Технология аппаратостроения. Ткачев. Технология аппаратостроения
 Скачать 498.97 Kb.
|
I /II IIВ этом случае сборочный узел (корпус) составляется из отдельных обечаек, каждая из которых по возможности изготовляется из отдельного листа. II т и п - метод карт, для которого характерно продольное расположение листов относительно оси аппарата. Каждый из рассматриваемых методов имеет свои преимущества и недостатки. При использовании метода обечаек увеличивается количество кольцевых швов - менее нагруженных, но более трудоемких. Проще в этом случае производить гибку обечаек на машинах с небольшой длиной валков. Метод карт предусматривает использование листов с максимальной длиной, что естественно уменьшает количество кольцевых швов, но увеличивает число продольных, выполняемых на плоскости, а значит и более технологичных. При этом отклонения по периметру получаются наибольшими, а по высоте корпуса Н -минимальные. Однако требуются вальцы большой мощности, а длина валков достигает 12 м. Из практики делается вывод о прогрессивности метода карт вследствие более качественных сварных соединений, однако, решение о выборе метода для конкретного изделия требует сравнительных расчетов, а поиск оптимального решения - применение возможностей ЭВМ. При раскрое листов должен соблюдаться ряд требований. Расположение сварных продольных и поперечных швов в обечайках и трубах, а также швов приварки днищ, штуцеров, люков и т.д. должно позволять проведение визуального осмотра швов, контроля их качества и устранение дефектов. Допускается не более одного шва (замыкающего), доступного визуальному контролю только с одной стороны. Сварные швы не должны перекрываться опорами. 2.4 РЕЗКА ЗАГОТОВОК Операция резки необходима для раскроя заготовок согласно заданной развертке. Ее осуществляют методами механической (холодной) и термической резки. Механическая резка осуществляется без снятия стружки на гильотинных и дисковых ножницах, а также на ножницах для резания сортового проката. Резка со снятием стружки выполняется на металлорежущих станках и дисковыми пилами. Резка на ножницах обладает самой высокой производительностью. Однако применение этого вида резки возможно только до толщин 60 мм. Стоимость оборудования для холодной резки с увеличением толщины проката резко возрастает. где ств - предел прочности на растяжение. Учитывая увеличение силы трения из-за износа ножей и имеющийся зазор между ними, требуемое Рс выбирают в 1,5 ... 1,8 раза больше расчетного. В машиностроительной практике используют ножницы двух типов: с наклонными и прямыми ножами. Выбор типа ножниц зависит от толщины заготовки 6. Этот геометрический параметр так же определяет зазор b между ножами. 6 до 10 мм - b - 0,07 мм; 6 от 10 до 20 мм - b - 0,08 мм; 6 от 20 до 24 мм - b - 0,1 мм. Наличие зазора между ножами приводит к изгибу заготовки, что, в свою очередь, вызывает повреждения металла на кромках. Образуются развитые трещины наклепанного слоя. Поэтому после резки предусматривается снятие поврежденного слоя на металлорежущих станках. Припуск на механическую обработку составляет ZH = 0,256 , но не менее 3 мм. Если после резки на ножницах производится сварка, то механическая обработка является необязательной, так как наклепанные кромки проплавляются вместе с металлом шва. Для резки листов с образованием скошенных кромок применяют наклонные плиты, которые устанавливают на направляющие ножниц. Угол наклона должен быть не более 25 ... 30° во избежание соскальзывания листов. Дефекты, возникающие при резке проката ножницами, выражаются в виде искривлений по длине правильной (дугообразной) и "неправильной" формы. Следует отметить, что величина дефекта связана с размерами отделяемой части материала - чем меньше эта часть, тем значительнее дефекты. При правильном искривлении по всей длине отрезанная полоса изогнута в одной плоскости и радиус дуги изгиба приблизительно постоянен (рис. 2.12, а, б). Численной характеристикой кривизны является стрела прогиба h. При неправильной кривизне полосы наблюдается различная кривизна у отдельных участков, причем, эти участки могут быть расположены в различных плоскостях. Примером такого дефекта может служить скручивание полосы вокруг продольной оси (рис. 2.12, в). Допускаемое отклонение от прямолинейности при резании на ножницах составляет h - 0,05 . 0,08 мм на 1 м ножа. Значительному снижению дефектов формы отрезаемой полосы способствует применение принципиально нового способа для резки проката (рис. 2.13). Способ резки листового проката заключается в следующем. Разрезаемый лист 1 подают со стороны подвижного ножа 2 до упора 3. Перед приложением сдвигающего усилия отрезаемую часть листа фиксируют прижимом 4 к неподвижному ножу 5 и отрезают подвижным ножом 2. Оставшуюся часть листа, переместившуюся вниз в процессе резки, возвращают механизмами б, 7 в исходное положение. Способ предусматривает полное фиксирование отрезаемой части, что позволяет практически устранить ее коробление. Подачу листа осуществляют при соблюдении следующих условий: отрезаемая часть располагается на жестком или упругом основании и поднимается к ножу по всей длине или в отдельных точках; та часть листа, от которой отрезается заготовка, перемещается таким образом, чтобы не препятствовать движению подвижного ножа, и фиксируется сверху и снизу с помощью устройств, обеспечивающих безопасность обслуживания. По сравнению с традиционным способом резки на гильотинных ножницах, рассмотренный выше позволяет изменить стрелу прогиба K заготовки в 5 - 10 раз и практически исключить ее коробление и саблевидность. Кроме гильотинных в аппаратостроении применяются дисковые ножницы и ножницы для резки сортового проката. Дисковые ножницы имеют ножи круглой формы. По способу расположения ножей они делятся на три типа (рис. 2.14): с прямым расположением ножей (а), с одним наклонно расположенным ножом (б) и с двумя наклонно расположенными ножами (в). Технические характеристики двудисковых ножниц представлены в табл. 2.2. 2.2 Основные технические характеристики двудисковых горизонтальных ножниц
Схема работы ножниц показана на рис. 2.15. Как следует из рисунка, ножницы предназначены не только для прямой, круговой и фигурной резки, но и для отбортовки, гибки листового материала, получение косого реза. Для фасонной обработки (резки, гибки, формовки, прорезки жалюзи и т.д.) широко используют высечные ножницы (рис. 2.16). Рис. 2.15 Схема работы дисковых ножниц Привод таких ножниц обеспечивает от 750 до 1400 двойных ходов в минуту. Толщина разрезаемого металла до 6 мм. Для резки сортового проката применяют специальные ножи гильотинных ножниц, а также ножницы с овальным ножом (рис. 2.17). В ножницах для резания сортового проката неподвижный нож имеет сменное гнездо, профиль которого соответствует профилю разрезаемого металла. Находят применение также дисковые пилы, вулканитовые круги (для тугоплавких металлов). Из числа термических способов резки в аппаратостроительных цехах самое широкое распространение находит кислородная резка (рис. 2.18). Практически =н принимается не менее 3 мм. Кислородная резка применяется для раскроя низколегированных, а иногда среднелегированных сталей, имеющих феррито-перлитную структуру. Кислородно-флюсовая резка. Сущность заключается в том, что в струю режущего кислорода дополнительно подается порошкообразный флюс. Флюс состоит из железного порошка (65 ... 95 %) и специальных добавок: феррофосфора, алюминиевого порошка, окалины и кварцевого песка. Подаваемый к месту реза флюс при сгорании выделяет дополнительное количество тепла, тепловая мощность пламени увеличивается более чем в два раза, что способствует расплавлению тугоплавких окислов. Воздушно-дуговая резка относится к числу газоэлектрических способов резки (рис. 2.19). Сущность заключается в расплавлении металла 1 в месте реза теплом электрической дуги, горящей между угольным или графитным электродом 2 и металлом 1, с непрерывным удалением жидкого металла струей сжатого воздуха 3. Таким образом, способ основан на совместном действии тепла дуги и потока сжатого воздуха, кинетическая энергия которого способствует удалению продуктов сгорания. При резке применяют постоянный ток обратной полярности. Давление воздуха в пределах 0,5 МПа. Поверхность металла в месте разреза получается достаточно ровной и гладкой. Воздушно-дуговой способ может быть использован для поверхностной и разделительной резки нержавеющих сталей, чугуна, латуни, трудноокисляемых сплавов толщиной до 20 ... 25 мм. Используется также для вырезки дефектных участков сварных швов, пробивки отверстий, отрезки прибылей стального литья. Плазменная резка. Плазма - это четвертое состояние вещества, представляющее собой сильно ионизированный газ, содержащий примерно одинаковые количества положительно заряженных частиц. Для получения струи плазмы в целях резки используется газоразрядное устройство, называемое плазмотроном, где рабочий газ (водород, азот, аргон, гелий или смеси) превращается в плазму в дуговом разряде между электродами. Данный способ применяют для резки алюминия, нержавеющих сталей, меди и неэлектропроводных материалов, так как разрезаемое изделие не включается в электрическую цепь дуги. Наиболее эффективно резка протекает при использовании в качестве плазмообразующей среды смеси газов, состоящей из 80 % аргона и 20 % азота. Рез получается очень узкий с шириной С = 0,1 ... 0,2 мм. Скорость резания - 2 ... 3 м/мин (в 3 - 10 раз выше, чем при кислородной резке). Воздушно-плазменная резка. В качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух. Преимущества воздушно-плазменной резки по сравнению с механизированной кислородной и плазменной в инертных газах следующие: простота процесса резки; применение недорогого плазмообразующего газа - воздуха; высокая чистота реза, пониженная степень деформации, меньшая ширина реза; более устойчивый процесс, чем при резке в водородосодержащих смесях. Область применения - для раскроя углеродистых, низколегированных и легированных сталей, а также цветных металлов толщиной до 80 мм. При этом скорость резки возрастает в 2 - 3 раза по сравнению с газокислородной резкой. Резка лазерным лучом. Лазер - англ. laser (составлена из первых букв фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление света с помощью индуцированного излучения). За счет накачки внешней энергии (электрической, световой, тепловой, химической) атомы активного вещества - излучателя переходят в возбужденное состояние. Возбужденный атом излучает энергию в виде фотона. В отрасли используются твердотелые лазеры. В качестве активного вещества служит оптическое стекло с примесью неодима и редкоземельных элементов. Преимуществом лазерного луча является возможность передачи энергии на большие расстояния неконтактным способом. Это позволяет использовать лазерный луч не только для резки, сварки, но и для разметки. Лазерная технология по праву считается прогрессивной, наукоемкой и ее приложение в машиностроение нужно квалифицировать как направление обеспечения научно-технического прогресса. 2.5 ОБРАБОТКА КРОМОК Кромки свариваемых элементов обрабатывают для получения заданной геометрической формы и обеспечения операционных допусков путем удаления слоя металла с измененными структурой и свойствами. Обработка кромок выполняется на металлорежущих станках термическими и электрическими способами резки. Разделку кромок целесообразно совмещать с операцией раскроя, если последующая механическая обработка является необязательной. Данные операции проводятся на станках различных типов в зависимости от формы обрабатываемой поверхности. Прямолинейные кромки листов значительной длины обрабатывают на специальных кромкострогальных станках, кромки тел вращения - на токарных станках (лобовых, карусельных). Кромкострогальные станки (рис. 2.20, а) имеют два суппорта, установленных на общей каретке и работающих попеременно при прямом и обратном ходе. В этом преимущество кромкострогальных станков по сравнению со строгальными станками, у которых обратный ход не используется. Более производительным является способ обработки кромок на кромкофрезерных станках (рис. 2.20, б). В этом случае в качестве инструмента используется торцевая фреза, установленная непосредственно на головке электродвигателя, закрепленного на поворотном столе. и кромкофрезерного (б) станков и кромкофрезерного (б) станков В условиях единичного производства также применяют: а) пневматические молотки; б) механические и ручные напильники; в) пневмо- и электрошлифмашины. Для обработки кромок можно использовать и оборудование для разделительной резки, например, кислородную. Количество переходов в этом случае зависит от количества отрезков ломаной линии, определяющих профиль кромки. Так, для O-образных швов с притуплением - в три перехода (рис. 2.21, г). Профиль разделки кромок зависит от вида применяемой сварки, материала и от толщины заготовки. Специфической операцией, предшествующей круговой гибке листовой заготовки на вальцах, является подгибка кромок. Проводится для устранения угловатости, возникающей при гибке обечаек (рис. 2.22). Рис. 2.21 Форма разделки кромок под сварку Рис. 2.21 Форма разделки кромок под сварку Необходимость и величина подгибки кромок зависит от требуемой точности профиля и используемого листогибочного оборудования. Подгибку кромок проводят следующими способами (рис. 2.23, а - г). С целью компенсации снижения прочностных свойств материала в зоне термического влияния сварного соединения листовой конструкции проводят предварительное утолщение свариваемых кромок. Установлено, что значение утолщения для большинства конструкционных материалов лежит в пределах 6 / 60 = 1,2 ... 1,6 (рис. 2.24). Для алюминия и его сплавов 6 / 60 = 1,3 ... 1,8. Ширина зоны утолщения K / | |||||||||||||||||||||||||||