Подготовка к механической обработке

Правка стали. Деформации стали, допускаемые государственными стандартами на ее поставку металлургическими за­водами, в большинстве своем неприемлемы для деталей пролетных строений мостов. Так, ГОСТ 19903-74 разрешает отклонение от плоскостности (рис. 1, а-д) для листов толщиной более 4мм до 12мм на 1м (нормальная плоскостность), до 8мм на 1м (высокая плоскостность), а по соглашению между потребителем и изготовителем - до 5мм на 1м (особо высокая плоскостность), причем эти нормы распространяются на листы из стали с временным сопротивлением разрыву до 70 кгс/мм².

В деталях конструкций эти деформации не должны превышать 1мм на 1м.

Угловая сталь по ГОСТ 8509-72 может быть поставлена с местной кривизной (рис. 1, и) 4 мм на 1 м, а по требованию заказчика - до 2мм на 1м, причем общая кривизна не должна превышать произведения допускаемой кривизны на 1м на обшую длину. Допускаемые деформации деталей не должны превышать 1мм на 1м. Отклонение от прямого угла вершине (рис. 1, к, л) не должно превышать 35⁰, а скручивание относительно продольной оси не допускается. ГОСТ обусловливает, что отклонение геометрических размеров уголка следует проверять не ближе чем 500мм от края, в результате чего концы уголков могут иметь значительно большие деформации.

Кроме деформаций, связанных с прокаткой и неравномерным остыванием, металл получает деформации при транспортировании и складировании. Каждый лист или профиль, как правило, имеет деформации несколь­ких видов.

Для выполнения этой операции необходимо на каждом заводе-потребителе установить уникальное, используемое лишь в незначительном объеме оборудование. Следует иметь в виду, что отдельные виды деформаций (искривления полок уголкового проката поперек оси уголка, искривление стенок балок и швеллеров, винтообразное искривление полос, завалы кромок листов и др.) на заводах-потребителях исправить трудно или практически невозможно. Значительно осложняет правку проката на заводах-потребителях применение термо-упрочненных сталей и сталей все более высокой прочности.

Правку металла в зависимости от характера и величины деформаций, вида, сечения и размеров проката, марки стали производят: однократным или многократным изгибом и растяжением в холодном (ненагретом) состоянии, нагревом отдельных участков металла (термическим способом), нагревом участков металла с применением механического воздействия (термомеханическим способом).

Основной объем применяемого для металлических мостов металла правят многократным изгибом листы – на листоправильных, а уголки - на углоправильных вальцах. При правке многократным изгибом металл пропускают между двумя рядами расположенных в шахматном порядке роликов или валков. Верхний, подвижный в вертикальном направлении ряд валков устанавливают к нижнему неподвижному ряду валков таким образом, чтобы зазор между рядами валков был меньше толщины выправляемого металла. В результате при продвижении за счет трения между валками металл в каждом поперечном сечении подвергается многократному изгибу. Расстояние между валками должно быть установлено таким, чтобы обеспечить изгиб в пластической и упругопластической стадии.

Качество правки металла повышается с увеличением количества перегибов, поэтому вальцы с большим количеством валков (11-21) обеспечивают большую производительность и лучшее качество правки. На мостовых заводах применяют 7-9-валковые вальцы, а количество перегибов увеличивают за счет увеличения числа про­ходов металла через вальцы до 3-6 раз. Наиболее широко для правки стального листа толщиной 8-60 мм рас­пространены вальцы с параллельным расположением валков (рис. 3, а). Такие вальцы на верхней общей тра­версе имеют на один валок меньше, чем в нижнем ряду, и, кроме того, имеют передний и задний отдельно ре­гулируемые валки. Передний - для удобства введения металла в валки, а задний - для обеспечения прямоли­нейности металла.

Правка металла на вальцах имеет ряд недостатков - невозможность обеспечения высокой точности, значительная трудоемкость, необходимость установки нескольких вальцов с разными характеристиками на определенные группы размеров листа и уголка, недостаточная универсальность метода и др.

Сущность процесса правки местным нагревом заключается в том, что при нагреве выпуклой части металла до нейтральной оси нагреваемая зона расширяется, увеличивая изгиб и вызывая реактивные напряжения ненагретой зоны. По мере поднятия температуры нагрева металл нагреваемой зоны становится пластичным, значения пределов текучести и прочности его резко падают и реактивные напряжения ненагретой части сечения металла вызывают осадку (укорочение) нагретой части. При последующем остывании нагретая часть продолжает укорачиваться. После остывания длина волокон нагреваемого участка становится меньше первоначальной, вызывая выправление заготовки.

Термомеханическую правку осуществляют сочетанием нагрева с одновременным механическим воздействием на деформированный участок металла грузом, домкратом и т.п. Термомеханическую правку применяют при значительных величинах деформаций, когда термическая правка затруднена или экономически нецелесообразна. Для нагрева металла при термической и термомеханической правке целесообразно применять специальные или стандартные ацетилено-кислородные горелки. Номер наконечника горелки подбирают в зависимости от требуемой мощности пламени. При нагреве листов толщиной более 30 мм и ширине более 400 мм применяют наконечник № 6 или № 7, одновременный нагрев несколькими горелками или специальные горелки.

Однако визуальный метод контроля температуры местного нагрева особенно для термоупрочненных сталей недостаточно надежен. Для контроля температур иногда применяют индикаторные карандаши, которыми нужно касаться нагретого металла, или небольшие «пилюли», укладываемые на месте нагрева и меняющие цвет взависимости от температуры. Такие устройства обеспечивают контроль температур с погрешностью до 1%.

Термическая и термомеханическая правка углеродистых сталей допускается при температуре воздуха не ниже минус 15°С, а термически упрочненных - при положительной температуре. Скорость охлаждения стали должна быть медленной и исключать закалку, коробление, трещины, надрывы. Возможна повторная термическая и термомеханическая правка ранее нагретых мест стали (в том числе термоупрочненной стали 10ХСНД) после полного ее остывания.