корпусов редукторов, кронштейнов, ступиц зубчатых колес, шкивов и т.д. Часто ручную сварку применяют для соединения трубопроводов, изготовлении отдельных частей металлоконструкций и запасных частей к машинам. Она удобна при выполнении коротких криволинейных швов в любых пространственных положениях, при наложении швов в труднодоступных местах, а также при монтажных работах и сборке.

Ручная дуговая сварка применяется также для наплавки — нанесения слоя металла на поверхности деталей со значительным износом для восстановления их прочности. Чаще всего наплавляют детали из углеродистых и легированных сталей (корпусные детали, звездочки, шейки валов, изношенные зубья крупных зубчатых колес, кулачки и т.д.). Наплавку применяют также для ремонта деталей из чугуна и цветных сплавов.

Кроме сварки и наплавки одиночным электродом, применяют следующие разновидности этих работ:

— сварку (наплавку) пучком электродов малого диаметра (при этом требуется повышение сварочного тока);

— сварку лежачим пластинчатым электродом — на восстанавливаемую поверхность детали насыпают слой флюса и укладывают пластинчатый электрод, который оплавляется при горении дуги;

— наплавку трубчатым электродом, заполненным порошкообразным наполнителем, для получения на поверхности детали слоя с особыми свойствами;

— сварку и наплавку угольным неплавящимся электродом при подаче присадочного материала в зону горения дуги.

Технология электросварочных работ . Технологический процесс восстановления деталей с применением сварки (наплавки) в общем случае включает подготовку деталей, выполнение сварочных работ, последующие (при необходимости) термическую, механическую и слесарную обработку.

Подготовка к сварочным работам . Подготовка детали к сварочным работам имеет большое значение для обеспечения их качества. Она заключается в зачистке свариваемых участков и разделке кромок — образовании на свариваемых объектах скосов (фасок) определенных размеров и формы. При толщине свариваемого металла больше 6 мм применяют V-образную, а при толщине больше 15 мм — Х-образную разделку кромок, каждой под углом 30—35°.

Рис. 4.20. Виды разделки кромок под сварку (а) и форма сварных швов (б)

При толщине стали до 6 мм возможна сварка и без разделки кромок, а при толщине до 3 мм вместо разделки кромок производят их отбортовку.

Разделка кромок под сварку необходима для обеспечения полного провара по толщине детали. Для предотвращения сквозного прожога и вытекания расплавленного металла между фасками оставляют ленточку шириной 1—3 мм.

Способы подготовки деталей с типовыми дефектами перед сваркой приведены в таблице.

Таблица 4.3

Способы подготовки деталей к сварке

Выполнение сварки. Ручную дуговую сварку применяют при незначительной длине сварных швов и при наплавке небольших по площади поверхностей, когда механизированные способы сварки неосуществимы или неэффективны. Сварку или наплавку выполняют сварочным электродом 7 (рис. 4.21), который вручную подают к заготовке 1 и перемещают вдоль нее. Электрическая дуга горит между электродом и заготовкой, вызывая их расплавление. В результате этого образуются сварочная ванна 9 из жидкого металла, который заполняет зазор между свариваемыми частями, и жидкая шлаковая ванна 4 на поверхности расплавленного металла.

Рис. 4.21. Схема процесса ручной сварки: 1 — свариваемая деталь;

2 — шлаковая корка; 3 — сварной шов; 4 — шлаковая ванна; 5 — газовая оболочка; 6 — покрытие электрода; 7 — стержень электрода; 8 — электрическая дуга; 9 — сварочная ванна

По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает и формируется сварной шов 3. Жидкий шлак после застывания образует твердую шлаковую корку 2, которую разрушают и удаляют. Не должно быть пропусков сварки, воронок, трещин, непроверенных мест, Шов хорошего качества имеет волнистую чешуйчатую поверхность, одинаковую по всей длине.

Вместе со стержнем плавится также покрытие электрода 6, образуя защитную газовую оболочку 5 вокруг дуги 8.

Ручная сварка позволяет выполнять швы в различных пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном (рис. 4.22). При сварке на вертикальной плоскости ток уменьшают на 10—15 %, в потолочном положении на 15—20 % по сравнению с током для сварки в нижнем положении.

При выполнении сварочных работ рекомендуется деталь располагать по возможности так, чтобы шов находился в нижнем положении, а дуга должна быть как можно короче. Заварка отверстий производится по периметру до заполнения всего отверстия. Затем производится подварка с другой стороны.

Рис. 4.22. Возможные пространственные положения шва при ручной сварке: а — нижнее; б — вертикальное: в — горизонтальное; г — потолочное

Металл толщиной свыше 10 мм сваривают многослойным швом. Неразделанные трещины рекомендуется заваривать поперечными швами, которые, остывая, стягивают трещину так плотно, что трещина становится водонепроницаемой.

Сварка может производиться без предварительного подогрева детали (холодная сварка) или с предварительным подогревом до 650—850 °С (горячая сварка). Горячая сварка обеспечивает более высокое качество и применяется в ответственных случаях.

Электроды для сварки и наплавки стальных изделий . Электроды для ручной сварки представляют собой проволочные стержни длиной 300—400 мм, диаметром 1,6—12 мм с нанесенным на них покрытием (тонкой меловой или толстой специальной обмазкой). Тонкое покрытие имеет толщину 0,15...0,3 мм, а толстое — 0,25...0,35 d, где d — диаметр электрода, мм. Электроды с тонким покрытием применяют для сварки малоответственных деталей, так как оно предназначено лишь для обеспечения устойчивого горения дуги.

Толстые покрытия являются защитно-легирующими и позволяют получить наплавленный металл с требуемыми механическими свойствами, что необходимо для сварки и наплавки ответственных деталей. Такие покрытия, кроме стабильного горения дуги, обеспечивают также защиту расплавленного металла от воздействия воздуха и получение металла шва с заданными составом и свойствами за счет легирования расплавленного металла содержащимися в покрытии элементами. Поэтому в состав толстого покрытия электродов входят стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие компоненты.

Покрытия электродов могут быть кислыми (обозначаются буквой А), основными (Б), рутиловыми (Р), органическими (О), целлюлозными (Ц), прочими (П).

Электроды с кислыми покрытиями применяют для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Они позволяют вести сварку во всех пространственных положениях на переменном и постоянном токе. Возможна сварка металла при наличии на свариваемых поверхностях ржавчины и окалины. Однако электроды с такими покрытиями токсичны в связи с выделением соединений марганца.

Электроды с рутиловыми покрытиями применяют для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Электроды с основным покрытием применяют для сварки ответственных конструкций из сталей всех классов. Возможно легирование материала сварного шва за счет ввода в покрытие легирующих элементов. Качество сварки такими электродами повышается, если она выполняется на постоянном токе обратной полярности, а электроды перед сваркой подвергаются прокалке при температуре 400—450 °С.

Целлюлозное покрытие содержит органические вещества с небольшим количеством шлакообразующих компонентов, которые создают хорошую газовую защиту и образуют небольшое количество шлака при сварке на переменном и постоянном токах низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Электроды с таким покрытием особенно эффективны, когда сварка должна проводиться в различных пространственных положениях.

При восстановлении деталей машин ручной сваркой обычно применяют электроды диаметром от 1,2 до 5,0 мм. По назначению электроды подразделяются на пять классов: для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с σ в < 600 МПа, легированных конструкционных сталей с σ в > 600 МПа, легированных жаропрочных сталей, высоколегированных сталей с особыми свойствами и для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Требуемые механические свойства сварного соединения обеспечиваются выбором соответствующей марки электрода.

Электроды для сварки конструкционных сталей делят на типы: Э38, Э42, Э42А и др., где буква Э указывает, что электрод предназначен для сварки, цифры обозначают σ в наплавленного металла в 10 -1 МПа, а индекс А — то, что сварочный шов, наплавленный этим электродом, имеет повышенные пластические свойства.

В обозначение типа наплавочного электрода входят: сочетание букв «ЭН» (электрод наплавочный), основные химические элементы, входящие в состав наплавленного слоя, и их среднее содержание в процентах. Если в обозначении типа электрода имеется буква У, то содержание углерода дано в десятых долях процента, а если она отсутствует, то в сотых долях. Цифры, стоящие после дефиса в конце обозначения указывают твердость наплавленного слоя (HRC э ).

Например, марка электрода ЭН-У30Х23Р2С2ТГ расшифровывается так: ЭН — электрод наплавочный; У30 — содержание углерода в наплавленном слое 3 %; Х23 — хрома 23 %; Р2 — бора 2 % ; С2 — кремния 2 %; Т — титана 1 % ; Г — марганца 1 %. Обозначение ЭН-14Г2Х-30 расшифровывается так: электрод наплавочный, наплавленный слой содержит 0,14 % углерода, 2 % марганца, 1 % хрома и имеет твердость 30HRC3.

Иногда в обозначении марки электрода твердость наплавленного слоя указывают в НВ, например, ОЗН-300, Т-590.

Стержни электродов для сварки стальных изделий изготовляют из стальной сварочной проволоки, которая в соответствии со стандартом выпускается диаметром 0,2—12 мм. Она используются также в качестве плавящегося электрода при механизированной дуговой сварке под флюсом и в среде защитных газов, как присадочный материал при дуговой сварке неплавящимся электродом и газовой сварке.

Сварочная проволока в зависимости от состава делится на три группы: низкоуглеродистую (Св-08А, Св-08ГС и др.), легированную (Св-18ХМА; Св-10Х5М и др.) и высоколегированную (Св-06Х19Н10МЗТ; Св-07Х25Н13 и др.).

Наплавочная проволока изготовляется диаметром 0,3—8 мм следующих марок: углеродистая (Нп-25, Нп-45, Нп-65и др.); легированная (Нп-40Г, Нп-65Г, Нп-ЗОХГСА, Нп-5ХНМ) и др.); высоколегированная (Нп-20Х14, Нп-40Х13, Нп-40Х2В8Т, Нп-Х20Н80Т и др.).

В марках проволоки «Св» означает сварочная, «Нп» — наплавочная, а последующие буквы и цифры — ее состав.

Качество сварки и наплавки существенно зависят от правильного выбора электрода. Тип и марку электрода выбирают из справочных таблиц в зависимости от материала и назначения свариваемой детали. Для сварочных работ стержнями электродов обычно является малоуглеродистая проволока Св-08, Св-08ГА и др. Для сварки конструкционных низкоуглеродистых и низколегированных сталей типа 15Х, 20Х применяют электроды Э-38, Э-42, Э-42А, Э-46.

Наиболее распространены электроды марок УОНИ-13/45; УОНИ-13/55 и др., которые выпускаются диаметром 2—5 мм с толщиной покрытия 0,6—1,2 мм.

Диаметр электрода зависит от толщины детали, типа шва и его положения в пространстве. При вертикальном и потолочном швах диаметр электрода не должен быть более 4 мм.

Для наплавки ручной электродуговой сваркой деталей из малоуглеродистых сталей, не подвергавшихся термической или химико-термической обработке, применяют обычные сварочные электроды. Наплавка деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей, закаленных, а также из малоуглеродистой стали, но с цементированной поверхностью выполняется только специальными наплавочными электродами.

Для получения при наплавке износостойкого покрытия на деталях из малоуглеродистой, среднеуглеродистой и низколегированной сталей применяют электроды марок ОЗН-300, 03H-350, 03H-400. Эти электроды имеют стержень из легированной проволоки соответственно ЭН-15ГЗ-25; ЭН-18Г4-35 и ЭН-20Г4-40.

Хорошая износостойкость деталей, работающих с безударной нагрузкой, обеспечивается наплавкой электродом Т-590, а деталей, работающих с умеренно ударной нагрузкой, — электродом Т-620. Эти электроды изготовляют из сварочной проволоки Св-08А с обмазкой, содержащей хром, бор, кремний, марганец и другие легирующие элементы. Поэтому наплавленный такими электродами слой представляет собой легированный этими элементами сплав. Электродом марки Т-590 наплавляют детали машин, работающие в условиях интенсивного изнашивания.

Источники питания сварочной дуги . Для питания сварочной дуги при электродуговой сварке применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока.

Сварочные трансформаторы преобразуют напряжение сети (220 или 380 В), понижая его до необходимого для сварки. Выпускаются трансформаторы, предназначенные для ручной дуговой сварки покрытыми электродами и механизированной сварки под флюсом. Для ручной сварки, наплавки и резки металлов используют трансформаторы ТС-300, ТД-300, ТД-500, ОСТА-350 и др. В обозначениях моделей трансформаторов числа 300, 500, 350 означают номинальную силу сварочного тока (в А).

Источники постоянного тока делятся на сварочные выпрямители (ВС-300, ВДГ-302, ВДГ-601 и др.), сварочные преобразователи (ПСО-ЗОО, ПС-500, ПС-1000 и др.), состоящие из электродвигателя переменного тока и генератора постоянного тока, и сварочные агрегаты (АСБ-300-7, АДД-303, АСДП-500Г-ЗМ и др.), которые оснащены двигателем внутреннего сгорания (ГАЗ-320, ЯАЗ-240Г и др.).

К современным источникам питания относятся инверторные выпрямители, в которых сетевое напряжение преобразуется в высокочастотное (до 60 кГц), которое понижается малогабаритным трансформатором до уровня сварочного напряжения. Масса инверторных выпрямителей примерно в 10 раз меньше, чем выпрямителей других типов.

Существенное снижение тепловыделения при сварке обеспечивают импульсные источники сварочного тока, которые позволяют получить ток в виде импульсов различной формы (прямоугольных, экспоненциальных) с разными временем и периодом следования импульсов. Это позволяет исключить прожоги при сварке изделий малой толщины.

На ремонтных предприятиях сварку производят, главным образом, переменным током от сварочных трансформаторов СТЭ, СТН, ТС и ТСК, которые проще в эксплуатации, долговечнее и обладают более высоким КПД, чем выпрямители и генераторы постоянного тока. Однако в некоторых случаях (сварка на малых токах покрытыми электродами и под флюсом) они не обеспечивают устойчивое горение дуги.

Режимы сварки .

Основными параметрами ручной электродуговой сварки являются сила тока и скорость сварки. Сила тока зависит от диаметра электрода:

I =kd,

где I — сила тока, A; d — диаметр электрода, мм; k— коэффициент, равный 40—60 для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали и 35—40 для электродов со стержнем из высоколегированной стали при выполнении сварки в нижнем положении, А/мм.

При заварке отверстий малого диаметра в массивных деталях для обеспечения требуемого провара рекомендуется выбирать силу тока на 10—15 % больше, чем указано выше.

Напряжение дуги изменяется в пределах 16—30 В.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла:

Толщина металла, мм 0,5—1,0 1,0—2,0 2,0—5,0 5,0—10,0 более 10

Диаметр электрода, мм 1,0—1,5 1,5—2,5 2,5—4,0 4,0—6,0 5,0—8,0

Скорость сварки выбирается исходя из необходимости проплавления свариваемого сечения и заполнения разделки кромок наплавленным металлом (при расчетах принимают v = 5—7 м/ч).

Особенности электродуговой сварки и наплавки деталей в зависимости от содержания углерода и легирующих элементов . Детали из малоуглеродистых и низколегированных сталей с содержанием углерода до 0,3 % свариваются достаточно хорошо и после сварки не требуют термической обработки.

Удовлетворительное качество шва получается при сварке сталей со средним содержанием углерода 0,3—0,4 %. Для улучшения качества сварки деталей толщиной более 15 мм рекомендуется перед сваркой их нагревать до температуры 200 °С, а после сварки проводить отпуск при температуре 650 °С.

С повышением содержания углерода свыше 0,45 % свариваемость стали ухудшается, возрастают пористость сварного шва и содержание в нем оксидов. Поэтому ограниченную свариваемость имеют сталь 45 и сталь 50, а также низколегированные стали с таким же содержанием углерода. После сварки рекомендуется проводить нормализацию.

Сварка легированных сталей представляет определенные технологические трудности, так как из-за меньшей теплопроводности они склонны к перегреву и охрупчиванию, а присутствующие в них примеси соединяются с кислородом и в виде тугоплавких оксидов остаются в наплавленном слое. Кроме того, легированные стали склонны к самозакаливанию, что вызывает повышение твердости и внутренних напряжений и может привести к образованию трещин.

Для снижения сварочных напряжений и деформаций, исключения образования трещин необходимо периодически прерывать процесс для охлаждения свариваемых деталей. При заварке трещин следует подогревать соседние с ними участки детали, что уменьшает внутренние напряжения и ее коробление после выполнения сварочных работ. С этой же целью среднеуглеродистые, высокоуглеродистые и легированные стали рекомендуется сваривать постоянным током при обратной полярности, что уменьшает опасность перегрева и образования закалочных трещин. При этом с илу тока назначают в зависимости от толщины свариваемой детали, учитывая, что с его увеличением кроме повышения производительности улучшаются показатели прочности и пластичности материала сварного шва.

При значительной толщине деталей шов формируют в несколько рядов. Дуга должна быть максимально короткой, так как с увеличением ее длины качество шва ухудшается.

При наплавке цементированной или закаленной детали ее предварительно отжигают. Для этого ее нагревают до 900 °С, а затем медленно охлаждают. Отпуск уменьшает твердость материала, сопротивление разрыву и предел упругости, но увеличивает вязкость, что позволяет повысить качество наплавки. После наплавки и механической обработки деталь можно вновь подвергнуть цементации и закалке для восстановления ее первоначальной твердости.

Повышение производительности труда и улучшение качества наплавки при восстановлении стальных деталей обеспечивается при применении насыщенной водородом проволоки. Для этого электродную проволоку травят в 5—10%-ном растворе серной кислоты. Скорость наплавки такой проволокой повышается примерно в 2 раза. Сварка травленной проволокой производится при постоянном токе с обратной полярностью.

Недостатками ручной дуговой сварки и наплавки являются относительно низкая производительность, зависимость качества работ от квалификации сварщика, повышенный расход электродов из-за неполного их использования, разбрызгивания и выгорания расплавленного металла. Более производительными являются механизированные электродуговые способы сварки и наплавки в защитных твердых, газообразных и жидких средах.

Группа изобретений относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для правки металлической полосы толщиной ≤1 мм. Между комплектами тормозящих и тянущих роликов создают в металлической полосе напряжение растяжения, составляющее, по меньшей мере, 70% предела текучести. По меньшей мере, в одной группе из множества правильных роликов продольную кривизну корректируют за счет знакопеременного изгиба. При этом диаметр правильных роликов позволяет полосе при выбранном растяжении следовать кривизне правильных роликов. Причем их диаметр возрастает в пределах группы от ролика к ролику. Уменьшается продольная кривизна и повышается плоскостность полосы. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу правки металлической полосы, в частности тонкой металлической полосы толщиной до 1 мм, при котором в металлической полосе между комплектами тормозящих и тянущих роликов создают напряжение растяжения, составляющее, по меньшей мере, 70% предела текучести, и полосу правят между комплектами тормозящих и тянущих роликов в группе из множества правильных роликов. Под металлической полосой в рамках изобретения подразумевается, в частности, тонкая металлическая полоса толщиной 0,02-1,0 мм, преимущественно 0,05-0,5 мм.

Целью правки металлической полосы является получение как можно более плоской полосы. При этом на практике различают, в принципе, разные виды неровностей полосы. Помимо волнистости и серповидности, которые объясняются разностью длин по ширине полосы, часто возникает кривизна, причем различают продольную кривизну и поперечную кривизну. Правка полос происходит часто с использованием растяжения, например за счет вытягивания или изгибно-растяжной правки.

Так, известны установки для вытягивания, в которых между комплектами тормозящих и тянущих роликов создают напряжение растяжения, в результате чего достигается требуемое растяжение для желаемого вытягивания. В процессе вытягивания пластическое удлинение соответствующей полосы получается из уменьшения толщины и ширины полосы. Так, например, известен способ непрерывного вытягивания тонких полос, в частности металлических полос из стали, алюминия и т.п.толщиной 0,05-0,5 мм, при котором полоса в расположенной между комплектами тормозящих и тянущих роликов паре вытяжных роликов подвергается растяжению, требуемому для ее вытягивания в пластической области. При этом с помощью пары вытяжных роликов создается 5-25% растяжение для пластического вытягивания, а с помощью комплектов тормозящих и тянущих роликов - 75-95% растяжения для упругого или частично пластического вытягивания полосы. При этом диаметр вытяжных роликов в 1500 раз больше максимальной толщины полосы (DE 3912676 С2).

С помощью вытягивания можно на практике достичь высокой плоскостности и устранить, в частности, волнистость и серповидность. Поскольку, однако, при вытягивании полоса, как правило, в пластической области находит на последний натяжной ролик, в полосе при вытягивании часто остается значительная продольная кривизна, которая соответствует диаметру натяжного ролика за вычетом упругого отжима. Однако существует возможность устранения этой продольной кривизны, например, в диапазоне низких напряжений растяжения, посредством настраиваемого корректирующего ролика. Однако для тонких полос требуемый диаметр корректирующего ролика очень мал, чтобы обеспечить частично пластический противоизгиб. Поэтому часто требуется опирание такого изгибно-растяжного правильного ролика в кассете с опорными роликами против прогиба. В скоростных установках такие ролики склонны к вибрациям и могут вызвать нежелательную рябь на поверхности полосы. Вибрации могут быть достаточно демпфированы за счет распыляемой жидкости, однако в таком случае ее следует снова удалить в процессе очистки полосы, что связано с повышенными расходами на оборудование и эксплуатационными расходами. Кроме того, положение корректирующего ролика приходится заново настраивать для каждой толщины полосы/комбинации материалов полосы.

В качестве альтернативы, пóлосы на практике часто рихтуются в процессе изгибно-растяжной правки. При этом полоса изгибается вокруг определенного числа правильных роликов малого диаметра и за счет наложения изгиба и растяжения пластически удлиняется на коэффициент вытяжки, так что волнистость (приблизительно) устраняется.

В то время как на первых правильных роликах, в основном, создается коэффициент вытяжки, последние правильные ролики служат, главным образом, для корректировки кривизны. На первых правильных роликах полоса в зависимости от растяжения, диаметра роликов и угла обвива принимает или не принимает диаметр роликов. Однако на последних правильных роликах полоса не принимает их диаметра, поскольку для разных полос необходимо настроить соответственно оптимальные радиусы кривизны по углу обвива. По этой причине для разных полос, по меньшей мере, последние правильные ролики устанавливаются по-разному. На практике это часто приводит к высоким затратам при вводе в эксплуатацию. В остальном недостатком также являются относительно малые диаметры роликов. Из-за изгиба и малых диаметров роликов полоса по своей толщине имеет относительно высокие остаточные напряжения, которые могут быть нежелательны при дальнейшей обработке. В случае тонких полос требуется большое число правильных роликов, чтобы в желаемой степени устранить продольную остаточную кривизну.

Из ЕР 0790870 В1 известно устройство для правки металлических полос, в котором между комплектами тормозящих и тянущих роликов расположены изгибно-растяжная клеть, корректирующее роликовое устройство и многороликовый правильный блок. Последний содержит большое число рабочих роликов, опертых на опорные ролики. Все рабочие ролики изгибно-растяжной клети, корректирующего роликового устройства и многороликового правильного блока вращаются за счет трения между ними и полосой, т.е. они не приводятся во вращение. В многороликовом правильном блоке диаметры рабочих роликов могут увеличиваться от ролика к ролику. Однако диаметры, как это принято при многороликовой или изгибно-растяжной правке, относительно малы. В этой известной установке предусмотрена настройка положения правильных роликов и, следовательно, глубины погружения в зависимости от свойств полосы.

Известные способы (например, изгибно-растяжная правка, с одной стороны, и вытягивание, с другой стороны) также комбинируются между собой. Так, известен способ непрерывной правки тонких металлических полос, предусматривающий, с одной стороны, вытягивание, а с другой стороны, изгибно-растяжную правку (DE 19509067 А1).

Из US 6240762 В1 известен способ рихтовки металлической полосы в процессе изгибно-растяжной правки или вытягивания, после чего осуществляется процесс правки в роликовом правильном блоке при низком растяжении полосы.

Наконец в ЕР 1311354 В1 описаны способ и устройство для правки растяжением металлической полосы, причем она проходит через комплекты тормозящих и тянущих роликов и между обоими комплектами в процессе своего вытягивания подвергается растяжению, а в расположенном между комплектами тормозящих и тянущих роликов дополнительном комплекте роликов для повышения коэффициента вытяжки - изгибу при растяжении. При этом с помощью этого дополнительного комплекта роликов осуществляется основная часть растяжения. Тянущие ролики промежуточного комплекта роликов могут иметь иной диаметр, нежели ролики комплектов тормозящих и тянущих роликов. При этом внутренние тянущие ролики этого центрального комплекта роликов могут иметь меньший диаметр по сравнению с роликами комплектов тормозящих и тянущих роликов.

В основе изобретения лежит задача создания способа правки металлической полосы, в частности тонкой металлической полосы, с помощью которого можно было бы рентабельным образом получать полосы высокой плоскостности и, кроме того, меньшей продольной кривизны с низкими остаточными напряжениями. Кроме того, должна быть создана установка для осуществления этого способа.

Эта задача решается посредством способа правки металлической полосы, в частности тонкой металлической полосы, толщиной ≤1 мм, при котором в металлической полосе между комплектами тормозящих и тянущих роликов создают напряжение растяжения ниже предела текучести, составляющее, по меньшей мере, 70% предела текучести, и полосу правят в процессе изгибно-растяжной правки и/или вытягивания, между комплектами тормозящих и тянущих роликов, по меньшей мере, в одной группе из нескольких правильных роликов продольную кривизну корректируют или устраняют посредством изгиба и преимущественно знакопеременного изгиба, диаметр правильных роликов и угол обвива настолько большие, что полоса при выбранном растяжении следует кривизне правильных роликов или принимает кривизну правильных роликов, и диаметр возрастает от правильного ролика к правильному ролику в направлении движения полосы.

Продольную кривизну корректируют в промежуточной группе правильных роликов преимущественно посредством знакопеременного изгиба полосы исключительно вокруг правильных роликов достаточно большого диаметра и с достаточно большим обвивом, так что полоса принимает кривизну роликов. Поскольку полоса следует кривизне роликов, регулирование глубины погружения не оказывает никакого влияния на результат правки. Следовательно, в рамках изобретения особое внимание уделено тому, чтобы положение правильных роликов и, тем самым, глубина погружения одного правильного ролика между двумя соседними правильными роликами группы были твердо заданы и не изменялись во время правки полосы и/или при правке полос разной толщины.

Неожиданным образом предложенный способ позволяет рентабельным образом получать плоские полосы минимальной продольной кривизны с низкими остаточными напряжениями. Риск возникновения ряби предотвращен без необходимости использования распыляемых жидкостей. При этом особое значение имеет тот факт, что в пределах группы правильных роликов между комплектами тянущих и тормозящих роликов предусмотрены несколько правильных роликов относительно большого диаметра, а именно такого, что при выбранном растяжении полосы она следует кривизне правильных роликов, а именно без необходимости изменения установки роликов в зависимости от толщин полос и диапазонов прочности. При подходящем числе правильных роликов и, следовательно, корректирующих кривизну роликов подходящих диаметров и, в частности, при подходящей градации диаметров можно получать полосы очень малой продольной остаточной кривизны. Выбор числа правильных роликов и их диаметров, а также градации диаметров может осуществляться при этом в зависимости от заданного допуска на продольную кривизну, например k=1/R=±0,001. Требуемое число правильных роликов и оптимальная градация преимущественно последовательно возрастающих диаметров роликов зависят от минимальной толщины полосы при максимальном пределе текучести. Группа правильных роликов содержит, например, три, преимущественно, по меньшей мере, четыре правильных ролика, особенно предпочтительно пять или более правильных роликов, причем диаметры в пределах такой группы возрастают от ролика к ролику. Это приводит к тому, что кривизна полосы от ролика к ролику уменьшается, в результате чего последовательно уменьшается продольная кривизна. Все правильные ролики имеют преимущественно диаметр, составляющий, по меньшей мере, 500-кратное, например, по меньшей мере, 1000-кратное толщины подвергаемой правке полосы и преимущественно также максимальной толщины подвергаемой правке в такой установке полосы. Напряжение растяжения между комплектами тормозящих и тянущих роликов устанавливается преимущественно, по меньшей мере, на 75%, особенно предпочтительно, по меньшей мере, на 85% предела текучести. При этом может быть целесообразным установить напряжение растяжения на значение 90% предела текучести или более. Напряжение растяжения может быть ниже предела текучести, а также в диапазоне предела текучести или выше предела текучести. Под пределом текучести в рамках изобретения подразумевается предел текучести или предел пластического удлинения R p0,2 , т.е. напряжение при испытании чисто на растяжение, при котором пластическое удлинение составляет 0,2%. Следовательно, в рамках изобретения правка полосы между комплектами тормозящих и тянущих роликов происходит за счет пластического удлинения, например вытягивания и/или растяжения с изгибом, причем корректировка кривизны происходит, однако, за счет знакопеременного изгиба вокруг правильных роликов группы.

Диаметр правильных роликов группы возрастает от ролика к ролику преимущественно на коэффициент 1,05-1,5, особенно предпочтительно на коэффициент 1,15-1,3. При этом в пределах группы правильных роликов можно работать с постоянным или переменным коэффициентом.

По сравнению с традиционным вытягиванием всегда получают полосы существенно меньшей продольной кривизны. Результирующие остаточные напряжения по ширине полосы заметно ниже остаточных напряжений, которые могут достигаться изгибно-растяжной правкой.

Число правильных роликов или корректирующих кривизну роликов и градация их диаметров рассчитываются особенно предпочтительно на основе математической модели, которая учитывает в качестве входных параметров толщину или диапазон толщин полосы, модуль упругости, коэффициент Пуассона, кривые напряжение - деформация, требуемый коэффициент вытяжки для устранения волнистости, ожидаемые колебания растяжения или коэффициента вытяжки полосы, ожидаемые колебания прочности (внутри продукта), ожидаемые колебания толщины полосы (внутри продукта) и/или значение максимально допустимой продольной остаточной кривизны. Математическая модель рассчитывает тогда для различных полос, исходя из конфигурации роликов, необходимые напряжения растяжения полосы и результирующую продольную остаточную кривизну. При этом необходимое число корректирующих кривизну роликов и оптимальная градация диаметров роликов зависят от минимальной толщины полосы, при которой определенная продольная остаточная кривизна должна лежать еще в пределах допуска. Особое значение имеет тот факт, что такой расчет на основе математической модели может быть осуществлен для определенных диапазонов и что затем в процессе ввода в эксплуатацию и, в частности, также в процессе эксплуатации больше не требуется изменения параметров и, в частности, изменения глубины погружения правильных роликов. Напротив, в изобретении предложено, что положение правильных роликов и, следовательно, глубина их погружения между двумя соседними правильными роликами в пределах их группы в установке твердо заданы и не изменяются, в частности, во время правки, а также при смене материала полосы и/или толщины полосы. За счет подходящего согласования относительно больших диаметров роликов, причем металлическая полоса принимает кривизну этих роликов, можно с прекрасными результатами с помощью единственной твердо установленной конфигурации править полосы с определенным диапазоном толщин и, следовательно, также полосы разной толщины. Даже если положение правильных роликов и, следовательно, глубина погружения твердо заданы и, следовательно, правка производится с твердо установленной конфигурацией, то это в рамках изобретения не исключает того, что технологически предусматривается возможность «открыть» группу правильных роликов и, следовательно, раздвинуть их, чтобы (временно) пропустить полосу через нее без изгиба, например, когда через установку пропускается место соединения между началом и концом полосы (например, сварной шов). Затем все правильные ролики снова приводятся в твердо заданную или твердо установленную конфигурацию, при которой полосы обрабатываются в желаемом диапазоне толщин без дальнейшей подгонки.

В рамках изобретения между комплектами тормозящих и тянущих роликов предусмотрена только одна группа правильных роликов, в которой диаметры возрастают от ролика к ролику, так что, следовательно, все ролики группы имеют разные диаметры. Однако изобретение включает в себя также варианты, в которых в пределах такой группы с возрастающими диаметрами роликов (каждые) два соседних ролика имеют одинаковый диаметр. Кроме того, в рамках изобретения перед и/или за группой правильных роликов расположены один или несколько дополнительных правильных роликов. Так, например, может быть целесообразным, если перед группой правильных роликов расположены один или несколько дополнительных правильных роликов, причем их диаметр преимущественно меньше или равен диаметру первого правильного ролика группы. Предпочтительно, однако, выбрать диаметр этих дополнительных правильных роликов, соответствующий, по меньшей мере, 500-кратному (минимальной) толщины полосы. Эти дополнительные правильные ролики могут быть расположены также между комплектами тормозящих и тянущих роликов. Однако изобретение включает в себя также варианты, в которых обработка полосы происходит в нескольких зонах, например нескольких зонах вытягивания, причем, следовательно, друг за другом расположены несколько комплектов натяжных роликов с образованием нескольких зон обработки, например зон вытягивания. Предложенная группа правильных роликов для устранения продольной кривизны расположена в этом случае всегда в последней зоне обработки, например последней зоне вытягивания. После корректировки кривизны посредством правильных роликов больше не происходит, следовательно, никакой деформации, так что сохраняется окончательный результат подверженной правке и, кроме того, лишенной продольной кривизны полосы.

В рамках изобретения все правильные ролики группы не приводятся во вращение. Однако изобретение включает в себя также варианты, в которых во вращение приводятся один, несколько или все правильные ролики группы. Такая возможность напрашивается, например, тогда, когда используются (очень) большие правильные ролики с большими инерционными моментами. Привод одного или нескольких правильных роликов позволяет тогда избежать, в частности, проскальзывания при пуске установки.

Объектом изобретения является также установка для правки металлической полосы, в частности тонкой металлической полосы толщиной ≤1 мм, вышеописанным способом. Такая установка содержит, по меньшей мере, один комплект тормозящих роликов и один комплект тянущих роликов, а также, по меньшей мере, одну расположенную между комплектами тормозящих и тянущих роликов группу из нескольких правильных роликов. Диаметр правильных роликов в пределах группы возрастает от ролика к ролику в направлении движения полосы. Диаметр правильных роликов составляет, по меньшей мере, 500-кратное и преимущественно, по меньшей мере, 1000-кратное (минимальной) толщины полосы. Диаметр правильных роликов в пределах группы возрастает от ролика к ролику на коэффициент 1,05-1,5, преимущественно 1,15-1,3. На практике в группе могут использоваться, например, правильные ролики диаметром 100-2000 мм, например 200-1600 мм, предпочтительно 300-1500 мм.

Изобретение более подробно поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - установка для правки металлической полосы предложенным способом;

фиг.2 - видоизмененный вариант объекта по фиг.1;

фиг.3 - фрагмент другого предпочтительного варианта выполнения изобретения.

На фигурах показана установка для правки металлической полосы, в частности тонкой полосы 1 толщиной ≤1 мм. Такая установка содержит в своей принципиальной конструкции комплект 2 тормозящих и комплект 3 тянущих роликов. В данном примере комплект 2 содержит только одну пару роликов, т.е. два тормозящих ролика 2.1, 2.2, а комплект 3 - также только одну пару роликов, т.е. два тянущих ролика 3.1, 3.2. Следует учесть, что изобретение включает в себя также варианты с комплектами из большего числа натяжных роликов, например по четыре или по шесть роликов. С помощью этих комплектов 2, 3 натяжных роликов в металлической полосе 1 создается растяжение или напряжение растяжения, составляющее, по меньшей мере, 75%, преимущественно, по меньшей мере, 90% предела текучести. Между комплектами 2, 3 в рамках изобретения расположена группа 4 правильных роликов 4.1-4.7. В этой группе 4 за счет знакопеременного изгиба устраняется продольная кривизна полосы. При этом диаметр D1-D7 роликов группы 4 относительно большой, а именно настолько большой, что полоса 1 при выбранном растяжении следует кривизне всех этих правильных роликов в пределах группы. На фиг.1 видно, что диаметр D1-D7 правильных роликов 4.1-4.7 группы 4 возрастает от ролика к ролику в направлении R движения полосы и, следовательно, становится больше. В данном примере группа 4 содержит семь правильных роликов, причем диаметр D1-D7 возрастает от ролика к ролику на коэффициент примерно 1,25. При этом положение правильных роликов 4.1-4.7 внутри установки твердо задано. Регулирование положения или глубины погружения в рамках изобретения не предусмотрено. Напротив, за счет одноразового расчета параметров удается безупречная правка при небольшой остаточной продольной кривизне для полос разной толщины без необходимости регулирования глубины погружения отдельных роликов.

В то время как на фиг.1 изображен первый вариант, в котором между комплектом 2 тормозящих и комплектом 3 тянущих роликов расположена только группа 4 правильных роликов, на фиг.2 изображен видоизмененный вариант, в котором перед группой 4 правильных роликов 4.1-4.6 расположены дополнительные ролики 5.1-5.3. Их диаметр D" соответствует диаметру D1 первого правильного ролика группы 4.

На фиг.3 изображен вариант, в котором перед правильными роликами 4.1-4.7 группы 4 расположены дополнительные правильные ролики 5.1-5.4. Они имеют относительно маленький диаметр D" и образуют как бы изгибно-растяжные ролики. По этой причине каждый из роликов 5.1-5.4 поддерживается опорными роликами 6. В этом варианте перед группой правильных роликов расположена, следовательно, группа изгибно-растяжных роликов 5.1-5.4. Комплекты тормозящих и тянущих роликов на фиг.3 не показаны.

Углы обвива могут быть настроены на практике, при необходимости, (существенно) бóльшими, чем показано на фигурах. Целесообразны углы обвива до 180° или даже более. В этом отношении первый ролик 3.1 комплекта 3 может быть (одновременно) составной частью группы 4 и, следовательно, также участвовать в пластической деформации полосы за счет изгиба.

1. Способ правки тонкой металлической полосы толщиной ≤1 мм, включающий создание в металлической полосе между комплектами тормозящих и тянущих роликов напряжение растяжения, составляющее по меньшей мере 70% предела текучести, и правку полосы изгибно-растяжной правкой и/или вытягиванием с помощью множества правильных роликов, причем между комплектами тормозящих и тянущих роликов по меньшей мере одной группой из множества правильных роликов продольную кривизну тонкой металлической полосы корректируют путем ее изгиба, при этом используют правильные ролики, диаметр которых позволяет полосе при выбранном растяжении следовать их кривизне, причем диаметр правильных роликов в пределах группы возрастает в направлении движения полосы от ролика к ролику.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение правильных роликов и, следовательно, глубина погружения одного правильного ролика между двумя соседними правильными роликами группы жестко заданы и во время правки полосы и/или полос разной толщины не изменяется.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что группа правильных роликов содержит по меньшей мере три правильных ролика, предпочтительно по меньшей мере четыре правильных ролика, особенно предпочтительно по меньшей мере пять правильных роликов с возрастающим от ролика к ролику диаметром.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметр правильных роликов составляет по меньшей мере 500-кратное, преимущественно по меньшей мере 1000-кратное толщины подвергаемой правке полосы.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что напряжение растяжения составляет по меньшей мере 75%, предпочтительно по меньшей мере 85%, например, по меньшей мере 90% предела текучести.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что диаметр группы правильных роликов возрастает от ролика к ролику на коэффициент от 1,05 до 1,5.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что диаметр правильных роликов группы возрастает от ролика к ролику на коэффициент от 1,15 до 1,3.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что число правильных роликов группы и градацию их диаметров рассчитывают на основе математической модели, которая учитывает в качестве входных параметров толщину или диапазон толщин полосы, модуль упругости, коэффициент Пуассона, кривые напряжение-деформация, требуемый коэффициент вытяжки для устранения волнистости, ожидаемые колебания растяжения или коэффициента вытяжки полосы, ожидаемые колебания прочности, ожидаемые колебания толщины полосы и/или значение максимально допустимой продольной остаточной кривизны.

9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что толщина подвергаемой правке полосы составляет 0,02-1,0 мм, например 0,05-0,5 мм.

10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед и/или за группой правильных роликов устанавливают один или множество дополнительных правильных роликов.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что диаметр дополнительных правильных роликов меньше или равен диаметру первого правильного ролика группы.

12. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что один, множество или все правильные ролики группы приводят или не приводят во вращение.

13. Установка для правки металлической полосы (1), в частности тонкой металлической полосы толщиной ≤1 мм, в соответствии со способом по любому из пп.1-12, содержащая по меньшей мере один комплект (2) тормозящих роликов и один комплект (3) тянущих роликов и по меньшей мере одну расположенную между комплектами (2, 3) группу (4) из множества правильных роликов (4.1-4.7), причем диаметр (D1-D7) правильных роликов (4.1-4.7) позволяет полосе (1) при выбранном растяжении следовать кривизне правильных роликов (4.1-4.7), причем их диаметр (D1-D7) возрастает от ролика к ролику в направлении (R) движения полосы.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что положение правильных роликов (4.1-4.7) и, следовательно, глубина погружения одного правильного ролика между двумя соседними правильными роликами группы (4) жестко заданы.

15. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что группа (4) содержит по меньшей мере три ролика, преимущественно по меньшей мере четыре ролика, особенно предпочтительно по меньшей мере пять роликов с возрастающим от ролика к ролику диаметром (D1-D7).

16. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что диаметр (D1-D7) правильных роликов группы (4) составляет по меньшей мере 500-кратное, предпочтительно по меньшей мере 1000-кратное толщины подвергаемой правке полосы.

17. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что диаметр (D1-D7) правильных роликов (4.1-4.7) группы (4) возрастает от ролика к ролику на коэффициент от 1,05 до 1,5, предпочтительно от 1,15 до 1,3.

18. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что перед и/или за группой (4) правильных роликов расположены один или множество дополнительных правильных роликов (5.1-5.3).

19. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что она выполнена с множеством зон обработки, например одной или множеством зон вытягивания и/или одной или множеством изгибно-растяжных зон, при этом группа (4) правильных роликов расположена в последней зоне обработки, например в последней зоне вытягивания, или образует последнюю зону обработки.

20. Установка по п.13 или 14, отличающаяся тем, что один, множество или все правильные ролики группы выполнены приводимыми или неприводимыми во вращение.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для переворачивания правильного аппарата, содержащего множество валков, отстоящих друг от друга и установленных с возможностью вращения на шасси, и средства для его крепления на устройстве переворачивания. Устройство для переворачивания содержит две стойки, проходящие вертикально от цоколя, средства удержания и крепления правильного аппарата, предназначенные для взаимодействия со средствами крепления правильного аппарата, при этом средства удержания и крепления расположены между стойками, приводные средства вращения средств удержания и крепления вокруг горизонтальной оси между первым положением, в котором, когда правильный аппарат соединен с устройством переворачивания, валки правильного аппарата направлены вниз, и вторым положением, в котором когда правильный аппарат соединен с устройством переворачивания, валки правильного аппарата направлены вверх, приводные средства вертикального поступательного перемещения средств удержания и крепления. При этом каждое приводное средство соединено с одной из стоек. Упрощается конструкция. 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для правки полосового проката. От неподвижной нижней опоры отходят множество вертикальных балок, которые соединены с неподвижной верхней опорой. Балки расположены по обе стороны от продольной оси движения полосового проката. Нижняя правильная клеть неподвижна во время работы и опирается на неподвижную опору. Верхняя правильная клеть закреплена на верхней опоре с возможностью перемещения с помощью средств перемещения по отношению к неподвижной верхней опоре между положением покоя и положением правки, в котором полосе сообщается волнообразный путь движения. При этом каждая клеть содержит множество валков, отстоящих друг от друга и установленных с возможностью вращения в опорных подшипниках с осями, перпендикулярными к продольной оси движения проката. Компенсируется прогиб правильных клетей. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для правки длинномерных подкрепленных ребрами деталей. Правку подкрепленных деталей осуществляют последовательным обжатием роликами ребер и полотна подкрепленной детали при расчете усилия сжатия роликов и области их воздействия в зависимости от стрелы прогиба детали в двух перпендикулярных плоскостях и углов закручивания поперечных сечений детали. Правку осуществляют с помощью устройства, выполненного в виде набора раскатников, корпуса которых имеют форму обжимаемых элементов в виде скоб, обжимающие ролики установлены на концах скоб, при этом один из роликов снабжен приводным валом, а второй микрометрическим механизмом нагружения. При этом на корпусе каждой скобы установлены передвижные упоры для регулировки положения роликов на обжимаемом элементе. Повышается качество длинномерных подкрепленных ребрами деталей. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть применено для испытания листовых материалов на плоское растяжение с возможностью исключения поперечных деформаций. Зажимы для закрепления поперечных краев листового материала выполнены в виде поперечных направляющих балок и прижимных планок, неподвижно зафиксированных на листовом материале и на направляющих балках, что обеспечивает удерживание листа и препятствует его поперечной деформации. 1 ил.

Изобретение относится к способу правки металлической полосы, в частности тонкой металлической полосы толщиной до 1 мм, при котором в металлической полосе между комплектами тормозящих и тянущих роликов создают напряжение растяжения, составляющее, по меньшей мере, 70 предела текучести, и полосу правят между комплектами тормозящих и тянущих роликов в группе из множества правильных роликов

К атегория:

Гибка и правка металла

Приемы ручной и машинной правки полосового, листового, круглого материала и закаленных изделий

В процессе правки вручную молоток нужно держать за конец рукоятки, как и при рубке металла. Удары наносить только выпуклой частью бойка; от ударов ребром бойка на поверхности выправленной детали остаются забоины.

При правке нужно правильно выбирать места, по которым следует наносить удары. Удары должны быть меткими, соразмерными с величиной кривизны, и число их должно постепенно уменьшаться по мере передвижения от наибольшего изгиба к наименьшему. Правка считается законченной, когда все неровности исчезнут и заготовка окажется прямой, что можно проверить наложением линейки. Ручную и машинную правку металлов следует производить в рукавицах.

Правка полосового металла вручную производится на правйльной плите или наковальне слесарным молотком.

Простейшей является правка металла, изогнутого по плоскости. Этот вид правки встречается наиболее часто; обычно выполняется он без особых трудностей. Сложнее правка металла, изогнутого по ребру. Если в первом случае задача заключается в простом выравнивании плоскости, то здесь приходится прибегать к деформации растяжением части металла. Еще более сложной является правка скрученных полос.

Иногда в одной заготовке встречаются все указанные виды изгибов. Чтобы полностью выправить такой металл, нужно осуществить целый комплекс приемов.

Рис. 1. Заготовки из полосовой стали, подлежащие правке (а, б, в); приемы правки полосовой стали (г, д, е)

Искривленную полосу кладут на плиту изогнутой частью кверху и, придерживая ее левой рукой, правой наносят сильные удары молотком по выпуклым местам (рис. 1, г), ударяя сначала по краям выпуклости и постепенно, по мере выправления полосы, приближая удары к середине выпуклости. Чем больше кривизна И толще полоса, тем сильнее должны быть удары и, наоборот, по мере выпрямления полосы ослабляют их, заканчивая правку легкими ударами. В процессе правки полосу надо, по мере необходимости, периодически поворачивать с одной стороны на другую. Выправив широкую сторону, приступают к правке ребер, повернув заготовку па ребро. После одного-двух ударов полосу следует поворачивать с одного ребра на другое. С уменьшением изогнутости уменьшают и силу удара.

Правка полос, изогнутых на ребро, выполняется путем рихтовки. В таких случаях сильные удары наносят носком молотка с целью односторонней растяжки (удлинения) мест изгиба; удары бойком следует наносить от мест растяжки на плоскости к краям полосы или заготовки.

Правку полос, имеющих скрученный (спиральный) изгиб, рекомендуется производить методом раскручивания. Такую заготовку зажимают в тиски и раскручивают ее с помощью ручных тисочков и рычага. Заканчивают правку на плите или на наковальне легкими ударами молотка.

Более рациональной является правка при помощи специальных приспособлений.

Правка тонкой стальной полосы, изогнутой по ребру, выполняется в иной последовательности: кривую полосу кладут на плиту и, прижав ее левой рукой, правой наносят удары молотком рядами по всей длине полосы, постепенно переходя от нижней кромки к верхней. Вначале удары должны быть сильными, а по мере перехода к верхнему краю онй должны быть слабее, но наносятся чаще. При таком способе правки (рихтовки) нижнее ребро вытягивается больше, чем верхнее, и полоса становится ровной.

Устранение неровностей после правки проверяют на глаз, а более точно - на разметочной плите по просвету или наложением линейки на полосу.

Правка листового металла - более сложная операция. Она зависит от вида деформаций, действовавших на листовой металл в процессе прокатки, раскроя па мерные заготовки, электрогазовой резки,вырубки и т. п.

Все деформации листов можно разделить на три вида. К первому виду деформации относятся выпуклости и вмятины в середине листа или заготовки. Второй вид деформации характеризуется волнистостью краев и кромок листа. К третьему виду деформации относятся одновременно и выпуклости, и волнистость кромок листа и заготовок. Такой вид деформации называется смешанным, или сложным. В зависимости от вида деформации правка листа имеет свои особенности.

Правка листа, имеющего выпуклости, производится следующим способом. Лист кладут на плиту выпуклостью вверх и обводят выпуклость мелом.

Рис. 2. Правка тонкой листовой стали: а-полосы (стрелками указаны направления ударов, а точками - плотность и сила ударов молотком); б и в-листовой стали; г и б-приемы правки киянками и гладилками

Края листа при этом будут касаться плиты. Затем, поддерживая лист левой рукой, правой наносят удары молотком от краев листа по направлению к выпуклости. На рис. 64,б в виде примера показаны схемы нанесения ударов, а стрелками - их направление. Под действием таких ударов ровная часть листа, прилегающая к плите, будет вытягиваться, а выпуклость постепенно выпрямляться.

Если на листе имеется несколько выпуклостей, то удары следует наносить в промежутках между выпуклостями В результате этого лист растягивается, и все выпуклости сводятся в одну общую, которую выправляют указанным выше способом.

Необходимо помнить, что если лист с выпуклостью не прилегает кромками к плите, то его следует прижимать либо рукой, либо положив на выпуклую часть листа груз. Если не сделать этого и наносить удары молотком по неплотно прилегающему к плите листу, то он будет иметь много вмятин, вытяжки же металла по краям листа не получится. Время правки при этом увеличивается, создается шум, утомляющий работающего.

Выправив лист с обеих сторон, следует посмотреть, насколько уменьшилась выпуклость. Если она все еще значительна, то необходимо повторить удары в том же порядке, но с меньшей силой до получения прямолинейности по всему листу.

Правка листа, имеющего деформацию в виде волнистости по краям, но с ровной серединой, показана на рис. 2,в. Перед правкой, положив лист на плиту, на одну его волнистую кромку кладут какой-нибудь груз, в то время как другую прижимают к плите рукой. Такое положение сохраняется при правке листа. От воздействия ударов лист в средней части будет вытягиваться и волны по кромкам листа начнут исчезать. После этого лист следует перевернуть и продолжать правку таким же способом до получения требуемой прямолинейности.

Правку тонких листов производят деревянными молотками- киянками; очень тонкие листы кладут на правйльную плиту и выглаживают гладилками.

Наиболее производительным методом правки листового металла является правка на ротационных листо-правйльиых машинах. Сущность этого процесса заключается в том, что листы или детали, подвергающиеся правке, пропускают между двумя рядами валков, расположенных в шахматном порядке. Машина имеет парные входные направляющие валки, расположенные один под другим, и парные выходные направляющие валки. Скорость вращения входных направляющих валков несколько меньше, чем у выходных, благодаря чему помимо правки лист подвергается еще и незначительному растяжению, что также способствует выравниванию заготовок.

Скорость правки от 3 до 6 м/мин. при толщине листового металла от 0,6 до 3 мм. Правку листового

металла производят также на трех-, пяти-, семи- и более валковых машинах.

Правка пруткового металла диаметром до 20 мм и длиной до 3 м выполняется обычно слесарным молотком на плите. Процесс правки при этом сводится к нанесению ударов молотком по выпуклости прутка, положенного на плиту, проверке прямолинейности на глаз и на просвет между плитой и прутком. В процессе правки пруток следует все время поворачивать вокруг своей оси. Длинные прутки правят на специальных роликовых правильных машинах.

Валы и круглые заготовки диаметром до 35-40 мм лучше и безопаснее править на ручном винтовом прессе между двумя призмами. В этом случае вал устанавливается на призмы стола пресса выпуклой стороной вверх. Расстояние между призмами регулируется в пределах 150-300 мм. Правку производят нажимом винта (или пуансона) на выпуклую часть вала. Величину прогиба определяют здесь же в центрах при помощи индикатора.

Рис. 3. Схема правки изогнутых валов на ручном винтовом прессе: а-пример правки; б-контроль правки индикатором; в-приспособление для правки

На рис. 3,е показана схема специального приспособления для правки валов в центрах. Приспособление состоит из захватов, которые в зависимости от места нахождения кривизны вала могут перемещаться по коромыслу и закрепляться с помощью винтов. В центре коромысла расположен винт с призматическим наконечником. При правке вала приспособление устанавливается так, чтобы призматический наконечник находился против места наибольшей кривизны, затем производится поджатие его винтом 5 до получения требуемого прогиба вала.

Валы большого сечения со значительным прогибом предварительно нагревают в местах прогиба, послечего-правят с помощью приспособлений.

В ряде случаев детали или инструмент, прошедшие закалку, подвергаются деформации. Причиной деформации (коробления) являются внутренние напряжения, создаваемые быстрым охлаждением деталей в закалочной жидкости. Чтобы устранить кривизну таких деталей, их подвергают правке.

В зависимости от характера правки применяют различные молотки: при правке деталей или инструмента, на которых следы ударов молотка недопустимы, пользуются мягкими молотками (из меди, свинца). При правке, связанной со значительным деформированием закаленной детали, .пользуются слесарным молотком весом от 200 до 600 г или специальным рихтовальным молотком с острыми бойками. Плита для правки должна иметь гладкую отшлифованную поверхность. Покоробленную деталь кладут на плиту выпуклостью вниз, плотно прижимая ее левой рукой к плите и удерживая за один конец, и наносят несильные, но частые и точные удары носком молотка по направлению от центра вогнутости к ее краям. Таким образом достигается растяжение верхних волокон металла на вогнутой стороне детали и ее выпрямление.

Правку деталей более сложной формы, например угольника, у которого после закалки деформация вызвала нарушение перпендикулярности сторон, производят так, как показано на рис. 66. Если угольник имеет угол менее 90°, то правка его должна производиться У вершины внутреннего угла, а если угол больше 90°, то правка угольника должна производиться У вершины наружного угла. Заканчивают

правку тогда, когда ребра угольника примут правильную форму и оба угла будут по 90°.

В случае короблений деталей или инструментов по плоскости и по узкому ребру правка их должна вестись отдельно: сначала по плоскости, а затем по ребрам.

Рис. 4. Приемы правки (рихтовки) закаленных изделий: о-на рихтовальной бабке; 6 и в-правка угольника (штриховкой указаны места нанесения ударов)

Следует отметить, что точные детали и заготовки инструмента, прошедшие правку под прессом или молотком в холодном состоянии, должны подвергаться повторному отпуску для снятий напряжений.