Предварительная обработка листового и профильного материала, используемого при изготовлении корпуса

Тема 6 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЛИСТОВОГО И ПРОФИЛЬНОГО МАТЕРИАЛА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОРПУСА ОГЛАВЛЕНИЕ 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА СУДНА ....................................................................................................................... 2 2. ДЕФЕКТЫ ЛИСТОВОГО И ПРОФИЛЬНОГО ПРОКАТА .......................................................... 4 2.1. Классификация дефектов .............................................................................................. 4 2.2 Стандартные допуски на дефекты формы поступающего проката............................ 5 3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ПРАВКИ ПРОКАТА .......................................................... 6 3.1 Правка листового проката .............................................................................................. 6 3.1.1 Правка листов прокаткой в многовалковых листоправильных машинах .......... 6 3.1.2 Правка методом растяжки...................................................................................... 8 3.2 Правка профильного проката ....................................................................................... 9 3.3 Специальные устройства для подачи проката к правильным машинам ................ 10 4. ОЧИСТКА КОРПУСНОЙ СТАЛИ ОТ ОКАЛИНЫ И РЖАВЧИНЫ ........................................... 12 4.1 Способы предварительной очистки корпусной стали .............................................. 12 4.2 Механические способы очистки проката ................................................................... 13 4.3 Химические способы очистки корпусной стали ......................................................... 17 4.4 Термическая очистка .................................................................................................... 17 5. ГРУНТОВКА И ПАССИВАЦИЯ .............................................................................................. 19 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ...................................................................................... 20 1 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА СУДНА ПРИ Детали корпуса в процессе изготовления проходят 2 типа операций : -предварительные (подготовительные) операции -основные операции. Первичная правка Подготовительные операции Очистка Грунтовка ВИДЫ ОПЕРАЦИЙ Разметка, маркировка Резка Основные операции Гибка Механическая обработка Рис.6.1 Классификация видов технологических операций изготовления судокорпусных деталей. Предварительные или подготовительные операции предназначены для исправления геометрической формы и обеспечения требуемой чистоты поверхности листов и профилей при выполнении последующей обработки. К предварительным операциям относятся : -первичная правка листов и профилей -очистка заготовок от металлургической окалины и ржавчины -нанесение антикоррозийных покрытий. Основные операции изготовления деталей придают деталям форму и размеры в соответствии с чертежными и делают детали пригодными к последующей сборке в составе корпусных сборочных единиц. 2 К основным операциям относятся: -разметка деталей -маркировка деталей -тепловая и механическая резка -разделка кромок -вторичная правка -гибка деталей -сверление и зенковка отверстий -комплектация. 3 2. ДЕФЕКТЫ ЛИСТОВОГО И ПРОФИЛЬНОГО ПРОКАТА 2.1. Классификация дефектов Поступающий на производство прокат может иметь дефекты, связанные с его производством на металлургических предприятиях (остаточные производственные дефекты), транспортировкой и хранением. ДЕФЕКТЫ ПРОКАТА ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ Дефекты Дефекты листов профилей Волнистость Изгиб Саблевидность Винтообразность Окалина Ржавчина Масляные загрязнения Перекосы полок Рис.6.2 Структурная схема видов дефектов проката перед началом производства. Рисунок 6.3. иллюстрирует возможные дефекты формы предприятие листового и профильного проката. поступающего на Обычной практикой на судостроительных предприятиях является организация входного контроля поступающего на производство металлопроката. С этой целью в штате имеются специалисты-контролеры, обязанностью которых является проверка поступающего металлопроката и фиксация состояния. 4 Рис.6.3 Типовые дефекты формы ,встречающиеся у поступающего на обработку проката: 1-волнистость листов, 2-саблевидность листов, 3-перекос полок, 4-грибовидность полок, 5-изгиб стоечного профиля на стенку, 6-изгиб стоечного профиля на полку, 7-винтообразность . Рисунок автора. 2.2 Стандартные допуски на дефекты формы поступающего проката. Отраслевой стандарт устанавливает следующие допуски на отклонения формы поступающего на обработку в корпусообрабатывающий цех проката: Листовой прокат Толщина, Местные искривления, мм/м мм Листы для Прочие фотопроекционной листы разметки 1,5-3,5 3 4 4-12 2 3 13 и более 2 2 Профильный прокат Общее Местные Общее искривление,мм искривления, искривление на длину листа мм/м на длину профиля, мм 10 2 8 Весь поступающий в корпусообрабатывающий цех прокат проверяется и при превышении допускаемых отклонений формы направляется на правку. Во время проведения входного контроля фиксируется также наличие окалины, ржавчины , загрязнений. 5 3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ПРАВКИ ПРОКАТА 3.1 Правка листового проката Листовая сталь , поступающая на завод,может иметь выпучины, бухтины, волнистость, возникающие в процессе ее прокатки и транспортировки. Перед подачей в цех на разметку и вырезку деталей листовую сталь подвергают правке. Существуют 3 вида правки: -холодная -тепловая -комбинированная. Чаще всего первичная правка листов производится холодным способом. В судостроении применяют 3 вида оборудования для холодной правки листовой стали: -многовалковые листоправильные машины -правильно-растяжные машины -гибочные прессы 3.1.1 Правка листов прокаткой в многовалковых листоправильныех машинах Принцип правки основан на растяжении сжатых волокон листа. При этом искривленные участки многократно изгибаются и перегибаются в обратную сторону,вследствие чего длина волокон металла выравнивается ,а сами искривления уменьшаются . Правку производят в холодном состоянии. Лист пропускают между рядами вращающихся валков, которые многократно его изгибают. Сжатые волокна листа растягиваются и принимают такую же длину, что и волокна вне района натяга, вследствие чего лист правится. Для обжатия участков, примыкающих к бухтинам (выпучинам), применяют прокладки. Концы прокладок должны быть расплющены, а кромки закруглены с радиусом не менее 3 мм. В процессе правки прокладки последовательно укладывают в районе сжатых участков листа. В зависимости от толщины листов для правки применяют правильные вальцы с числом валков 5—21. 6 Эмпирически установленное соотношение количества валков и толщины листа приведено в таблице: Толщина выпрямляемого листа, мм Небходимое количесво валков листоправильной машины 21 13 5-9 1-3 3-5 Более 5 В листоправильной машине верхний ряд валков перемещают вверх и вниз вручную или вспомогательным электродвигателем через устройство, состоящее из ползуна и направляющих, закрепленных на станине. Перемещением верхних валков устанавливают зазор между валками и регулируют давление на лист при правке листов различной толщины. На правильных вальцах имеется механизм с циферблатом, показывающим расстояние между рабочими валками. Рис.6.4 Схема правки листа на валковой листоправильной машине. Источник: http://www.zapch.com/tehnologia-apparatostroenia/tehnologia-apparatostroenia_9.html Выполнение операции правки на многовалковой машине. Правку проводят в 3 - 5 проходов при прямом и обратном ходах машины (реверсивное движение). Скорость подачи 0,06 ... 1,5 м/с.. Листы подаются к станку с помощью рольгангов, в процессе правки контролируют остаточный изгиб. Качество правки проверяют, прикладывая к листу поставленную на ребро стальную или деревянную линейку. 7 Рис.6.5 Общий вид валковой листогибочной машины серии PL-43. Источник:http://shear.by/production/listogibochnie-pressa/1102 3.1.2 Правка методом растяжки Правильно-растяжной процесс заключается в том, что полоса подвергается натяжению, достаточному для того, чтобы превысить предел текучести волокна, образующего материал; растяжение материала сочетается с деформацией полосы посредством использования роликов правильной машины. Такое сочетание отличает правильнорастяжной процесс от традиционной правки при использовании многороликовых правильных машин и обеспечивает более высокую плоскостность. Основу рабочего узла составляют тянущие клети на входе и на выходе, а также расположенная между ними роликовая правильная машина. В зависимости от необходимого натяжения в процессе правки тянущие клети могут иметь 2, 3, или 4 ролика. Тянущие клети предназначены для обеспечения очень сильного натяжения полосы. В индивидуальной конфигурации каждый мотор тянущей клети приводится в движение при помощи электрического привода. Растяжением правят полосы шириной до 200 мм, а также листы толщиной до 16 мм, имеющие винтообразность и серповидность, которые трудно устранить правкой на роликовых машинах. Данный способ правки позволяет получить точность формы листа в пределах 1 ... 2 мм на 1 м, а при необходимости до 0,15 мм на 1 м длины заготовки. 8 Обычно правильно-растяжные машины имеют гидравлический привод (растяжной гидравлический цилиндр),который может создавать усилие до 13 600 тонн. По сравнению с валковыми машинами растяжные машины позволяют получить правку с более высокой точностьюи более производительно. Серьезным недостатком таких машин является повреждение поверхности листа под зажимами,поэтому концы листов длиной до 300 мм не могут быть использованы в дальнейшем производстве. . 3.2 Правка профильного проката Профильную сталь правят обычно холодным способом. Правка с нагревом используется для профилей с определенным соотношением размеров. Для правки профильного проката применяют оборудование трех видов : - правильные роликовые станки , - горизонтальные гибочные прессы, - растяжные станки. При правке на роликовых станках полосу профильной стали пропускают между двумя рядами роликов. Ролики на станках размещены с внешней стороны одной из станин или между станинами. При правке металла различного профиля ролики снимают и устанавливают новые, соответствующие профилю обрабатываемого материала. Нижние ролики насажены на валы с неподвижными подшипниками и не имеют вертикального перемещения. Верхние ролики могут перемещаться в вертикальном направлении. Принцип действия роликового станка аналогичен принципу действия правильных вальцов. Рис.6.6 Общий вид роликого станка. Источник:http://www.grav-servis.ru/oborudovanie_v_prodazhe/rolikovyy_press/ 9 При правке на горизонтально-гибочном прессе профильная полоса упирается в упоры (ролики) пресса; правка производится нажатием на профиль толкача, имеющего возвратно-поступательное движение. Рис.6.7 Горизонтально гибочный пресс серии Stierli. Источник:http://www.cleru.ru/metalloobrabatyvajuschee-oborudovanie/gorizontal-nye-gibochnyepressy/gibochnye-i-rihtovochnye-pressy/ Правка профиля на гибочном прессе производится методом обратного выгибаискривленный участок профиля, опертый на опорах траверсы станка перегибается пуансоном в сторону, обратную изгибу. Перемещением гибочного инструмента управляют как с ручного дистанционного пульта с кабелем, так и с помощью ножной педали; современные модели прессов комплектуются модулем ЧПУ (числово-программное обеспечение). Правка профилей на растяжных станках аналогична правке листового проката на таких же машинах. 3.3 Специальные устройства для подачи проката к правильным машинам Для удобства подачи и удержания листового и профильного проката в зоне действия правильного оборудования корпусообрабатывающие цеха снабжаются специальными подающими устройствами – рольгангами. Рольганги – роликовые конвейеры, предназначеные для транспортирования крупногабаритных штучных грузов . В качестве грузонесущего элемента используется 10 набор дискретно закрепленных в жесткой раме вращающихся роликов. Ролики вращаются в подшипниках на неподвижных осях рамы конвейера. Рольганги монтируются для устранения провисания листов и профильной стали в процессе правки и облегчения прохода их между валками перед вальцами, правильными станками и сзади них . Рис.6.8 Общий вид механизированных рольгангов. Источник :http://cic.com.ua/readarticle.php?article_id=54 11 4. ОЧИСТКА КОРПУСНОЙ СТАЛИ ОТ ОКАЛИНЫ И РЖАВЧИНЫ В результате прокатки, выполнения горячей штамповки и других высокотемпературных операций на поверхности заготовок образуется окалина. Также, за время транспортирования и хранения на металле могут появиться ржавчина и загрязнения. Цель очистки - удаление с поверхности металла указанных выше загрязнений. Необходимость очистки определяется в зависимости от состояния поступающих на обработку заготовок проката и назначения изготавливаемых деталей. Однако, существуют ответственные части заготовок, для которых операция очистки обязательна. Так , обязательной очистке для свариваемых деталей подлежат: • кромки свариваемых элементов; • участки металла, соприкасающиеся с флюсом; • поверхности контакта соединяемых элементов (места перехлеста и приварки обкладки). 4.1 Способы предварительной очистки корпусной стали Для очистки корпусной стали применяют механический и химический методы, разделяющиеся на виды , указанные в приведенной ниже структурной схеме. Дробеметный Механические Дробеструйный Щетками СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ПРОКАТА Обезжиривание Химические Травление Термический Рис.6.9 Способы предварительной очистки стального проката. 12 4.2 Механические способы очистки проката К механическим способам очистки относятся: - очистка в дробеметных установках, -очистка в дробеструйных установках, - очистка металлическими пневматическими щетками -механизированная механическая очистка в специальных очистных станках. Дробеметный способ применяют для очистки листов толщиной свыше 3 мм. Лист для очистки устанавливается на равномерно перемещающуюся тележку, проходит камеру, на стенках которой смонтированы дробеметные аппараты (по два с каждой стороны), так чтобы факелы выбрасываемой ими дроби очищали лист по всей его ширине. На поверхность листа из дробеметной головки под действием центробежной силы выбрасывается с большой скоростью дробь. Ударяясь о металл, дробь своими острыми гранями удаляет имеющиеся на нем загрязнения, ржавчину и окалину. Лист очищается с двух сторон одновременно. После дробеметной обработки металл приобретает чистую поверхность. Дробь в аппараты подается из расходного бункера и, отражаясь от поверхности очищаемого листа, скатывается по стенкам и наклонному полу камеры в загрузочный бункер элеватора и затем вновь поднимается в расходный бункер. Рис.6.10 Схема действия дробеметной камеры для очистки листов. 1-очищенная дробь, 2-расходный бункер, 3-дробемет, 4-очищаемый лист, 5-приводной ролик, 6-удаление отработанной дроби. Источник (4). 13 В результате дробеметной обработки с поверхности очищаемого листа удаляются ржавчина, следы технологических дефектов от проката (грат, отслоения и т.п.). Рис.6.11 Внешний вид дробеметной установки. Источник http://www.industrypilot.com/ru/stanok/anzeige_view.php?v_id=8567 При дробеструйном способе дробь сжатым воздухом подается через сопло на очищаемую поверхность. Сопло во время очистки перемещается со скоростью, необходимой для обеспечения полного удаления окалины или ржавчины. Очистка металла дробеструйным способом производится стационарными камерами или беспыльными аппаратами (передвижной аппарат и ручной пистолет). 14 Рис. 6.12 .Схема дробеструйной камеры.Источник http://atlanta-beltrade.com/wpcontent/uploads/2012/10/Принципиальный-план-камеры.jpg Рис.6.13 Внутреннее помещение дробеструйной камеры. 15 Очистку металлическими щетками обычно выполняют вручную, используя мобильные переносные электрические либо пневматические машинки. Зачистные малогабаритные машинки с зачистными дисками или металлическими щетками часто применяют при удалении окалины с листового проката . Рис.6.14 Металлические щетки дискового и чашечного типа.Коллаж автора. Механизированная механическая очистка листового материала производится также в специальных станках обычным абразивным полотном или щетками. Прокат (обычно листовой) опдается в зону очистки и там производится удаление ржавчины лентой абразивного полотна либо щетками. Общий вид такой установки приведен на рисунке 6.15. Рис.6.15 Установка для механической очистки листового проката. Kohimo AS.Фото автора. 16 4.3 Химические способы очистки корпусной стали Химические методы очистки поверхности включают -обезжиривание, -травление, -применение модификаторов ржавчины. Обезжириванием называют процесс растворения или эмульгирования жира и масел с помощью химически активных веществ. Осуществляется промывкой деталей в щелочных растворах, органических растворителях, водных моющих средствах, а в некоторых случаях электрическим травлением в гальванических ваннах. Обезжиривание мелких деталей производят в ваннах или во вращающихся барабанах, в которые залит растворитель. Крупные изделия обезжиривают путем заливки растворителя во внутреннюю полость герметически закрытого аппарата. Внешнюю поверхность крупногабаритных аппаратов можно обезжиривать путем протирки растворителем или его распылением. После щелочного обезжиривания и электрического травления должна быть произведена тщательная промывка поверхности водой и сушка. Травление выполняется обычно слабыми растворами серной и соляной кислот в отдельности или сочетании. Наибольшая скорость травления достигается в 25%-й серной и 20%-й соляной кислоте. Скорость травления увеличивается также с повышением температуры растворов. В последнее время разработано множество составов, композитов, модификаторов или преобразователей ржавчины, часто на основе ортофосфорной кислоты. После травления поверхность металла нейтрализуют щелочными растворами, промывают водой и просушивают. Химическая очистка - дорогостоящий и экологически вредный процесс с весьма неблагоприятными условиями труда исполнителей. Поэтому применение его на предприятиях носит вынужденный характер в том случае, когда невозможно добиться требуемого результата другими средствами. При проведении химической очистки в растворы кислот добавляют ингибиторы – вещества, замедляющие протекание реакций. 4.4 Термическая очистка Термический способ очистки находит применение на небольших предприятиях и в судоремонте. Сущность способа состоит в следующем: 17 Поверхность очищаемого диста нагревается до температуры 150°С, что не вызывает структурных превращений в металле. Отделение окалины происходит вследствие различия коэффициентов линейного расширения стали и окислов железа. При нагреве происходит обезвоживание ржавчины. В результате окалина растрескивается и легко отслаивается вместе с ржавчиной. Остатки окислов удаляют металлическими щетками. Наиболее распространен способ газопламенной очистки, когда нагрев выполняется многопламенной горелкой, смонтированной на роликовых опорах. 18 5. ГРУНТОВКА И ПАССИВАЦИЯ После проведения химической очистки производят пассивацию. Пассивация металлов — переход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии. В технике пассивацией называют технологический процесс защиты металлов от коррозии с помощью специальных растворов или процессов, приводящих к созданию оксидной плёнки. Пассивирующий слой не должен оказывать влияние на качество сварного шва и позволяет обеспечить межоперационный срок хранения листов и листовых заготовок до 6 - 8 месяцев. В качестве пассиваторов применяют различные вещества ( олинол и др.). Другим способом межоперационной защиты листов от коррозии является нанесение лакокрасочных покрытий- защитных грунтов. Грунтовка наносится на специально оборудованных участках механизированными способами: воздушно-распылительным или распылительным. Перед грунтованием поверхность заготовки должна быть тщательно очищена. В качестве грунтов применяются различные многокомпонентные системы , часто на эпоксидной либо водно –дисперсной основе. Традиционно в судостроении балтийского региона используются фосфатирующие грунты. Широкое предложение грунтов от ведущих мировых производителей (такие компании как JOTUN) позволяет судостроителям подбирать грунтующие системы для любых практических целей. 19 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ 1. Какое количество приводных валков имеет листоправильная машина серии изображенная на рис.6.5 ? PL 2. Назовите типичные дефекты формы листовой корпусной стали. 3. Назовите типичные дефекты формы профильной стали. 4. Какие из перечисленных дефектов относятся к дефектам поверхности: а-винтообразность, б-ржавчина, в-седловатость. 5. Какие из перечисленных дефектов относятся к дефектам формы: а-волнистость, б-окалина, в-изгиб, г-расслоение, д-грибовидность полок. 6. Какой физический принцип лежит в основе процесса правки профильного металла на прессах? 7. Назовите три основные метода предварительной очистки листов. 8. Какой инструмент используется для ручной механической очистки листового и профильного проката? 9. Какие части листового проката подлежат обязательной очистке перед сваркой ? 10. С какой целью проводится пассивация корпусного металла ? 20 Тема 7 Разметка деталей корпуса и комплекта. ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Определения основных терминов по теме ....................................................................... 3 2. Системы припусков и допусков........................................................................................... 4 3. Разметочные работы ............................................................................................................ 8 3.1 Назначение разметки ..................................................................................................... 8 3.2 Виды разметки деталей корпуса ................................................................................... 8 3.3 Разметочный инструмент ............................................................................................. 10 3.4 Общие правила разметки ............................................................................................ 15 3.4.1 Нанесение линий и знаков маркировки ............................................................. 15 3.4.2 Построение линий теоретических плоскостей .................................................... 19 3.4.3 Последовательность разметки листового материала ........................................ 20 3.4.4 Последовательность разметки профильной стали ............................................ 21 4. Оптимальное использование материала ......................................................................... 23 5.Изготовление шаблонов и реек для разметки простых деталей корпуса ..................... 27 5.1 Изготовление шаблонов и разметка по шаблону ...................................................... 27 5.1.1 Последовательность разметки листовой детали по шаблону .......................... 28 5.2 Изготовление разметочных реек ................................................................................ 30 6. Разметка секций ................................................................................................................. 31 6.1 Контуровка плоской секции без погиби ..................................................................... 31 6.2 Контуровка полотнищ секций, имеющих кривизну .................................................. 33 6.3 Разметочные работы в объемных секциях ................................................................ 35 6.4 Фотопроекционная разметка ...................................................................................... 36 7.Особенности разметки деталей из алюминиево-магниевых сплавов ........................... 38 8.Автоматизированные процессы и карты резки ................................................................ 40 9. Практическая работа .......................................................................................................... 43 9.1 Разметка простых плоских листовых деталей судовых конструкций по чертежу .. 43 9.2 Разметка деталей поперечного и продольного набора ........................................... 44 1 9.3 Разметка труб, конусов, переходов ............................................................................ 45 9.3.1 Разметка труб ......................................................................................................... 45 9.3.2 Разметка конической трубы .................................................................................. 46 9.3.3 Разметка патрубка переходного (с прямоугольным и круглым основаниями)47 9.4 Практическое задание ................................................................................................. 48 Контрольные вопросы по теме ............................................................................................. 49 2 1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ ПО ТЕМЕ Плаз – цех, в котором выполняются плазовые эскизы и изготавливаются шаблоны и макеты. Плазовая оснастка – cпециальные приспособления для выполнения плазовых работ. Шаблон— пластина (лекало, трафарет и т. п.) с вырезами, по контуру которых изготовляются чертежи или изделия либо инструмент для измерения размеров. Шаблоны бывают цельными или наборными. Шаблоны представляют из себя плоские изделия , копирующие форму обвода конструкции. Каркас – объемная конструкция, состоящая из нескольких рамок , установленных в плоскостях шпангоутов и скрепленных продольными связями и раскосами. Макеты выполняют для помещений судов с большим насыщением механизмами, приборами, трубопроводами. Макетирование также проводят для обработки сопряжения обводов сложных частей корпуса (кронштейны, мортиры, клюзы). Модели выполняют в масштабе для проверки работоспособности устройств и изготовления отливок (якоря, мортиры, кронштейны). 3 отдельных 2. СИСТЕМЫ ПРИПУСКОВ И ДОПУСКОВ Чтобы гарантировать определенные размеры корпусных конструкций, в практике судостроения находит широкое применение система припусков по внутренним и монтажным кромкам секций и блоков. Припуском называют разность между действительным размером детали или секции (блока) и ее теоретическим (чертежным) размером. на обработку ПРИПУСК при сборке Рис.7.1 Виды припусков Припуск на обработку дается деталям перед изготовлением (в судостроении обычно перед вырезкой). Припуск компенсирует неточности при последующей обработке . Нижеприведенный рисунок иллюстрирует схему вырезки детали с припуском и удаления припуска при последующей обработке. Рис.7.2. Схема задания припуска заготовке детали и удаления припуска при обработке. Рисунок автора. 1-заготовка-лист, 2-припуск по наружному диаметру фланца, 3-припуск по внутреннему диаметру фланца, 4-заготовка фланца с припусками на мех.обработку ,после вырезки, 5фланец после удаления припусков на обработку (точением), 6-готовое изделие, 7-обрезки. 4 Припуски на обработку устанавливаются технологической службой завода в зависимости от вида обработки,точности используемого оборудования,размера деталей. В общем случае припуск для корпусных деталей назначается в соответствии с таблицей 1 . № Наименование 1 Минимальный припуск ,не зависящий от вида обработки 2 При газокислородной резке листов S <14 S>14 При вырезке деталей плазменной резкой S <14 S>14 При вырезке механическим способом 3 4 5 Припуск,мм Для деталей сложной формы ,подлежащих гибке и штамповке 2 15-20 30-40 2-5 5-7 2-3 100 Таблица 1. Припуски на обработку Припуск при сборке (монтажный припуск) необходим для подгонки при сборке, компенсации усадки и для пригонки монтажных стыков и пазов при стыковании секций корпуса судна на стапеле. С монтажным припуском по контуру изготовляют секции днища, бортов и других конструкций, имеющих по контуру криволинейную поверхность. Размеры деталей внутри этих секций, как правило, соответствуют чертежу, т. е. детали изготовляют без припусков. Припуск дается по одной или нескольким наружным кромкам детали или секции и удаляется как правило после изготовления секции в период сборки корпуса на стапеле. В судостроении выработано правило: припуски (величиной от 30 до 10 мм) оставляют на кромках секций, которые присоединяются к ранее установленным. На ранее установленной секции припуска нет, кромка ее выполняется в чистый размер. Сказанное иллюстрируется схемой рис.7.3. 5 Рис.7.3 Схема монтажных припусков ,оставляемых на секциях при изготовлении. 1-ранее установленная секция, 2-присоединяемая секция. Источник (10). Монтажные припуски при сборке корпусных конструкций назначаются технологической службой завода ,в общем случае значение монтажных припусков можно выбирать в соответствии с таблицей 2: № Припуски при сборке: 1 2 3 4 Значение припуска,мм По кромкам деталей фундментов под вспомогательные механизмы По кромкам прочих деталей,сопрягаемых с плоскими, цилиндрическими и коническими поверхностями По кромкам всех деталей ,сопрягаемых с поверхностями сложной формы По кромкам листов обечаек, к которым крепятся заглушки 5 20 50 100 Таблица 2. Монтажные припуски при сборке корпусных конструкций. На практике детали , образующие контур секции , имеют припуск величиной около 30 мм, блок секции собирают обычно с припуском 30-40мм по одному из монтажных стыков. По окончании сварки секции ее размеры проверяют по чертежу, определяют величину фактических припусков по контуру и удаляют припуски в сборочно-сварочном цехе или на стапеле. Современная тенденция в практике крупноблочного судостроения , особенно в условиях развитой межзаводской кооперации, заключается в переходе от сборки секций с припусками к сборке в допусках. Допуском называется такое максимально допустимое отклонение размера секции от чертежа , при котором построенный корпус судна будет соответствовать главным размерениям. 6 Секция , изготовленная в допусках поступает на стапель и сразу устанавливается для стыкования с соседними секциями,в то время как наличие припусков по монтажным кромкам заставляет устанавливать секцию дважды: -первый раз для причерчивания припуска, - второй раз для стыкования после удаления припуска. Численные значения допускаемых отклонений размеров и формы поверхностей секций и блоков судового корпуса приведены в теме 3 - «Методы контроля качества». 7 3. РАЗМЕТОЧНЫЕ РАБОТЫ Разметочными называются работы по нанесению разметки на детали и узлы изготавливаемого корпуса судна. Разметка является начальной операцией непосредственного процесса обработки деталей корпуса. Разметке подлежат все детали листового и профильного проката (кроме деталей, вырезаемых на газорезательных автоматах), а также узлы и секции корпуса в процессе сборки. 3.1 Назначение разметки Процесс разметки заключается в нанесении (вычерчивании) на листовом и профильном материале всех линий и условных знаков (в натуральную величину, с учетом припусков на обработку и сборку), по которым в дальнейшем производят обработку деталей. Технологические процессы разметки деталей судовых конструкций разнообразны по назначению, условиям выполнения и требуемой точности работ. 3.2 Виды разметки деталей корпуса По чертежу ВИДЫ По плазовым эскизам РАЗМЕТКИ По шаблонам По рейкам Рис.7.4 Виды разметки судокорпусных деталей. Разметку по чертежу производят для деталей, не связанных с обводами корпуса. К таким деталям относят: бракеты, кницы, листы мелких подвесных фундаментов, цистерны, наварыши, крышки горловин и др. 8 Рис.7.5 Примеры деталей простой формы,размечаемых по чертежам.Рисунок автора. Рис. 7.6 Примеры рабочих чертежей деталей с нанесенной разметкой. Источник(4). Разметка по плазовым эскизам/чертежам заключается в том, что на плазе разрабатывают и затем вычерчивают на бумаге эскизы деталей с указанием их размеров, базовых и контрольных линий, линий вырезов, линий примыкания смежных деталей. На эскизе указывают марку и толщину металла, положение детали на судне, номер чертежа и детали. Разметка по таким эскизам представляет собой графическое построение на металле контура детали обычным разметочным инструментом. Разметку по плазовым эскизам производят для деталей , которые входят в состав узлов и секций с криволинейным примыканием . Разметку по шаблонам производят для ответственных судовых деталей (листов наружной обшивки, настилов палуб, криволинейных стрингеров), требующих 9 применения разверток особо сложных контуров и значительной кривизны. При разметке по шаблонам очерчивают чертилкой контур шаблона на металле и кернят; переносят на металл места притыкания сопряженных деталей, контрольных рисок, маркируют. Линии и точки внутри контура переносят на металл прошивным керном. Разметка то рейкам заключается в построении на металле контура детали при помощи специально изготовленных комплектов горизонтальных и вертикальных реек. При этом способе на рейку снимают данные с плаза — линии пазов, стыков, шпангоутов, притыкания смежных деталей. Разметку деталей производят наложением реек на металл для перенесения рисок. Затем риски соединяют линиями и получают контур детали. Разметка по рейкам и шаблонам может производиться одновременно несколькими разметчиками. Рейки и шаблоны для сложных деталей снабжают эскизами, на которых указано, как пользоваться рейками или шаблонами при разметке тех или иных деталей. 3.3 Разметочный инструмент Разметочный участок оборудуют хорошо освещенными столами, стеллажами и стелюгами (козлами) для укладывания на них листового и сортового металла для разметки, а также грузоподъемными устройствами. Под крышкой разметочного стола делают полки для хранения реек, шаблонов и инструмента. Для измерения корпусных конструкций и производства разметочных работ разметочный участок обеспечивают следующим разметочным инструментом: -измерительными металлическими рулетками с лентами длиной 2—50 м для измерения линейных размеров на крупных деталях; -складными металлическими метрами и линейками для измерения небольших длин; -рейсмусом для проведения параллельных линий. Рейсмус состоит из рейки 1, которая входит в направляющую ползун-щеку 2 и закрепляется винтом 3. На конце рейки 1 устанавливают ползун-чертилку 4, закрепляемую винтом 5. Для проведения параллельной линии стержень чертилки закрепляют так, чтобы расстояние от щеки 2 до чертилки 4 соответствовало требуемому по чертежу; Рис.7.7. Рейсмус. Источник отраслевой стандарт. 10 - металлическими (стальные или дюралюминиевые) угольниками с углом 90° — для проведения перпендикуляров небольшой длины Угольники применяют трех типов: плоский, с одинаковыми по толщине полками с утолщенной одной полкой (е) и пяткой в виде тавра (ж). Угольники изготовляют различных размеров; большая полка достигает 2000 мм; Рис. 7.8 Разметочные инструменты: а — измерительная металлическая рулетка, б — складной металлический метр, в — измерительная металлическая линейка, г — рейсмус, д — металлический угольник плоский, е — металлический угольник с утолщенной одной полкой, ж — металлический угольник с пяткой в виде тавра, з — транспортир. Источник-:отраслевой стандарт. -линейками для проведения прямых линий. Обычно при разметке применяют стальные линейки. Для проведения кривых линий используют тонкие гибкие рейки или тонкие стальные линейки; 11 -транспортирами для измерения и построения углов; применяют транспортиры с радиусами до 500 мм и до 1500 мм; -чертилкой для прочерчивания линий на металле и на дереве. Чертилку изготовляют из инструментальной стали круглого сечения диаметром 3—5 мм и длиной 150—200 мм; -разметочным циркулем для проведения окружностей небольших радиусов, построения перпендикуляров и для деления прямолинейных отрезков, дуг, окружностей на равные части; Рис. 7.9. Разметочные циркули: а — разметочный циркуль, б — циркуль для причерчивания кромок, в — штангенциркуль Источник-:отраслевой стандарт. -циркулями для прочерчивания кромок деталей и секций циркуль с выдвижной ножкой циркуль, имеющий уровень для установки ножки в горизонтальном положении; 12 -штангенциркулем — для проведения окружностей и дуг большого радиуса и построения перпендикуляров. Штангенциркуль состоит из деревянной рейки или металлической трубки 1 и двух стальных движков с остриями 2. Стальные движки закрепляют винтами на требуемом расстоянии один от другого; -кернерами различных конструкций для нанесения точек на размечаемом металле; простым кернером, представляющим собой стальной цилиндрический стержень с заостренным и закаленным концом, которым делают углубления в металле, ударяя ручником по верхней части кернера; центровым кернером для наметки центра отверстий на металле через просверленные отверстия в шаблоне; прошивным кернером для кернения деталей через шаблоны, на которых сделана соответствующая разметка линий или центров. По сравнению с обычным прошивной кернер бывает меньшего диаметра и более заострен; контрольным кернером для нанесения на листовом и сортовом металле кружков с центром на месте сверления отверстия. пневматические кернеры для кернения надписей; Рис. 7.10. Кернеры: а — простой кернер, б — центровой кернер, в — контрольный кернер -кронциркулем для измерения толщины размечаемого листового и сортового металла, а также для измерения диаметров; -якорем или рейсшиной с вогнутой поверхностью поперечины для проведения нормалей к кривым линиям. Нормалью к кривой в данной точке называют перпендикуляр, восстановленный к касательной, проведенной через эту точку; -малочником для определения и построения острых и тупых углов (малки) и для проверки размалкованных угольников; -отвесом (веском) шнуровым — для проверки вертикальности конструкции; 13 -ручником (ручным молотком) — для нанесения ударов по кернеру массой 0,30 кг (для разметочных кернеров) и массой 0,5—0,6 кг (для ударов по прошивным, центровым и контрольным кернерам); -ниткой (или тонким шнуром) — для пробивки прямых линий. Предварительно нитку натирают мелом или красящим порошком. Рис.7.11 Разметочные шнуры.Коллаж автора. -струбцинами— для прижима к листу реек, шаблонов, угольников и других предметов; -кляммерами для прижима шаблонов и реек; -переводкой для перенесения центров отверстий с одной стороны листа на другую и представляющей собой кляммер, у которого в двух плоскостях просверлены отверстия; -вилкой для перевертывания сортовой стали; -трафаретами — для ускорения маркировки размеченных деталей, содержащих набор слов, встречающихся при разметке; -домкратиками — для установки детали на плите в требуемом положении. -комплектом судостроительных лекал Рис. 7.12. Прочие инструменты: в — струбцина, б — кляммер, в — переводка, г — вилка 14 Для производства различных отметок и маркировки у разметчика должны быть цветные карандаши, цветные мелки, масляные краски и белая клеевая краска. Для хранения инструмента необходимо иметь переносные инструментальные ящики. 3.4 Общие правила разметки 3.4.1 Нанесение линий и знаков маркировки Технологические процессы разметки судовых конструкций являются основными операциями, обеспечивающими качественную обработку и подготовку к сборке деталей корпуса. 1.При разметке наносят и прокернивают (для изготовления деталей и контроля точности обработки и сборки): -линии контуров деталей и вырезов, -теоретические и контрольные линии, -линии припусков, -линии слома и отгиба фланцев, -линии фасок и скосов; -центры закругления прямоугольных вырезов и отверстия под заклепки и болты, -линии прилегания смежных конструкций и набора. При ручной разметке всеми методами нанесение линий на чертежах-шаблонах, кернение и обозначение этих линий на металле должны соответствовать правилам табл.3 15 Таблица 3. Правила нанесения линий на чертежах-шаблонах, кернения и обозначения их на металле. Источник (10). 16 При кернении линий разметки на металле в судостроении принята следующая схема . Наименование линии Изображение на рис. контурные 7 Вид кернения Прямые линии Кривые линии контура Сопряжение углов контура Линии контуров выреза внутри детали Осевые лини вырезов Интервал 30-80мм 3 1 4 5 Линии сломов 2 Контрольные линии 6 Линии приварки 8 Интервал 20-35 мм Интервал 10-20 мм на 100-200 мм длины в каждую сторону Интервал10-30мм 2 керна интервалом 5-6 мм на расстоянии 20-25 мм от контура в каждую сторону 2 керна расстоянием 10+-15 мм интервалом 300400мм 1 ряд х3 керна расстоянием 5-6 мм интервалом 500-800мм 2 ряда х3 керна расстоянием 5-6 мм интервалом 500-800мм Таблица 4.Схема кернения линий. На рис 7.13. приведена схема, иллюстрирующая систему условного кернения Рис 7.13. Система условного кернения различных линий на металлическом листе. Источник (8). 17 Кернение металлических листов производится керненом. ручным или пневматическим Рис 7.14. Пневматический кернер. Источник (8). 1,2-распределительные шайбы, 3-крышка, 4-плунжер, 5-колено, 6-втулка, 7-корпус, 8-пружина, 9-облицовка, 10-боек, 11-ручка, 12-кнопка, 13-пусковой клапан, 14-подводящий штуцер. Размеры размечаемых деталей должны соответствовать плазовым или чертежным данным с учетом припусков, поправок на величину деформаций от сварки и на величину зазора под сварку. Отклонения фактических размеров размеченных деталей от номинальных не должны превышать следующих величин (мм): Габаритные размеры листовых деталей при длине (ширине): до 3 м свыше 3 м Размеры вырезов для прохода набора Разность диагоналей Прямолинейность или другая форма кромки при длине кромки или хорды до 3 м свыше 3 м Толщина линий, наносимых на металл чертилкой толщина меловых линий, отбиваемых ниткой Таблица 5. Допускаемые отклонения на точность разметки. 18 ±0,5 мм ±1,0 ±1,0 ±2,0мм ±0,5 мм ±1,0 мм <0,3 мм <0,7мм Эскиз или шаблон изготовляют без учета припуска по контуру детали, а припуск и его величину указывают надписью по кромке (например, припуск 30 мм). Припуск устанавливают 20—50 мм по крайним кромкам концевых деталей полотнищ и набора секций. При разметке деталей с припусками контур детали размечают без учета припуска и затем добавляют величину припуска к соответствующей кромке детали. На деталях, которые обрабатываются окончательно и не имеют припусков, следует учесть усадочные деформации от сварки. Размеры усадки учитывают и указывают на эскизах, шаблонах, чертежах-шаблонах и копир-чертежах. Для проверки правильности обработки кромок деталей по контуру на крупногабаритных деталях прочерчивают контрольные линии. Их пробивают или прочерчивают параллельно кромкам деталей на расстоянии 50 или 100 мм; фиксируют тремя кернами с шагом 400—500 мм. При разметке деталей, подвергающихся гибке, необходимо точно определить размеры развертки с учетом толщины металла. Все расчеты длин заготовок ведут по средней линии толщины изгибаемых деталей. 3.4.2 Построение линий теоретических плоскостей Построение базовых, контурных и вспомогательных линий, центров отверстий и окружностей производят от неизменной линии или плоскости, от которой откладывают все размеры. Такими линиями и плоскостями служат теоретические линии корпуса и отдельных конструкций. Размеры для определения положения любой конструкции на судне задают от теоретических плоскостей и линий корпуса до теоретических линий размечаемой конструкции. При выполнении разметки соблюдают теоретических плоскостей и линий: следующие правила маркирования К теоретическим плоскостям корпуса относят плоскость мидель-шпангоута, основную (ОП) и диаметральную (ДП) плоскости; к теоретическим линиям корпуса (Т) — линию мидель-шпангоута, основную линию (ОЛ), ватерлинию и след ДП; к теоретическим линиям (Т) отдельных конструкций — линии наружной обшивки (НО), шпангоутов, флоров, бимсов, палуб, переборок, платформ, элементов продольного набора и др. Для всех металлических конструкций и профилей Т проходит по стороне (рис. 7.15), ближайшей к ДП плоскости мидель-шпангоута и к ОЛ (б, в, г, д, и, к, л, м, н), кроме шахт, барабанов и комингсов люков (3), у которых Т проходит по внутренней стороне листа или профиля. У вертикальных связей (рис. 7.15, а, ж), совпадающих с ДП, Т проходит по средине вертикального листа конструкции. При совпадении практического 19 мидель-шпангоута с флорным (е) и шпангоутной рамой Т считается проходящей с кормовой стороны стенки флора или рамы. В случае применения конструкций, не изображенных на рис. 7.15, на чертеже указывают, до какой линии заданы размеры, определяющие положение конструкции. Рис. 7.15. Положение теоретических линий (Т) элементов корпуса судна: а — вертикальный киль, наружная обшивка и второе дно, б — днищевые стрингеры, кильсоны и боковые кили, в — флоры, г — продольные ребра жесткости по горизонтальным связям и карлингсы, д — продольные ребра жесткости по вертикальным связям и бортовые стрингеры, е — положение практического миделя в случае совпадения его со шпангоутом, ж — переборки, стенки выгородок и рубок, расположенные в диаметральной плоскости, з — комингсы люков, шахты и барабаны, и — переборки, стенки выгородок и рубок, к — палубы и платформа (палубные стрингеры), л — бимсы, шпангоуты, рамные бимсы и рамные шпангоуты, м — стойки переборок, н — фундаментные балки. 3.4.3 Последовательность разметки листового материала Лист, предназначенный для разметки, укладывают на разметочном столе маркой вверх. Разметку детали начинают с пробивки контрольной линии (продольной строевой) вдоль листа. Линию сначала наносят ниткой, натертой мелом, между точками положения контрольной линии, а затем — чертилкой (или сразу чертилкой). Для деталей с прямыми кромками (при отсутствии контрольной линии) на листе пробивают линию одной из ее продольных сторон, от которой указаны размеры для построения контура. Контур деталей располагают от кромок листа не ближе, чем 10— 20 мм, в зависимости от толщины листа, иначе обрезка кромок на гильотине окажется затрудненной. Совмещение кромки детали с кромкой листа возможно в тех случаях, 20 когда деталь по этой кромке имеет соответствующий припуск и кромка листа прямолинейна. На концах продольной строевой линии восставляют с помощью штангенциркуля или угольника перпендикуляры, от которых производят построение поперечных линий. Правильность построения проверяют при помощи диагоналей. После чего приступают к построению остальных линий размечаемой детали и мест приварки и т. п. Прямые линии небольшой длины прочерчивают чертилкой по линейке, кривые— линии -гибкими рейками различного сечения. Рейки устанавливают одной из кромок по вынесенным на листе точкам или засечкам и удерживают их в таком положении грузами, уложенными одной стороной на рейку, а другой — на лист металла. Лекальные линии с большим радиусом кривизны можно заменять отрезками прямых. При этом стрелка между хордой и кривой линией не должна превышать 0,5 мм. 3.4.4 Последовательность разметки профильной стали Профильную сталь применяют в судовых конструкциях в виде полособульбов, угольников, швеллеров, тавров, двутавров и др. Профильную сталь размечают на металлических козелках. В процессе разметки устанавливают длину детали, вырезов шлицев и места приварки смежных конструкций. Все разметочные риски наносят, пользуясь рулеткой, в один прием, так как размеры на эскизе обычно бывают проставлены в возрастающем порядке от одной из кромок деталей. Разметку выполняют по наружной стороне профиля. Пользуясь разметочным угольником прочерчивают линии кромок детали, места приварок, вырезов и линий слома для гибки детали. Если линии реза не являются перпендикулярными, производят построение уклона этих линий. Вырезы и шпигаты размечают циркулем или шаблоном по вынесенным рискам. При наличии мест приварки внутри профиля их положение намечают на наружной стороне одной из полок по размерам эскиза, а затем переносят на внутреннюю плоскость. При разметке двутаврового профиля производят следующие дополнительные построения. Длину детали размечают вначале на одной из горизонтальных полок двутаврового профиля и прочерчивают линию по угольнику. Затем при помощи разметочного угольника обе линии обреза кромок переносят на другую горизонтальную полку и намечают линейкой линию обреза. По другой полке двутавра проверяют длину детали. Далее наносят линию обреза на вертикальную стенку на одной из сторон двутавра. Для этого между кромками горизонтальных полок устанавливают линейку. По разметочному угольнику переносят на вертикальную стенку точки положения линии обреза. Через эти точки прочерчивают и прокернивают линию обреза детали. 21 Места приварки размечают на той стороне профиля, к которой приваривают детали смежных конструкций. Отклонения фактических размеров размеченных деталей из профильной стали от номинальных не должно превышать ±1,0 мм при длине до 3 м и ±2,0 мм — при длине свыше 3 м. Некоторые детали из (профильной стали, имеющие сложную кривизну, размечают дважды. Длину такой детали нельзя определить с первого раза, так как при гибке в горячем состоянии происходит усадка металла по длине. Кроме этого, при гибке детали из профиля концам (50—200 мм от кромки) ее невозможно придать необходимую погибь, они остаются прямыми. Такие детали размечают предварительно до гибки с припуском 100—200 мм по длине. После гибки заготовку детали размечают с помощью шаблона, изготовленного на плазе. По уменьшенному шаблону прочерчивают линии обреза кромок детали по длине. Затем деталь полностью маркируют, намечают все вырезы, места приварок и обводят их краской. 22 4. ОПТИМАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛА В процессе разметки нескольких деталей предусматривают расположение их на листе с учетом вида обработки по картам раскроя. Карты раскроя представляют собой вычерченные на листе бумаги (в определенном масштабе) детали, изготавливаемые из одного листа металла при наименьшем размере отходов. На листе сначала располагают детали с одного чертежа, а затем добавляют детали с других чертежей того же технологического комплекта. В тех случаях когда детали одного технологического комплекта не заполняют полностью лист, на них следует размещать детали из следующих комплектов в пределах одного технологического этапа, а при блочном методе — детали одного блока. Желательно также группировать детали, имеющие одинаковый технологический процесс и маршрут без снижения из-за этого коэффициента использования листа. При составлении карт раскроя стремятся расположить контуры вырезаемых деталей таким образом, чтобы максимально использовать площадь листа заготовки и минимизировать отходы. Эффективный с точки зрения использования металла раскрой в принципе может быть произведен технологической службой судостроительнного предприятия с использованием обычных CAD программ (таких как AutoCad, SolidWorks и т.п) с помощью обычных команд черчения, используя принципы передвижения и копирования объектов. Кроме того в настоящее время существует множество прикладных программ, позволяющих произвести раскрой, автоматически вводя данные листа и детали. Примером такой программы является программа раскроя Astra S-Nesting, разработанная специально для предприятий, использующих станки с ЧПУ для раскроя листовых материалов. Программу можно использовать для раскроя на машинах термической резки, на фрезерных обрабатывающих центрах, на любых станках с механическим принципом резки и для ручного раскроя материала. Подробнее см раздел 8 настоящей темы – «Автоматизированные процессы и карты резки». Общие правила эффективного раскроя материалов из листа. При выполнении разовых работ, связанных с разметкой и ручным раскроем судокорпусник должен знать общие правила эффективного использования материала и уменьшения отходов при разметке , которые заключаются в следующем: 23 На листе в первую очередь располагают детали наиболее длинные или широкие,определяющие выбор размеров листа;после этого размещают детали средних размеров; мелкие детали — на оставшихся свободных местах и на вырезах в отдельных деталях, если эти вырезы выполняют в цехе, обрабатывающем металл. Односменные детали одинаковой конфигурации и размеров располагают рядом, совмещая их для получения фигуры, близкой по форме к прямоугольнику; детали, близкие по форме к треугольнику или трапеции, — встречным порядком, чтобы получить прямоугольник или параллелограмм. Детали, имеющие Г- и Т-образную форму, также располагают встречным порядком. Это правило необходимо соблюдать в тех случаях, когда иное расположее деталей на листе не даст лучших результатов по экономии материала Детали, имеющие форму круга, кольца, полукольца и правильных многоугольников, лучше располагать параллельно или в шахматном порядке в зависимости от их конкретных размеров и наличия свободного места на листе. При выполнении раскроя предусматривают совмещение рядов смежных деталей как для резки на механическом оборудовании, так и для газовой резки. В картах раскроя должны быть указаны: линии разреза отдельных деталей листового металла, последовательность вырезания отдельных деталей. Рис.7.16 Раскладка деталей круглой и многоугольной формы шахматным порядком. Рисунок автора 24 Рис 7.17 Последовательность экономной разметки листа: 1-6 очередность разметки различных деталей. 1-крупная деталь,2-симметричные детали,3-Т-образные детали,4симметричные детали,5,6-мелкие детали,размечаемые в последнюю очередь.Рисунок автора. Детали для механической резки располагают вплотную и линия кромки одной детали должна являться линией кромки смежной детали. Исключением могут быть случаи, когда смежные кромки деталей подлежат строганию; тогда между линиями смежных деталей делают разрыв (около 3 мм) на двойную величину припуска для строгания. На листе при разметке под механическую резку, линии главных резов маркируют условным знаком S (рис.7.18). Припуск на ширину реза на механическом оборудовании не дается. 25 Рис.7.18 Размещение 10 деталей на листе металла при разметке под механическую резку. 1-10 номера деталей S-линия реза. Источник(6) 26 5.ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШАБЛОНОВ И РЕЕК ДЛЯ РАЗМЕТКИ ПРОСТЫХ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА 5.1 Изготовление шаблонов и разметка по шаблону Шаблоном называется приспособление, по которому изготавливают детали или проверяют их после обработки. Шаблон представляет в натуральную величину размер (размеры) детали и содержит все необходимые данные для разметки. На шаблоне краской указывают положение контрольной линии, номер шпангоута и ориентировочные надписи: «Верх», «Низ», «Борт», «ДП», «ОП» и др. Разметка по шаблону используется при изготовлении больших партий одинаковых деталей. В судостроении и судоремонте по шаблонам изготавливают комплекты участков разрезных стрингеров, бимсов, сплошные бракеты флоров и т.п. Кроме того, изготовленные шаблоны могут использоваться для контроля детали после обработки заготовки. В судостроении шаблоны изготавливают из дерева, фанеры, тонколистовой стали толщиной 1,5-3 мм или алюминиевых сплавов. Рис.7.19 Образцы шаблонов. Источник (3) Основой для изготовления шаблона является рабочий или плазовый чертеж,с которого снимаются размеры и базовые плоскости. Принцип построения шаблона соответствует последовательности разметки листового материала изложенной в п.5.1 настоящей темы. 27 В случае построения криволинейных шаблонов используют лекала. Шаблон маркируется , к нему прибавляется масштабный эскиз,поясняющий и дополняющий шаблон. Рис.7.20 Схема наложения шаблона на лист заготовки перед разметкой. Рисунок автора. 1-лист-заготовка, 2-жесткий шаблон. 5.1.1 Последовательность разметки листовой детали по шаблону 1. До начала разметки необходимо проверить шаблон (проверяется маркировка, осматривается поверхность шаблона, проверяется наличие контрольных линий и знаков) 2. Производится осмотр листа заготовки. Осмотр необходим для выявления возможных пороков, например пузырей, выпучин, раковин, трещин, царапин и т. п. По толщине и марке материал должен соответствовать требованиям чертежа. Размечаемый лист должен быть тщательно очищен от загрязнений, грата и т.п., а также выправлен . 3.Окрашивание поверхности При разметке деталей из листовой стали одну из поверхностей, обычно ту, на которой будет производиться разметка, окрашивают, чтобы нанесенные разметочные линии резко выделялись и были ясно и отчетливо видны в процессе дальнейшей обработки. Линии, нанесенные на неокрашенную поверхность, будут мало заметны, и обработка по ним будет весьма затруднительна. 28 Для окрашивания применяют мел и купорос, реже - краски и лак. Мел для окраски поверхности разводят в воде до густоты молока. Медный купорос применяют кусковой либо в виде раствора. Кусковым купоросом натирают поверхности, ранее смоченные водой с мелом. Раствором медного купороса (2-3 чайные ложки на стакан воды) смачивают поверхность, подлежащую разметке. Раствор наносят кистью или тряпочкой. В обоих случаях поверхность покрывается тонким и прочным медным слоем, на котором видны разметочные линии. Для окраски применяют также смесь свинцовых белил и скипидара. NB! При разметке не окрашивают поверхности деталей, изготовляемых из алюминия и алюминиевых сплавов. 4. Согласно предварительно составленной карты раскроя, шаблон накладывается на лист-заготовку и закрепляется (скобами,грузами,прихватками). 5. Производится копирование шаблона по контуру чертилкой.Переносятся также концы контрольных линий , базовых плоскосией , линий сгибов и т.п. Для получения максимальной точности разметки следует правильно устанавливать чертилку при копировании. Чертилка должна быть заточена остро под углом около 15° и установлена так, чтобы образующая конуса чертилки скользила по контуру шаблона, а ее острие при врезании в металл оставляло риски . Рис.7.21. а-правильное положение черитилки, б-неправильная заточка чертилки, в-неправильное положение чертилки.Источник (16) 6. После отрисовки контура шаблон снимается и производится кернение линий реза согласно принятым в судостроении правилам. Следует иметь в виду, что шаблон изготавливается как правило по номинальным размерам , без припусков, поэтому необходимо с помощью рейсмусов либо других средств отчертить на заготовке также и припуски на боковые кромки в соответствии с указаниями технологической службы. 29 5.2 Изготовление разметочных реек При реечном способе разметки все необходимые данные фиксируются на рейках,которые разрабатываются на плазе разметчиками высокой квалификации. Для изготовления реек применяют дерево или легкие металлы (алюминиевые сплавы). Рейки представляют из себя бруски размером 10х40 мм длиной от 6 до 12 метров. Нанесение размерных отметок на рейки производится по принципу чертежной рейсшины, т.е размечаемые линии, точки задаются пересечением двух координат:горизонтальной и вертикальной. Процесс подготовки и изготовления реек называется разработкой рейки. Принцип получения отметок для разметки с разработанных реек ясен из рисунка применения реек для разметки поперечной переборки. Рис.7.22 Разработанные рейки и их применение для разметки секции поперечной переборки. Источник (2). Следует отметить, что рейки в основном применяются для разметки больших пространственных секций (переборок, бортовых секций и т.п.) для их контуровки и задания монтажных пазов и стыков. Поскольку рейки имеют большую длину обычно с рейками работают несколько человек , или бригада разметчиков. Деревянные рейки вследствие способности дерева к короблению следует проверять каждый раз перед применением. В современной практике применение реек заменяется другими безконтактными способами разметки (лазерный , проекционный и др.). 30 6. РАЗМЕТКА СЕКЦИЙ 6.1 Контуровка плоской секции без погиби Плоскостные секции без погиби (поперечные и продольные переборки, выгородки платформы, некоторые секции средней части днища, бортов и палуб) размечают по контурным эскизам с плаза и по шаблонам непосредственно на сборочном плазе. Для разметки полотнищ пользуются контуровочными эскизами. Для плоскостных секций контуровочный эскиз определяет истинные размеры секции. Разметка группы деталей из листа, собранных и сваренных в одну общую конструкцию, называют контуровкой полотнищ (рис.7.22). Рис. 7.23. Контуровка полотна поперечной переборки и разметка мест установки набора (по рейкам с плаза): 1 — рейка полушироты, 2 — полотно переборки. 3 — рейка высот, 4 — стык, 5 — линия установки стоек, 6 — грузы, 7 —гибкая рейка, 8 — линия контура переборки, 9 — контуровочный припуск, 10 — паз, 11 — контрольная линия.Источник (2). На контуровочном эскизе, разработанном на плазе, указывают расположение листов 2 этой конструкции, их толщины, пазы 10 и стыки 4, задают размер контура всей конструкции по рейкам 1 и 3 и построение линии контура 8 от контрольных взаимно перпендикулярных линий 11 (ОЛ и ДП). На этом же контуровочном эскизе указывают размеры для разметки вырезов, мест установки продольного и поперечного набора, стоек переборок 5, фундаментов и подкреплений. На эскизе указывают контрольные и базовые линии, необходимые для сборки и установки секций на стапеле. 31 Для разметки мест установки подкреплений и других конструкций, расположенных на обратной стороне секции (по отношению к набору), пользуются дополнительным контуровочным эскизом. Размеры при разметке плоскостных секций (контуровке полотнищ) откладывают при помощи стальной рулетки; разметку их производят в соответствии с правилами разметки отдельных деталей, изложенными ранее в следующем порядке: предварительно подготовленное и сваренное полотнище секции доставляют на сборочную площадку; разметку начинают с построения на полотнище взаимно перпендикулярных контрольных линий (указанных на эскизе), от которых производят все построения. За контрольные линии для различных конструкций обычно принимают для секций поперечной переборки — теоретическую линию диаметральной плоскости (ДП) и горизонтальную контрольную линию 11, идущую в середине переборки; для секций продольной переборки и борта — теоретическую линию одного из шпангоутов и горизонтальную контрольную линию; для секций платформы — теоретическую линию одного из шпангоутов и линию диаметральной плоскости. На днищевых и палубных секциях указывают расстояние контрольной линии от диаметральной плоскости (ДП), а на переборках и бортовых секциях — от основной линии (OЛ). Обычно рекомендуется размечать обе контрольные линии и от диаметральной плоскости, и от основной линии. При построении контрольных линий проверяют, вписывается ли контур секции в полотнище, имеющее припуски. Пазы и стыки 4 листов полотнища должны быть расположены в соответствии с размерами, указанными на эскизе. Незначительные отклонения пазов и стыков (за счет подгонки при сборке и усадке листов при сварке) компенсируют припусками 9 на крайних листах полотнища. От контрольных линий (11 и ДП) ведут построение контура полотнища 8 и пробивают или прочерчивают линии контура секции. Затем размечают места установки поперечного 5 и продольного набора двумя линиями, расстояние между которыми равно толщине деталей привариваемого набора. В случаях сложных или криволинейных обводов секции контуровку выполняют с помощью шаблона. Места установок деталей и конструкции насыщения секции (фундаменты, подкрепления, фланцы и др.), а также вырезы размечают от контрольных линий. Затем полотнище секции маркируют: выбивают номера заказа, секции и чертежа, номера шпангоутов и расположение секции на судне («Нос», «Корма», «Верх», «Низ» и др.) и маркировку обводят краской. 32 Обрезку секции по кромкам выполняют после окончания сборочных, сварочных работ и проверки контура секции. Чтобы иметь возможность проверить контур секции и правильность обрезки припусков, на расстоянии 50 мм от линии обреза контура проводят контрольную линию. При необходимости разметки секции с обратной стороны (после кантования) переносят на эту сторону контрольные линии. От этих контрольных линий размечают места установки всех конструкций. Контрольные линии прокернивают и отмечают краской. При разметке контура секции (по контуровочному эскизу) учитывают монтажные припуски, необходимые для подгонки секции при сборке на стапеле. 6.2 Контуровка полотнищ секций, имеющих кривизну Разметку полотнищ плоскостных секций, имеющих небольшую кривизну (до 1/50 ширины секции) одного направления (палубные секции), выполняют на плоском стенде в таком же порядке, как и разметку плоскостных секций. Разметку полотнищ секций, имеющих значительную кривизну, выполняют в сборочных постелях. Сборочная (постель состоит из вертикальных стенок (лекал), прочно соединенных с основанием и скрепленных между собой продольными связями, ребрами и кницами. Верхняя кромка лекал образует поверхность обвода (кривизну) полотнища секции. На сборочной постели для выполнения разметочных и проверочных работ по контуровке полотнищ, имеющих кривизну, нанесены: след диаметральной плоскости (ДП) (если секции расположены в диаметральной плоскости), контрольные линии — продольные и поперечные, теоретические линии среднего и крайних шпангоутов секции, положение стыковки и пазовых кромок секции, положение поперечного и продольного набора, положение и величина технологических припусков по монтажным кромкам и др. Сборочную постель перед закладкой листов полотнища секции проверяют. Листы полотнища секции (рис. 7.24) устанавливают по эскизу в постели 1, совмещая их продольные кромки с рисками пазов на сечениях, поперечные кромки и линии шпангоутов (или других контрольных линий) с сечениями постели, которые одной своей плоскостью совмещены с теоретической линией одноименного шпангоута (или контрольной линии). После сборки и подгонки листы секции наружной обшивки 2 сваривают, образуя криволинейное полотнище секции. После этого размечают линии установки продольного и поперечного набора. Разметку полотнища секции (контуровку) в постели начинают с построения контрольных линий (ДП и теоретической линии среднего шпангоута). Продольную контрольную линию выносят с помощью отвесов 5, опущенных с натянутого стеклиня 6 по контрольной линии, намеченной на постели. 33 Рис. 7.24. Контуровка полотнища наружной обшивки: 1 — основание постели, на котором нанесено положение контрольных линий, 2 — полотнище (наружная обшивка) , 3 — стойки для стеклиня, 4 — поперечный стеклинь, 5 — отвесы, по которым намечают положение линий на полотнище, 6 — продольный стеклинь. Источник (2). При опускании отвесов намечают несколько точек на полотнище, по которым прочерчивают на нем контрольную линию. В отдельных случаях эта контрольная линия на криволинейном полотнище не будет прямой линией, тогда ее прочерчивают с помощью гибкой рейки. Затем намечают поперечные контрольные линии (линии шпангоутов). При этом часто приходится пользоваться стеклинем 4 и отвесами 5, чтобы получить поперечные контрольные линии и линии шпангоутов в плоскости сечения «постели. После построения контрольных линий в таком же порядке размечают контур секции, места установки набора и вырезы. Контур полотнища секции проверяют по размерам растяжек, рискам, вынесенным в сечениях и по шаблону (если необходимо). Поперечные кромки полотнища размечают от поперечных контрольных линий или от линий крайних шпангоутов постели. Размер полотнища устанавливают по эскизу. Общую длину полотнища секции по пазам и контрольной линии проверяют согласно размерам контуровочного эскиза. При контуровке полотнищ секций, имеющих кривизну, листы должны быть плотно прижаты к сечениям постели, иначе возможны отклонения в размерах. На секции наносят расположения контрольной линии относительно диаметральной плоскости (ДП) и основной плоскости. Этими данными пользуются при сборке и установке секции на стапеле. Размеченное полотнище маркируют и прокернивают на них все необходимые линии. 34 6.3 Разметочные работы в объемных секциях В состав объемных секций входит ряд разнообразных конструкций: плоскостные полотнища переборок, платформ, палуб, полуобъемные полотнища наружной обшивки, полуобъемные полотнища бортов, узлы поперечного и продольного набора и другие конструкции и детали. Все конструкции и узлы, входящие в состав объемной секции, контуруют и собирают раздельно. Сборку объемных секций осуществляют с использованием контрольных линий, линий положения диаметральной плоскости (ДП), положения основной линии, шпангоутов и других линий, размеченных на сборочных площадках и постелях. В процессе сборки объемных секций разметчик размечает вырезы, которые по технологическим причинам не были отмечены при обработке деталей, места приварки различных подкреплений, фундаментов, выгородок и др. Кроме этого, на объемных секциях размечают соответствующие контрольные линии (теоретические линии крайних шпангоутов, горизонтальной контрольной линии, линии диаметральной плоскости и др.), используемые при последующей сборке корпуса судна на стапеле. В объемных секциях, которые собирают перевернутыми вверх килем, размеры для разметки вырезов и других конструкций выносят от контрольных линий. При сборке бортовых объемных секций после укладки на сборочную площадку платформы (которая является плоской базой для сборки) на ней производят разметку положения мест установки набора — поперечной переборки, рамы, продольной переборки, а также продольного набора. После окончания сборочно-сварочных работ на секции размечают контрольные линии (теоретические линии крайних шпангоутов и горизонтальную контрольную линию), являющиеся базой для проверки при сборке секций на стапеле. Сборку объемной секции носовой оконечности производят вверх килем на платформе из предварительно изготовленных, наружной обшивки с набором, платформы, форпиковой переборки и форштевня. На платформе размечают место установки поперечной переборки и форштевня (по длине и относительно диаметральной плоскости), а также уточняют положение секции по полушироте. После окончания всех сборочно-сварочных работ на секцию накосят контрольные линии, необходимые для последующей установки секции на стапеле. Сборку объемных секций надстроек из предварительно изготовленных плоскостных секций обычно производят в перевернутом положении. На лекала или стойки постели укладывают полотно крыши надстройки и крепят к постели. Разметчик производит 35 разметочные работы: контуровку полотнища, разметку мест установки набора, внутренних выгородок, наружных стенок и деталей насыщения. В отдельных случаях при сборке объемной секции надстроек производят предварительную контуровку переборок и выгородок надстроек по высоте с удалением припуска перед установкой надстройки на судне. Для этого по плазу делают шаблоны погиби палуб в местах установки переборок и выгородок. Шаблоны выставляют на той палубе, где будет установлена надстройка, и подгоняют к неровностям палубы. Затем их переносят на соответствующие переборки и выгородки надстройки, находящиеся в постели. Переборки и выгородки контуруют по кромкам шаблона. 6.4 Фотопроекционная разметка Фотопроекционный метод разметки — современный метод разметки деталей из листовой стали заключается в следующем (рис7.25): негативы чертежей-шаблонов устанавливают в проектор расположенный над разметочным столом 2 на высоте от 7,5 м (при длине листов б м) до 12 м (при длине листов 10 м). Проекционную аппаратуру устанавливают в специально оборудованной кабине над разметочным столом. Для прохождения световых лучей в фундаменте проекционной установки, в полу кабины и в перекрытии цеха делают отверстия прямоугольной формы. В целях обеспечения лучшей видимости проектируемых линий и знаков на размечаемых листах на участке проекционной разметки предусматривается возможность затемнения (с помощью брезента или другого материала) площадок расположения разметочных столов. Рис.7.25 Схема фотопроекционной разметки. Источник (4). 1 — проектор фотопроекционной установки, 2 — разметочный стол Негативы чертежей-шаблонов получают в результате фотографирования их на стеклянные фотопластинки размером 9 х 12 см. 36 В кассету закладывают восемь негативов, на каждом из них сфотографировано по два чертежа-шаблона. Поворот кассеты для установки нового негатива в проектор, поднятие и опускание проектора осуществляется с помощью дистанционного управления. Процесс разметки заключается в следующем: на разметочный стол подается лист металла, если лист ложится на стол неплотно (имеются зазоры между листом и крышкой стола), его прижимают к столу струбцинами; включается проекционная аппаратура, в которую заранее вставлен соответствующий негатив и производится ее настройка. При настройке проецирования изображения чертежа-шаблона на размечаемый лист металла проверяют, вписываются ли контуры световых линий деталей в габарит уложенного листа, соответствие размеров между контрольными рисками на проекции и размерами, указанными на чертеже-шаблоне с точностью до 1 мм. При настройке проецирования изображения чертежа-шаблона на размечаемый лист размеры между контрольными рисками тщательно промеряют и, поднимая или опуская проектор, доводят эти размеры до натуральных, указанных на чертеже. Так как линии и знаки масштабного чертежа вычерчивают черной тушью, то на негативе и его проекции на листе металла эти линии и знаки получаются светлыми. По световым линиям и знакам на поверхности размечаемого листа производится фиксирование контуров деталей и их маркировка. Все прямые линии деталей пробивают намеленной ниткой по следу световых лучей. Назначение отдельных линий надписывают мелом (слом, приварка, разделка кромок под сварку). Кривые и радиусные линии прочерчивают при помощи гибкой рейки или циркуля, либо прокернивают их по следу луча. Маркировку и все надписи временно делают мелом, после чего выключают проектор и включают свет. После проверки устраняют все выявленные недоделки путем включения проектора и дополнительной разметки пропущенных линий и надписей. Затем лист передают на другой разметочный стол, на котором заканчивают полную разметку деталей, расположенных на размечаемом листе, производят кернение и прочерчивание всех линий, выбивают марку и надписи. 37 7.ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ По сравнению со сталью алюминиево-магниевые сплавы обладают меньшей поверхностной твердостью и весьма чувствительны к надрезам, которые вызывают концентрацию напряжений при работе конструкции и снижают ее прочность. Перед разметкой листы и профили очищают от бумаги и консервирующей смазки горячим воздухом, паром или горячей водой. Разметку листового и профильного материала из алюминиево-магниевых сплавов производят простым мягким карандашом (разметка химическим карандашом не допускается) или чертилкой. Толщина линий должна быть не более 0,5 мм. Чертилкой размечают контурные линии, линии вырезов и другие линии, по которым в дальнейшем производят обработку. Линии мест приварки, изломов, центров радиуса, контрольные линии прочерчивают карандашом. Прокернивают только те линии контура детали, которые при обработке уничтожаются. Кернение центров отверстий и линий установки набора возможно при том условии, если они будут перекрыты привариваемыми конструкциями или заварены. Применение разметки чертилкой и кернение ограничено в связи с тем, что при нагрузке конструкции в местах острых надрезов возможно образование трещин. Маркировку и условные надписи на размечаемых листах и профилях наносят лаком АПГ-5 или масляной краской, не содержащей свинцовых пигментов. Чтобы различить назначение линий, прочерченных на детали, применяют условные обозначения (рис. 7.26, а). Контуры всех деталей прочерчивают сплошными линиями, а на линиях разреза на расстоянии до 1000 мм один от другого краской ставят знак 1; теоретические линии шпангоутов, диаметральную плоскость, контрольные линии для проверочных работ наносят сплошными линиями и маркируют краской условными знаками 2; места приварки набора и смежных конструкций, прочерченные двумя сплошными линиями (если они не прокернены), отмечают краской условными знаками 3. Изломы прочерчивают сплошными линиями и отмечают краской тройным перечерчиванием линии слома с надписями: «Гнуть на лицо» (рис. 7.26, 6), «Гнуть обратно». Линию вырезов прочерчивают карандашом или чертилкой и отход условно обозначают краской (рис. 7.26,в). Для проверки правильности разметки контура детали на расстоянии 50—100 мм от ее кромок по периметру карандашом прочерчивают контрольные риски длиной около 100 мм с интервалом 500— 1000 мм; контрольные риски отмечают (краской) кружками диаметром 5 мм. При маркировке деталей из алюминиево-магниевых сплавов 38 пользоваться кернением марок не разрешается. Все надписи на размеченной детали выполняют быстро сохнущими красками. При маркировке деталей разрешается выбивать буквы и цифры наборного шрифта тех надписей, которые должны сохраниться после полной обработки детали. Шрифтом выбивают марку детали — номер заказа, чертежа, детали и марку сплава. На крупных и фигурных деталях выбивают надписи о положении детали на судне — «Верх», «Низ», «Борт», номер шпангоута. Рис. 7.26. Условные обозначения при разметке деталей из алюминиево-магниевых сплавов: а — маркировка теоретических, контрольных и базовых линий, б — маркировка линий слома, в — обозначение контрольных точек, наносимых краской; 1 — знак линий разреза, 2 — теоретическая линия, 3 — места приварки. Источник (8). 39 8.АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ И КАРТЫ РЕЗКИ Основным материалом для изготовления корпусов судов является стальной лист. Состояние поставки листа-полотнища шириной 1,5-2 м и длиной 6-12 м ,поэтому из одного листа можно изготовить до нескольких десятков деталей , причем некоторые из них могут быть довольно сложной формы. В современной практике металлообработки наиболее широко применяются 2 способа вырезания деталей произвольной формы из листов -термическая резка (газовая или плазменная) - механическая резка (на гильотинных ножницах). Примечание : Более подробно о способах резки металлов –см .тему 11 настоящего модуля. На современных судостроительных предприятиях для термической резки используют высокопроизводительные автоматические машины для термической резки листового материала с числовым программным управлением . Для таких машин при помощи специального программного обеспечения разрабатываются программы на вырезку деталей сразу из целого прокатного листа . Для отслеживания номенклатуры деталей, контроля вырезки, проверки размеров выпускаются карты раскроя. Карта раскроя – технологический документ, содержащий вид прокатного листа , на котором изображены контуры всех деталей, вырезаемых по данной программе. Рис.7.27 Карта раскроя листа заготовки. Источник (10). Карта раскроя обычно заполняется газорезательного автомата для вырезки. технологом и передается оператору При изготовлении карт раскроя руководствуются правилами эффективного использования материала заготовки , изложенными в п.4, а также широко применяют различное программное обеспечение. 40 Рассмотрим для примера функциональные возможности одной из таких программ – программа раскроя Astra S-Nesting. Функции программы Все функции Astra S-Nesting специально разработаны для максимально быстрого решения задачи фигурного раскроя. Простые и понятные инструменты программы позволяют быстро создать заказ, автоматически его раскроить, вручную отредактировать карты раскроя, если это требуется, напечатать отчеты и экспортировать карты раскроя в DXF для передачи на режущее оборудование. Подготовка заказа на раскрой Импорт деталей выполняется из DXF-файлов. При этом для деталей указываются свойства: наименование материала, толщина, количество и номер чертежа. Все свойства деталей можно изменить после импорта. Заказ может содержать детали разных толщин и материалов – программа автоматически сортирует детали на группы совместного раскроя. Для взаимодействия с САПР/АСТПП/АСУП программа Astra S-Nesting имеет возможность запуска с командной строки, ключи и параметры которой определяют автоматический импорт и обработку данных. Оптимизация раскроя Быстрый автоматический раскрой обеспечивает высокий коэффициент использования материала. Если требуется, карты раскроя можно отредактировать вручную. Для этого программа предлагает удобные инструменты: перемещение деталей с заданным шагом, до упора и свободное перемещение мышью; поворот деталей на заданный и произвольный угол, запараллеливание кромок деталей; команды масштабирования; возможность отмены и повтора команд и др. Расчет маршрута вырезки (пути инструмента) Алгоритм программы позволяет за считанные секунды рассчитать маршрут вырезки, обеспечивая оптимальную последовательность обработки. В зависимости от заданных параметров устанавливаются способы врезки в наружный и внутренний контура деталей, направление обхода и пр. 41 При ручном редактировании маршрута вырезки можно изменить все параметры и последовательность обработки контуров. Получившая широкое применение механизированная газовая резка дает возможность производить резку деталей, расположенных на раскройном листе в различных положениях. В картах раскроя, предназначенных для механизированной газовой резки, должны быть указаны: место начала резки — ломаными стрелками, последовательность вырезания отдельных деталей — римскими цифрами (в отличие от цифр, обозначающих номера деталей), перемычки длиной до 10 мм, оставляемые через интервалы 0,8—2,0 м — зачерненными прямоугольниками по линии реза. Перемычки предусматривают для того, чтобы предотвратить деформации деталей, вырезаемых машинной газовой резкой. Эти перемычки повышают жесткость деталей и устанавливают последовательность раскроя листа. Перемычки удаляют газовой резкой в последнюю очередь. 42 9. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 9.1 Разметка простых плоских листовых деталей судовых конструкций по чертежу Все размеры на эскизах даются от двух взаимно перпендикулярных линий в нарастающем порядке для построения контура детали. Для деталей прямоугольной формы (рис. 7.28, а) на эскизе, полученном с плаза, проставлены их размеры: длина, ширина, а также места приварки смежных конструкций, положение и размеры вырезов и другие необходимые для разметки данные. Для деталей с криволинейными кромками (рис. 7.28,6) на эскизе дается контрольная (строевая) или базовая линия, к которой восстановлены перпендикуляры с размерами ширины детали от контрольной (строевой) линии в обе стороны. Для деталей с криволинейными кромками размеры могут быть проставлены так, как изображено на рис. 7.28, в. В этом случае на перпендикулярах, восстановленных к прямой, соединяющей концы лекальной кромки, указывают размеры стрелок кривизны. На эскизе обозначают места приварки смежных конструкций с указанием толщины и теоретической кромки (Т) привариваемой детали и указывают все данные для маркировки. Рис. 7.28. Эскиз для разметки: а - деталей прямоугольной формы, б,в - порядок нанесения размеров для деталей криволинейной формы 43 9.2 Разметка деталей поперечного и продольного набора Детали поперечного и продольного набора корпуса, изготовляемые из листа и имеющие прямоугольную форму, размечают обычно, как изложено выше при описании разметки деталей из листовой стали. Ниже дается описание разметки деталей поперечного и продольного набора из листовой стали, имеющих одну и две криволинейных кромки. Разметку с использованием эскиза и реек производят в следующем порядке После производства всех подготовительных работ, ознакомления с эскизом, проверки качества металла и укладки листа на разметочном столе разметчик приступает к разметке детали путем построения на поверхности листа контура детали и мест приварки к нему ребер. Разметку производят по данным эскиза (рис. 7.29), полученного с плаза. На листе металла проводят контрольную (продольную строевую) линию С—С на расстоянии 610—620 мм от нижнего края листа. У правого края листа восстанавливают перпендикуляр А — Л к контрольной линии С—С (поперечной строевой) на расстоянии 10—20 мм от края листа. Эти две линии являются основными при построении контура детали, поэтому поперечная и продольные строевые линии должны быть построены и прочерчены особо тщательно. От поперечной строевой линии А—А намечают на продольной строевой С— С положение вспомогательных линий, которые находятся на возрастающих расстояниях 300—600—900 мм и т. д. от поперечной строевой линии. К этим точкам восстанавливают перпендикуляры. После построения этих перпендикуляров производят проверку их построения при помощи диагоналей. На этих перпендикулярах (вспомогательных линиях) откладывают в обе стороны полушироты детали согласно размерам, указанным на эскизе. Все полученные построением точки соединяют плавными кривыми, представляющими верхнюю и нижнюю кромки детали. Для построения правой кромки детали необходимо внизу отложить 140 мм и соединить эту точку с верхней точкой детали. По четырем углам детали размечают срез 50x50. После этого прочерчивают все четыре кромки контура детали. Для построения центрального выреза в детали намечают центры полуокружности, которые находятся: правый — на контрольной линии на расстоянии 900 мм от поперечной строевой А — А, левый — на расстоянии 1800 мм от поперечной строевой А — Л и от контрольной линии С—С на расстоянии 100 мм. 44 Рис. 7.29. Разметка детали поперечного набора.Источник (3) Полуокружности проводят радиусом 150 мм; затем их соединяют и прочерчивают прямыми линиями. В таком же порядке по размерам эскиза производят построение мест положения ребер и вырубки для продольного набора. После окончания всех построений производят кернение мест, подлежащих обработке. Параллельно кромкам прочерчивают контрольные линии, предназначенные для проверки детали на любой стадии обработки. Затем указывают разделку кромок под сварку и производят маркировку детали. В таком же порядке размечают детали из листовых конструкций поперечного и продольного набора с криволинейными кромками, а также детали фундаментов, выгородок, связанных непосредственно с формой корпуса. Разметку поперечного и продольного набора из профильной стали производят, как указано выше, по разметке деталей из профильной стали. 9.3 Разметка труб, конусов, переходов 9.3.1 Разметка труб Разметка труб в основном сводится к разметке длины детали. Обычно детали из труб в судовых конструкциях (пиллерсы, стойки и др.) располагают вертикально и их торцы обрезают перпендикулярно образующей, т. е. оси трубы. При этом на трубе указывают ее длину и по этим рискам размечают места обрезки верхней и нижней кромок. 45 Если плоскость реза неперпендикулярна образующей трубы, то необходимо сделать развертку. Кромки обреза на развертке в этом случае получают с помощью построения развертки усеченного цилиндра. Разметка для изготовления труб, состоящих из двух цилиндров одинакового сечения, соединенных друг с другом под прямым углом и лежащих своими осями в одной плоскости, сводится к развертке прямых цилиндров, усеченных наклонной плоскостью (рис.7.30). Рис. 7.30 Развертка колен трубы, соединенных под прямым углом Построение развертки боковой поверхности усеченного кругового цилиндра выполняют следующим образом: проводят окружность основания цилиндра диаметром D и делят ее на 8 (12) равных частей; точки деления окружности проектируют на усеченную часть цилиндра и получают ряд образующих: 1 — I,2 — II,3 — III, 4 — IV, 3' — III', 2 — II', 1' — I'. В стороне проводят прямую линию 0 — 0', равную длине развертки цилиндра пDн. Линию 0 — 0' делят на 8 (12) равных частей, наносят на ней точки 1, 2, 5, 4, 3', 2', 1' и через них проводят перпендикуляры к прямой 00'. На каждом перпендикуляре откладывают соответствующую длину, равную образующей усеченной части цилиндра 1 — I, 2 — II, 3 — III, 4 — II', 3' —III', 2' —II', 1' — I'. Соединяя концы образующих плавной кривой, получают развертку боковой поверхности усеченного цилиндра (трубы). 9.3.2 Разметка конической трубы Разметка конической трубы с различными диаметрами (рис. 7.29, а) сводится к построению развертки усеченного конуса с диаметрами большего основания D и малого основания d и высоты Н. По разметкам D, d и Н строят боковую проекцию конуса AC BE. Продолжая образующие конуса АЕ и С В до пересечения, находят центр 0, лежащий на средней осевой линии, и из него проводят две дуги через точки А и Е. От произвольной точки Л, лежащей на верхней дуге, при помощи тонкой рейки откладывают длину окружности большого основания пD, отмечают точку C1 и 46 соединяют точки A1 и C1 с точкой 0. Проведенные линии пересекают малую дугу в точках Е1 и В1. Фигура A1C1B1E1 и является полной разверткой усеченного конуса. 9.3.3 Разметка патрубка переходного (с прямоугольным и круглым основаниями) Для разметки перехода с прямоугольного сечения на круглое (рис. 7.31,6) строят развертку усеченного конуса, у которого диаметр верхнего основания (окружности) d, условный диаметр нижнего основания (прямоугольника) D и высота Н. Величину D определяют, предполагая, что длина его окружности равна периметру прямоугольного перехода, т. е. 2 (А + В). Приравнивая 3,14D = 2(А + В) находят величину Строят боковой вид конуса acbd по размерам d1D и Н и определяют центр развертки 0 и из нее через точки а и с проводят дуги оснований конуса. На верхней дуге откладывают длину окружности диаметром d(пd), а на нижней дуге — стороны прямоугольного основания А и В. Чтобы обеспечить плавность перехода при гибке, на развертке наносят линии рассечки 1, 2, З, 4, которые направлены в точку 0, а по длине они равны 2/3H. Рис. 7.31. Развертка патрубков с разными основаниями: а — при переходе с одного диаметра на другой, б — при переходе с прямоугольного сечения на круглое 47 9.4 Практическое задание 1. Сделайте разметку эскиза флора на листе жести толщиной 1 мм согласно прилагаемого эскиза в масштабе 1:10.Контур детали отмечен красным цветом. 2. Припуск на обработку -50 мм. 3. Монтажный припуск по короткой стороне флора-30 мм. Рис7.32 Рабочий эскиз заготовки флора. Разработка автора. 48 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ 1. Какие виды разметки деталей судового корпуса Вы знаете ? 2. Каково назначение контрольной линии при разметке? 3. Почему шаблон обычно строится без припуска ? 4. Какие средства недопустимо использовать при разметке алюминиевых заготовок: - чертилка, -керн, -маркер, -химический карандаш? 5. Какой угол выставляется между рейками при разметке ? 6. Чем контролируют правильность углов деталей трапециевидной формы : -транспортиром, -угольником, -лазером, -метром (диагоналями). 7. Что представляет из себя процесс контуровки секции ? 49 Тема 8 Изготовление деталей корпуса судна Содержание 1. Определение детали ............................................................................................................................2 2. Изготовление деталей корпуса судна .................................................................................................2 3. Классификация деталей, используемых при комплектовании судового корпуса. Шифры корпусных деталей. ..................................................................................................................................3 4. Номенклатура материалов, используемых при изготовлении деталей корпуса ...........................7 4.1. Листовая сталь ...............................................................................................................................7 4.2. Профильная или сортовая сталь...................................................................................................9 4.3. Основные виды профильной стали, применяемой в судостроении :......................................9 5. Технологические операции изготовления деталей корпуса и их шифры .....................................12 5.1. Шифры обработки листовой стали ............................................................................................12 5.2. Шифры обработки профильной стали .......................................................................................13 5.3. Шифры вспомогательных работ .................................................................................................14 5.4. Пример маршрутно-технологической карты ............................................................................14 6. Корпусообрабатывающий цех судостроительного предприятия ..................................................16 7. Маркировка и комплектация деталей .............................................................................................19 7.1. Маркировка деталей ..................................................................................................................19 7.2. Комплектация деталей ................................................................................................................24 8. Изготовление простых деталей по чертежам и эскизам. Практическая работа ...........................29 9. Правила техники безопасности при обработке деталей корпуса судна .......................................33 10. Изготовление деталей из цветных металлов .................................................................................33 Контрольные вопросы по теме .............................................................................................................36 Дополнительный материал ...................................................................................................................38 1. Штамповка деталей ........................................................................................................................38 2. Разделка кромок под сварку и снятие ласок................................................................................39 1 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕТАЛИ Существует несколько определений детали. Приведем два определения. наиболее точных Деталь: - неделимая часть корпуса судна, изготовленная из материала одной марки без применения сборочных операций. - первичный элемент корпусной конструкции, полученный в результате обработки листового или профильного металлического проката. 2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА СУДНА Технологический процесс изготовления деталей корпуса включает в себя ряд взаимосвязанных операций по превращению металлического листового или профильного проката в элементы конструкции корпуса судна . Этот технологический процесс осуществляется обычно в корпусообрабатывающем цехе и содержит набор операций, изображенный ниже на схеме. Склад Первичная обработка металла Правка, очистка, пассивирование Разметка Резка Тепловая, механическая Гибка Комплектация. Рис.8.1. Схема технологического процесса изготовления деталей корпуса судна. Подробное описание входящих в технологический процесс операций (разметки, гибки, резки, правки) приведены в темах 6, 7, 9, 10 и 11 настоящего курса. 2 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ КОМПЛЕКТОВАНИИ СУДОВОГО КОРПУСА. ШИФРЫ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ. Корпус судна состоит в среднем из 60-70 тысяч деталей листового и профильного проката, имеющих различные размеры и геометрическую форму. При изготовлении деталей выполняются многочисленные технологические операции,которые по технологическому принципу можно отнести к трем группам: 1) очистка и обработка поверхности, включая нанесение знаков и линий 2) резка и обработка кромок, включая выполнение фигурных надрезов с края и отверстий по полю, 3) изменение формы – гибка и штамповка. Для удобства оперирования большим количеством деталей при их изготовлении все детали корпуса разбиты на классы и типовые группы. Деталям, применяемым при постройке судна, присваивается двухзначный классификационный шифр, содержащий указание на класс и группу детали. В основу разбивки деталей на классы и группы положены: - исходный вид проката(листовой или профильный) - геометрическая форма, однородность операций и технологический маршрут изготовления. В судостроении принято относить все корпусные детали к 5 классам : 1. 2. 3. 4. 5. Крупногабаритные детали с прямолинейными кромками Крупногабаритные детали с криволинейными кромками Мелкие детали с прямолинейными кромками Мелкие детали с криволинейными кромками Детали из профильного проката Детали каждого класса в зависимости от вида вырезов, сгибов и т.п. делятся на 8 групп: 01 – плоские (прямые) без вырезов и разделки кромок 02 – плоские (прямые) с вырезами и без разделки кромок 03 - плоские (прямые) без вырезов и с разделкой кромок 04 - плоские(прямые) с вырезами и с разделкой кромок 05 - гнутые(с отогнутыми фланцами) с простой кривизной без разделки кромок 06 - гнутые (с отогнутыми фланцами) с простой кривизной с разделкой кромок 07 - гнутые(с отогнутыми фланцами) с углами слома ,со сложной кривизной без разделки кромок 08 - гнутые(с отогнутыми фланцами) с углами слома со сложной кривизной с разделкой кромок 3 Образцы листовых деталей, полученных штамповкой, и вырезанных газокислородной и плазменной резкой. 4 Примечания : 1. Мелкими принято считать детали, наибольший размер которых не превышает 500 мм. 2. К деталям с простой кривизной относятся гнутые детали с прямыми образующими . 3. К деталям со сложной кривизной относятся гнутые детали с криволинейными образующими. Ниже приведена схема иерархического дерева шифров корпусных деталей. Деталь ХХ Класс детали Шифр класса Х Группы деталей Группы деталей Группы деталей Группы деталей Группы деталей Шифр группы Шифр группы Шифр группы Шифр группы Шифр группы 0Х 0Х 0Х 0Х 0Х Рис.8.2. Определение шифра деталей корпуса. Примеры шифров деталей :  Горизонтальный киль – крупногабаритная деталь с прямолинейными кромками без вырезов с разделкой кромок : шифр 13.  Изображенная на рисунке 8.3 крупногабаритная деталь – флор сплошной проницаемый, может быть отнесена к группе крупногабаритных деталей с криволинейными кромками, плоской, с вырезом и разделкой кромок (на чертеже указана разделка кромок под сварку 8х45). Таким образом, шифр приведенной детали – 24. 5 , Рис 8.3. Крупногабаритная деталь - флор сплошной. Слева – изометрический вид, справа – чертеж детали. Рисунок автора. В практическом задании к теме (см. раздел 8) приведены для практикования простые детали, которым обучаемый должен присвоить шифры в соответствии с классификацией, приведенной выше. 6 4. НОМЕНКЛАТУРА МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА Несмотря на большое количество используемых при строительстве судового корпуса деталей, номенклатура материалов для их изготовления ограничена листовым и профильным прокатом. Виды используемого в судостроении проката приведены на схеме: Прокат Листовой Сортовой Тонко- Толсто- листовой листовой Тавр Профильный Уголок Прутковый Полособульб Трубчатый Швеллер Рис.8.4 Номенклатура применяемых в судостроении материалов. 4.1. Листовая сталь Листовая сталь изготавливается на металлургических заводах путем прокатки разогретых болванок на прокатных станах с вальцами. Стандартно листовой прокат поставляется листами с габаритными размерами:   ширина листов – от 1,5 м до 2,5 м длина - 6 и 12 м. Листовую сталь принято делить в зависимости от толщины на 3 группы :  фольга толщиной от 0 до 0,7 мм 7  тонколистовая сталь толщиной до 4 мм (применяемый прокат толщиной от 0,9 до 3,75 мм с размерным рядом через 0,25 мм), в том числе - жесть (толщиной 0,7-1,0 мм)  толстолистовая сталь толщиной выше 4 мм (прокатывемая через 0,5 мм для толщин 4-6 мм ,через 1 мм при толщине 6-30 мм ,и через 2 мм при толщине свыше 30 мм) По форме поверхности листовая сталь бывает :     гладкий лист плоский и гофрированный рифленный лист рельефный лист гусеничный лист Рис. 8.5. Образцы стального листового рифленого проката. Источник: http://www.protecgroup.ru/listp Кроме листовой стали в судостроении применяется полосовая сталь, изготавливаемая в виде полос шириной 200-1050 мм различной толщины. Полосовая сталь применяется главным образом для составления балок. 8 Листовая сталь является основным конструкционным материалом корпуса судна, из листовой стали изготавливается: - вся наружная обшивка корпуса судна - составные балки судового набора, рамного и перекрестного (шпангоуты, стрингеры, бимсы, карленгсы и т.д.) 4.2. Профильная или сортовая сталь Профильная или сортовая сталь представляет собой прокатанные прутки определенной формы, используемые в качестве ребер жесткости в судовых конструкциях. В поперечном сечении сортовой прокат имеет различную форму, называемую профилем, определяющим жесткость балки, поэтому такой прокат называется профильным. Профильная сталь изготавливается на прокатных станах со специальными формами вальцов, снабженными углублениями и выступами (ручьями) по форме прокатываемого изделия. Существуют стандарты, которые устанавливают размеры проката. Традиционно прокат для судостроения состоит из стойки (или стенки) и полки или бульбового утолщения. По стандарту каждый вид проката размерного ряда имеет свой номер профиля, который однозначно определяет размеры. Главные части профилей (см. Рис. 8.6):    полка бульб стенка Полки в профилях делаются обычно одинаковой толщины, а стенки обычно имеют меньшую толщину , чем полки. Сортовая сталь применяется или непосредственно в том виде, как она изготавливается или идет на изготовление различных составных сварных балок, входящих в состав набора корпуса в тех случаях, когда прочность стандартных профилей оказывается недостаточной. 4.3. Основные виды профильной стали, применяемой в судостроении : Наиболее часто используемые в качестве продольных ребер жесткости стоечные профили (состоящие из стойки и полки или бульбового утолщения): 9 1. Полособульб 2. Симметричный полособульб 3. Тавр катаный 4. Двутавр катаный Рис.8.6. Стоечные профили. Рисунок автора Кроме того, широко применяются профили на базе угловой формы (см. Рис. 8.7.): 1 - уголок равнобокий 2 - уголок неравнобокий 3 - углобульб 4 - швеллер 5 - Z-профиль В качестве пиллерсов или балок, нагруженных вертикально приложенной нагрузкой, часто применяются трубы (см. Рис. 8.7.): 6 - прямоугольного (квадратного) сечения 7 - круглого сечения Для изготовления деталей используются прутки круглого или шестигранного сечения. 10 Рис.8.7 Угловые профили и трубы.Рисунок автора. 11 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА И ИХ ШИФРЫ Все технологические процессы при изготовлении деталей корпуса разбиты на 2 группы:   Обработка листовой стали - шифр от 1 до 9 Обработка профильного проката – шифр от 10 до 100 (0) 5.1. Шифры обработки листовой стали Стандартом установлены 9 шифров обработки листовой стали : 1 - предварительная правка листов в исходном состоянии 2 - очистка листовой стали 3 - пассивирование и грунтовка 4 - разметка и маркировка листов 5 - резка листовой стали 6 - тепловая разделка кромок под сварку и снятие ласок 7 - правка деталей после их вырезки 8 - гибка и вытяжка листовых деталей 9 - механическая обработка листовой стали Внутри каждой операции имеется шифр под-операции, определяющий, каким именно способом выполняется та или иная операция. Примеры шифров некоторых под-операций для следующих видов обработки: Шифр операции – 2: Очистка Шифры под-операций:     21 - Дробеметная очистка 22 - Дробеструйная очистка 23 - Химическая очистка 25 - Ручная очистка щетками Шифр операции – 5: Резка листовой стали Шифры под-операций:    51 - газовая резка на машинах 54 - ручная резка 55 - плазменная резка 12  57 - механическая на гильотинных ножницах Шифр операции – 6: Тепловая разделка кромок Шифры под-операций:    61 - на машинах с программным управлением 62 - на машинах с фотоэлектронным управлением 63 - на переносных машинах Шифр оперции – 8: Гибка листовых деталей Шифры под-операций:    81 - гибка в вальцах 82 - гибка на прессе 83 - гибка на станках ЛГС 5.2. Шифры обработки профильной стали Аналогично технологические операции обработки профильного проката разбиты на 9 шифров операций от 10 до 90: 10 - Правка профильного проката в исходном состоянии 20 - Очистка профильного проката 30 - пассивирование и грунтовка профильного проката 40 - разметка и маркировка профильного проката 50 - резка профильного проката 60 - тепловая разделка кромок под сварку 70 - правка деталей из профильного проката 80 - гибка профильного проката 90 - механическая обработка профильного проката 901 - вырубка и проколка отверстий 902 - сверление отверстий Примеры шифров некоторых операций изготовления профильных деталей: Шифр операции – 50: Резка профилей Шифры под-операций:   501 - Газовая автоматическая резка 505 - Механическая резка профилей Шифр операции – 30: Пассивирование и грунтовка профильного проката 13 Шифры под-операций:   Грунтовка в специальных установках 301 Грунтовка кистью 306 5.3. Шифры вспомогательных работ При обработке как листовой, так и профильной стали проводятся вспомогательные работы, имеющие следующие шифры: 0 Вспомогательные работы 01 - изготовление технологической оснастки 02 - изготовление шаблонов и каркасов 03 - погрузочно разгрузочные работы и транспортирование 04 - сортировка и комплектация 05 - прочие 5.4. Пример маршрутно-технологической карты В качестве примера рассмотрим технологические операции для изготовления детали изображенной на рисунке 8.3 ,т.е. криволинейного флора. Перечень операций сведем в маршрутно-технологическую карту, определяющую последовательность и состав операций. Изометрический вид детали приведен на рисунке 8.8. Рис.8.8 Эскиз флора .Рисунок автора. Маршрутно –технологическая карта: Деталь:листовая плоская с вырезом и криволинейными обработанными кромками 14 Шифр детали: 24 Шифр операции Наименование операции Технологическое оборудование 11 Предварительная правка листа Листоправильная многовалковая машина 25 Очистка листа 33 42 Грунтовка листа Разметка по чертежу 56 Плазменная резка 65 Разделка кромок ручным резаком 82 Холодная правка заготовки для устранения местной деформации изгиба Маркировка детали 41 Плита Вертикальный гидропресс Электроискровый карандаш 15 Инструмент Ручная машинка с металлической щеткой Кисть Чертилка, метр, угольник, рулетка, керн, молоток Мобильная установка ручной плазменной резки Установка газокислородной резки 6. КОРПУСООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ЦЕХ СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ В соответствии со сложившейся в судостроительной отрасли практикой изготовлением корпусных деталей в составе судостроительного предприятия занимаются корпусообрабатывающие цеха. Назначение корпусообрабатывающего цеха – изготовление деталей корпуса, комплектование и хранение, передача в сварочно-сборочный цех и непосредственно на стапель. Основные операции , выполняемые в корпусообрабатывающем цехе: 1. Складирование листовой и профильной стали 2. Плазовая разметка 3. Первичная обработка стали (правка, очистка, расконсервация листов и профилей 4. Разметка заготовок деталей 5. Резка деталей (механическая ,тепловая, плазменная, кислородная ) 6. Гибка деталей 7. Строгание кромок 8. Сверление отверстий, зенкование 9. Маркирование деталей и комплектация Основные участки корпусообрабатывающего цеха и их оборудование 1. 2. 3. 4. Заготовительный участок Участок резки листов и профилей Участок гибки листов и профилей Участок комплектации и хранения готовых деталей. Оборудование корпусообрабатывающего цеха 1. 2. 3. 4. 5. Стеллажи хранения листового и профильногго металла Установки очистки (дробеструйные,пескоструйные) Правильные вальцы Машины механической резки (гильотины, дисковые и пресс-ножницы) Установки тепловой резки и строгания кромок стали (плазменные, кислородные) 6. Гибочное оборудование (валковое и роликовое) 7. Прессовое оборудование (прессы гидравлические) 8. Плиты монтажные 9. Крановое оборудование. 10. Вспомогательное оборудование, пневмомагистрали 16 В корпусообрабатывающем цехе выполняют следующие технологические операции:   обработку листовой стали: - предварительную правку, очистку, пассивирование (защита листов от коррозии) и грунтовку, - разметку и маркировку, - резку (газовую, механическую), - разделку кромок под сварку и снятие ласок, - правку деталей после их вырезки, - гибку (холодную и горячую) и вытяжку листовых деталей, - механическую обработку (сверление, зенкование, строжку); обработку профильного проката: - правку (в исходном состоянии), - очистку, пассивирование и грунтовку, - разметку и маркировку, - резку (газовую и механическую), - разделку кромок под сварку, - правку деталей, - гибку (холодную и горячую), - механическую обработку (вырубку отверстий, сверление, зенкование, строжку и разделку кромок). Производственные участки корпусообрабатывающего цеха располагаются в здании, разделенном на несколько пролетов рядами колонн, на которых установлены подкрановые пути для мостовых кранов грузоподъемностью 3—15 т. Каждый из пролетов цеха предназначается для обработки определенной группы деталей, объединенных по однородности операций обработки. Оборудование в пролетах устанавливают с учетом технологической последовательности, чтобы детали в процессе обработки перемещались по возможности в одном направлении. Готовые детали подают на комплектовочный склад, где из них комплектуют узлы и секции. Со склада детали комплектно поступают в сборочно-сварочный цех или на стапель. Склад стали предназначен для хранения запасов листового и профильного проката. Он оборудуется стеллажами для хранения листов и профиля, грузоподъемными кранами, правильными вальцами. На складе устанавливают также специальные агрегаты для очистки листов и профилей от окалины и ржавчины, пассивирования или грунтовки очищенной стали. Современные судострительные предприятия все в большей степени вовлекаются в систему разделения труда и кооперирования, начиная с одной стороны 17 специализироваться на изготовлении определенных компонентов судов для внешних заказчиков, а с другой – передавая существенные объемы работ контрагентам. В последние годы распространение получают региональные центры по предварительной обработке металла, такие как «Centraalstaal» (Нидерланды), Rautaruukki (Финляндия), Staal Bewerking Noord (Нидерланды). Данные центры поставляют судостроительным предприятиям как предварительно обработанный (выправленный и загрунтованный)листовой и профильный прокат, так и готовые корпусные детали, в том числе и гнутые. То есть подобные предприятия по сути выполняют функции корпусообрабатывающих цехов судостроительных заводов, таким образом появляются предпосылки к созданию верфей, не имеющих в своем составе корпусообрабатывающих производств. 18 7. МАРКИРОВКА И КОМПЛЕКТАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ 7.1. Маркировка деталей Маркировка детали состоит в нанесении на деталь условной марки, которая содержит: - номер чертежа - номер детали - номер заказа - другие данные Маркировка в общем случае состоит из основной, дополнительной и вспомогательной марки. Основная маркировка включает номер заказа, секции (блока), чертежа, детали, район установки детали на судне, толщину детали, марку стали. Дополнительная маркировка состоит из указаний по обработке кромок, по гибке и величине припуска, ориентировочных надписей: «Нос», «Корма», «Верх», «Низ», «Правый борт», «Левый борт», «ДП», «Номер шпангоута», положение относительно миделя и основной плоскости. Вспомогательная маркировка содержит все другие указания, например «Вырез сделать при сборке». Основную и дополнительную маркировку производят кернером и масляной краской, вспомогательную – масляной краской. Содержание основной маркировки устанавливает технологическая служба предприятия. На крупных деталях основную марку наносят у короткой стороны детали, около ориентирующей надписи «Нос», если детали располагают в судовых конструкциях горизонтально; около надписи «Нос» или «Низ» — на вертикально располагаемых деталях и в районе надписи «Низ» — на деталях поперечных переборок и выгородок. На мелких деталях место расположения основной марки определяют формой и размерами деталей. Маркировка в общем случае может быть произведена двумя способами: - навешиванием ярлыка, бирки - прямым способом (то есть, маркировка наносится непосредственно на деталь). Существуют следующие виды прямого маркирования металлических деталей: 19 - ударный с помощью клейм - электрографический - электроискровой - химический - капельный - лазерный. В судостроении наибольшее распространение имеют: - ударный способ - электроискровой - каплеструйный способ - лазерный (при изготовлении алюминиевых деталей) Рис.8.9. Деталь флора с нанесенной маркировкой и отметками. Источник (4). 20 Рис.8.10 Пример маркировки кницы.Рисунок автора. 1. Ударная маркировка Маркировку можно наносить вручную с применением кернеров, а также пневматическими кернерами, повышающими производительность труда. Принцип действия пневматического кернера такой же, как и любого пневматического инструмента ударного действия. Подача сжатого воздуха к кернеру осуществляется от заводской воздушной магистрали шлангами. Для автоматизации процесса маркировки деталей на поточных линиях газовой вырезки созданы разметочно-маркировочные машины с программным управлением. 2. Электроискровая маркировка Маркировка электроискровым карандашом является разновидностью электроэрозионного способа обработки металла. Этот способ эффективен при потребностях в несложной и оперативной маркировке, и является недорогой альтернативой лазерному и электрохимическому способам нанесения изображения на металл. Полученное изображение может быть удалено только шлифованием. Изображение создается за счет возникновения электроискрового разряда между электродом и маркируемой деталью, при котором происходит частичное расплавление поверхности металла. При этом оператор, передвигая вручную держатель 21 со встроенным вольфрамовым электродом, оставляет заметный электроэрозионный след на поверхности детали. Этот способ также подходит для маркировки инструмента, тонких металлических поверхностей, которые невозможно маркировать традиционным ударным способом. Рис.8.11 Ручная установка для маркирования электроискровым карандашом. Источник : http://www.lazermaster.ru/oborudovanie-dlja-promyshlennoj-markirovki/ehlektroehrozionnye-apparaty/ehlektroiskrovojkarandash-ehlektroiskrovoj-marker/ 3. Каплеструйная маркировка Каплеструйный способ маркирования заключается в перенесении на поверхность металла изображений и знаков с посмощью специальных чернил.Каплеструйная маркировка не влияет на структуру поверхности, не меняет и не разъедает ее, при этом не происходят процессы ржавления и окисления. Рис.8.12 Маркировка на металлических деталях, нанесенная каплеструйным способом. Источник: http://spack.ru/struynaya-markirovka/ Каплеструйная маркировка наносится специальным принтером, результатом процесса является четкая, хорошо читаемая маркировка, каждый элемент которой обособлен и хорошо проработан. Каплеструйная маркировка металла может наноситься на железо, анодированный алюминий, нержавеющую сталь, латунь и другие виды металлов 22 Рис.8.13 Каплеструйный принтер. Источник :http://www.indevel.ru/oborudovanie/melkosimvolnye 4. Лазерная маркировка Лазерная гравировка и маркировка – это метод получения любого изображения на поверхности материала при воздействии лазерного излучения. По сравнению с другими известными на сегодняшний день методами нанесения изображения на поверхность, лазерная обработка материала имеет целый ряд преимуществ:  долговечность, эстетичность, любая сложность изображения;  получение изображения с очень высокой разрешающей способностью;  бесконтактный метод нанесении - износ и повреждения изделия отсутствуют;  практически полное отсутствие нагрева в процессе гравировки;  возможность нанесения текстов или рисунков на предметы любой конфигурации. Сфокусированный луч с высокой плотностью лазерного излучения осуществляет локальный нагрев материала, что приводит к испарению материала или изменению его цвета в месте маркировки или гравировки. Таким образом, возникает определенный рельеф на поверхности материала, глубина которого зависит от времени обработки и мощности лазера. 23 Рис 8.14 Примеры лазерной маркировки. Источник : http://www.newlaser.ru/dot-marking/sample.php 7.2. Комплектация деталей Заключительной операцией технологического процесса изготовления корпусных деталей является группирование их в комплекты по узлам ,секциям,блокам и заказам Комплектация выполняется по маркировке деталей,которую наносят вручную во время выполнения соответствующих операций либо автоматически в составе гибких автоматизированных систем по управляющим программам с помощью компьютера. 24 Современное судостроительное предприятие обычно имеет программное обеспечение, позволяющее отслеживать весь технологический процесс от получения заготовки до наличия на складе готовых деталей и их последующего движения. Такие программы носят узко -прикладной характер, чаще всего адаптированы к особенностям и технологическим возможностям конкретного производителя и разрабатываются индивидуально для предприятия. В качестве примера рассмотрим комплектацию деталями и маркировки узла судового фундамента под бойлер. Рассматриваемый в качестве примера узел представляет сварную конструкцию, которая в свою очередь состоит из узлов и деталей. Проектом предусмотрено изготовление 3-х фундаментов, которые будут установлены в машинном отделении судна. Рис. 8.15. Узел фундамента бойлера в сборе. Изометрический вид. Рисунок автора 25 Рис.8.16 Узел фундамента бойлера. Разнесенный вид. Рисунок автора. Приведенный на рисунке фундамент бойлера состоит из двух узлов : 1 - верхнее основание в сборе 2 - нижнее основание в сборе Узлы состоят из деталей, соединенных сваркой. Кроме того в состав фундамента входят сборочные детали - кницы поз. 3, 4, 5, 6. Составим образец комплектовочной ведомости узла. № заказа : 123 Наименование технологического комплекта: Фундамент под бойлер Маркировка узла: 123-1177-хх № сборочного чертежа узла: DP-TN-1177Ass № чертежа расположения : Чертеж общего расположения механизмов и оборудования в машинном-отделении 123-000-000Ass Поз.17 Секция* - 15-1 Поз Узел 1 1.1 Деталь Верхнее основание Плита № чертежа Кол.на комплект DP-TN1177.02Ass 1 DP-TN-1177.02.1 1 26 Кол. Вес на кг заказ 3 69 3 36 Марка 01 1.2 2 2.1 Платик Нижнее основание DP-TN-1177.02.2 DP-TN1177.01Ass DP-TN1177.01.01 DP-TN1177.01.02 DP-TN1177.01.03 Передняя стенка 2.2 Задняя стенка 2.3 Боковое основание ЛБ 2.4 Боковое DP-TNоснование 1177.01.04 ПрБ 3 Кница DP-TN-1177.03 4 Кница DP-TN-1177.04 5 Бракета DP-TN-1177.05 6 Бракета DP-TN-1177.06 Примечание *-узел монтируется в указанную секцию 8 1 24 3 33 76 02 1 3 18 03 1 3 18 04 1 3 15 05 1 3 15 06 5 2 2 5 15 6 6 15 3 3,5 5 5,5 07 08 09 10 Пример маркировки деталей фундамента: Плита 123-1177-01 Платик 123-1177-02 Передняя стенка 123-1177-03 и т.д.... Общий вид марок нанесенных на детали комплекта : Рис. 8.17 Пример маркировки деталей фундамента: кницы и плиты в сборе. Рис.автора 27 Детали комплектуются на складе корпусообрабатывающего цеха после их изготовления и передаются согласно нарядам в сварочно-сборочный цех на сборку. Пример маркировки узла проницаемого флора с подкреплениями приведен на рис. 8.18. Рис.8.18 Узел флора с подкреплениями и маркировкой. Рисунок автора 28 8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРОСТЫХ ДЕТАЛЕЙ ПО ЧЕРТЕЖАМ И ЭСКИЗАМ. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА По предложенным х чертежам деталей судового корпуса - установить двузначный шифр детали - заполнить маршрутно-технологическую карту изготовления детали, используя таблицу шифров технологических операций. В качестве примера использовать маршрутно-технологическую карту ,приведенную в п.4 и нижеприведенный шаблон: Наименование детали :_______________________ № чертежа_______________________________ Материал /Заготовка______________________________ Определение и шифр детали по стандарту :_________________ Маршрутно-технологическая карта изготовления детали (образец): Шифр операции 1 Наименование операции Предварительная правка Оборудование Инструмент Листоправильная машина В качестве эскизов для практической работы использовать чертежи с номерами : DP-TN-8_16_Part 1, DP-TN-8_16_Part 2, DP-TN-8_16_Part 3. 29 30 31 32 9. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ КОРПУСА СУДНА Одним из основных условий безопасного выполнения работ по обработке металла является исправность оборудования, приспособлений, оснастки и инструмента. Приступая к работе на станке, прессе, вальцах или другом оборудовании, рабочий должен знать правила его эксплуатации, обслуживания и техники безопасности. До начала работы необходимо проверить исправность станка, пресса и другого оборудования, а также приспособлений к ним, наличие и исправность ограждений, электрооборудования и освещения. Особо следует обратить внимание на исправное действие пускового устройства, не допускать его самовключения. Запрещается: выполнять работы на станках, прессах и другом оборудовании цеха, не предусмотренные их паспортными характеристиками. Все ручные операции у станков, прессов, вальцов и другого оборудования могут выполняться только после их полной остановки. 10. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ Легкие сплавы имеют некоторые особенности в их технологической обработке: резке, гибке, штамповке, прессовании – по сравнению со сталями. Резка листов и профилей из легких сплавов бывает газоэлектрической и механической. Газоэлектрическую резку выполняют вручную — на установках ЭДР-60, РДМ-1—60 и ЭДР-60 (переносная с машинным резаком), а также на стационарной газорезательной машине СГУ, оборудованной устройством для дуговой резки. Электродами при резке служат прутки из лантанированного вольфрама марки ВЛ (вольфрам с присадкой окиси лантана). При резке в среде аргона (или аргона с водородом) можно применять только вольфрамовые прутки. При помощи газоэлектрической резки можно выполнять разделку кромок деталей толщиной более 12 мм под сварку. Механическую резку листов и плит из алюминиевых сплавов делят на прямолинейную и криволинейную. Для первой используют гильотинные ножницы, пресс-ножницы, дисковые и ленточные пилы; для второй — копировально-фрезерные станки, роликовые, вибрационные ножницы и пресс-ножницы. Резку по криволинейным кромкам листового материала толщиной до 10 мм и вырезку в нем отверстий производят на стационарных вибрационных ножницах Н-535 или на копировальнофрезерном станке СТФ-1М. Тонкие листы (до 3 мм) разрезают по прямым и кривым 33 линиям пневматическими ножницами-кусачками ПНК-3. Профили режут дисковыми и ленточными пилами, на пресс-ножницах, отрезных или ножовочных станках, под прессами в штампах. Гибку листового и профильного материала выполняют в холодном и горячем состоянии. Холодную гибку осуществляют в вальцах, штампах под прессами, на фланцегибочных и листогибочных (МС) станках или выколоточными молотками, при этом к состоянию поверхностей оборудования и приспособлений, применяемых при гибке алюминиевых сплавов, предъявляют особенно жесткие требования. На рабочей поверхности валков не должно быть местных выработок и забоин; перед гибкой валки тщательно осматривают, протирают ветошью. Небольшие детали и короткие фланцы гнут обычным ручным способом в тисках или на каркасе, изготовленном из профильной стали; доводку деталей толщиной до 4 мм выполняют на деревянных столах или тумбах молотками (киянками) из легкого сплава или твердой резины. Минимальные радиусы гибки профилей зависят от формы профиля, высоты стенки и направления изгиба. Горячую гибку листов и профилей из алюминиевых сплавов выполняют лишь тогда, когда очень сложную форму изгиба невозможно получить холодной гибкой. Заготовку нагревают в электропечах, имеющих приборы для контроля температуры. Температура нагрева деталей для гибки не должна превышать 480° С; продолжительность выдержки деталей при этой температуре зависит от их толщины. Заканчивать гибку необходимо при температуре не ниже 250° С. Детали из сплавов марок АМг5, АМг6 и АМг61 после горячей гибки должны быть подвергнуты отжигу, режим которого назначают в зависимости от марки сплава. При температуре отжига деталь выдерживают в течение 30—45 мин. Штамповка алюминиевых сплавов в основном не отличается от штамповки стали и может выполняться на аналогичном оборудовании вместе с вырубкой, вытяжкой и отбортовкой, которые производятся в обычных штампах на эксцентриковых, фрикционных и кривошипных прессах. Прессование / выдавливание — экономичный способ изготовления деталей, имеющих небольшую толщину, на автоматическом или полуавтоматическом оборудовании. Детали формируются по патрону (модели) под действием давления, прикладываемого к вращаемой заготовке. Патроны делают из дерева твердой породы, алюминиевых сплавов или мягкой стали (при массовом производстве). Прессование алюминиевых сплавов выполняют в холодном состоянии. В результате изменяются механические свойства сплавов: твердость и прочность повышаются, а относительное удлинение, ударная вязкость и коррозионная стойкость понижаются, так 34 как получается наклеп; для восстановления кристаллической структуры, утраченной в связи с наклепом, применяют отжиг, в процессе которого происходит рекристаллизация. В процессе прессования в контейнер пресса закладывают заготовку из алюминиевого сплава и при ходе поршня пресса металл выдавливается пресс-гибкой через матрицу. Форма поперечного сечения прессованных элементов (профилей или панелей) зависит от формы отверстия в матрице и практически может быть любой. Сверление, зенкование, строгание и фрезерование деталей из алюминиевых сплавов производят на специально оборудованных участках, отделенных от участков обработки тяжелых металлов, чтобы не смешивать стружку. Режущим инструментом при штучной обработке деталей служат стандартные сверла и зенкеры, применяемые при обработке стали. Обычные сверла применяют при сверлении отверстий в деталях толщиной до 20 мм. Строгание и фрезерование выполняют на обычных станках режущим инструментом, применяемым при обработке стали. Особенности клепки корпусов из легких сплавов. Клепку деталей из алюминиевых сплавов производят алюминиевыми заклепками диаметром до 16 мм в холодном состоянии. Диаметр заклепочных отверстий должен немного превышать диаметр заклепок, чтобы не было зазоров между стержнем заклепки и листом. Клепку производят пневматическими клепальными молотками обратным способом, когда со стороны закладной головки производят удары молотком, а со стороны замыкающей головки ставят поддержку. Защита алюминиевых сплавов от коррозии Наиболее эффективным и надежным способом защиты алюминиевых сплавов является химическое и электрохимическое (основной способ) оксидирование. При этом на поверхностях листов или профилях образуются большой плотности окисные (оксидные) пленки, предохраняющие металл от коррозии. Химическое содержание, толщина и свойства окисных пленок зависят от состава и свойств оксидируемого металла, состава оксидирующей среды и других условий. Оксидированию предшествуют подготовительные операции: удаление консервирующей смазки и краски, химическое обезжиривание, промывка деталей в горячей и холодной воде, осветление (раствором едкого натрия или серной кислоты) и повторная промывка. При электрохимическом оксидировании (анодировании) металл помещают в электролитную ванну постоянного или переменного тока, содержащую раствор серной кислоты три температуре 13—25° С; деталь выдерживают 30—40 мин, после чего ее вынимают и промывают холодной водой, уплотняющей окисную пленку. В целях предохранения конструкций от коррозии применяют лакокрасочные покрытия 35 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ 1. Какие из перечисленных элементов являются деталями: а - кница с вырезом и фланцем б - кница без выреза с приваренным пояском в - кница с вырезом и приваренным пояском г - кница с вырезом без фланца и без пояска. 2. По каким признакам классифицируют детали в группы ? а - по размерам и форме кромок, б - по размерам и наличию вырезов в - по размерам и обработке кромок. 3. К какому виду проката относится стальной лист толщиной 3 мм? а - тонколистовая сталь б - толстолистовая сталь 4. К какому виду проката относится стальной лист толщиной 5 мм ? а - тонколистовая сталь б - толстолистовая сталь 5. Какие из перечисленных элементов относятся к профильному прокату: а - труба 76х2.5 б - рифленый лист S4 в - полособульбовая сталь номер 10 г - профиль оцинкованный для установки листов из гипсокартона 76 мм д - рельсы для укладки трамвайных путей е - оцинкованная жесть 0,8 мм ж - уголок алюминиевый з - нержавеющая квадратная труба 32х32х3,0 6. К какой группе а- 1-9 или б- 10-100 относятся следующие технологические операции изготовления деталей корпуса: 1. вырезка заготовок фланцев трубопроводов из листа 2. изгиб стального уголка 45х45 3. рубка на гильотине листа на полосы шириной 50 мм 4. очистка щетками заготовки обшивки двойного дна 5. сверление отверстий в стенке швеллера номер 10 6. гибка на кромкогибочном станке жести 36 7. отрезка на комбинированных ножницах кусков уголка длиной 250 мм 8. надпись маркером на заготовке бракеты флора «левый борт» 9. кернение линии шпангоута на заготовке стрингера днищевого высокого набора. 7. Какие из перечисленных ниже корпусных элементов изготавливаются в корпусообрабатывающем цехе судостроительного завода : а - гнутый лист обшивки скулы б - сварная тавровая балка в - бракета с вырезом и криволинейными кромками с фланцем г - кница с приварным пояском 8. Назовите способы и виды маркирования металлических деталей . 9. По какому главному признаку комплектуют детали в корпусообрабатывающем цехе: -по размерам, -по цвету, -по принадлежности к комплекту, -по наличию кромок, -по весу. 10. Какой из видов защитных покрытий применяется для алюминиевых деталей: а - цинкование б - травление в - оксидирование г - азотирование . 37 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Нижеприведенный материал является дополнительным и может быть изучен факультативно . 1. Штамповка деталей Штамповка — процесс изготовления деталей под прессом с помощью специальных штампов, которые придают деталям соответствующую форму. Штамповка производится на эксцентриковых, кривошипных, фрикционных и гидравлических прессах; бывает объемная, плоская, холодная и горячая штамповка. Штампы изготовляют с большой точностью и только для детали одного размера. При объемной штамповке происходит изменение формы и размеров заготовки во всех трех направлениях. Наиболее распространена плоская штамповка (фланцев для труб судовой вентиляции, книц и др.); отштампованные детали получают точными и не обрабатывают на металлорежущих станках. В холодном состоянии штампуют детали небольших размеров и кривизны, при гибке которых не требуется большой посадки и вытяжки металла (скобы и подвески, имеющие различный характер изгиба в одной плоскости, двери и крышки люков с отогнутыми фланцами и гофрами по полотнищу и др.). Горячей штамповкой изготовляют детали, требующие глубокой вытяжки или большой посадки металла. Нагретую деталь укладывают в матрицу, совмещая осевые линии на заготовке с центрами матрицы. Затем включают пресс и нажимают пуансоном на заготовку, прижимая ее к матрице по всей поверхности. Плотно прилегая к поверхности матрицы и пуансона, заготовка приобретает их форму и сохраняет ее после поднятия пуансона. Затем деталь вынимают из штампа и проверяют погибь по шаблону и каркасу. При необходимости производят подправку и подгонку до заданной кривизны вручную, ударами кувалды через гладилку. Новым современным процессом изготовления гнутых деталей любой толщины является штамповка взрывом. Принцип гидровзрывной штамповки заключается в том, что энергия взрыва, действуя на заготовку, прижимает ее к матрице, определяющей форму детали. Для проведения гидровзрывной штамповки матрицу с уложенной на ней заготовкой и заряд взрывчатого вещества помещают в бассейн, заполненный водой. С .помощью электродетонатора вызывают взрыв заряда, который сопровождается мгновенным выделением газов, сжимающих слой воды до высокого давления. Под действием ударной волны заготовка прилегает к рабочей поверхности матриц и получает необходимую форму. При штамповке деталей особо сложной формы обычно 38 делают несколько переходов. Глубокие днища штампуют в 2—3 перехода (последних калибровочных). Окончательную проверку изделия производят шаблоном или каркасом. Puc. 8.19. Перфорированная деталь, полученная методом штамповки из листа. Фото автора. 2. Разделка кромок под сварку и снятие ласок Разделку кромок под сварку способом тепловой резки выполняют при вырезке деталей на стационарных машинах и наличии на этих машинах поворотных многорезаковых блоков. При отсутствии на стационарных машинах необходимой оснастки (поворотных многорезаковых блоков) разделку кромок выполняют с помощью переносных машин. Ручную разделку кромок деталей производят на конструкциях в тех случаях, когда невозможно произвести машинную газовую резку кромок. Для V- и Х-образной разделки прямолинейных кромок ручным способом вдоль разметки линии реза укладывают упорный угольник краями полок на разрезаемый лист. В процессе разделки головка резака должна опираться на кромку наклонной плоскости полки угольника, что позволяет устранить колебание резака и улучшить качество фаски. 39 Подготовку кромок стыкуемых деталей разных толщин в случае необходимости снятия ласок производят переносной газорезательной машиной, оснащенной специальной переходной колодкой, предназначенной для переноса оси поворота резака на необходимое расстояние вниз от рейки машины. Вместо переходной колодки в отдельных случаях используют специально изготовленный Г-образный резак. 40 Тема 9 Деформация металла и методы ее устранения ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ................................................................................................................................... 2 1. Общие сведения о напряжениях и деформациях ............................................................. 2 1.1 Определение напряжений и деформаций ................................................................... 2 1.2 Классификация сварочных напряжений ....................................................................... 6 2. Причины возникновения сварочных деформаций ........................................................... 7 2.1 Неравномерность температурного поля при сварке .................................................. 7 2.2 Литейная усадка .............................................................................................................. 9 2.3 Напряжения от структурных превращений в металле .............................................. 10 3. Общие и местные деформации металлоконструкций судна ......................................... 11 3.1 Местные деформации судовых металлоконструкций судна ................................... 11 3.1.1 Числовые и геометрические характеристики сварочных деформаций, методы контроля сварочных деформаций ................................................................................. 16 3.1.2 Допускаемые значения местных и общих деформаций при строительстве корпуса судна .................................................................................................................. 18 3.1.3 Мероприятия по уменьшению, компенсации и исправлению местных деформаций металлоконструкций судна ..................................................................... 20 3.2 Общие деформации металлоконструкций судна ..................................................... 24 3.2.1 Нормы общих деформаций сварных корпусных конструкций ......................... 26 3.2.2 Меры предотвращения общих деформаций металлоконструкций судна ....... 26 4. Методы правки ................................................................................................................... 30 4.1 Определения ................................................................................................................. 30 4.2 Методы правки металлоконструкций судна .............................................................. 30 4.3 Общие технические требования к правке ................................................................. 32 4.4 Правка конструкций с местными деформациями ..................................................... 35 4.5 Правка конструкций с общими деформациями ........................................................ 39 4.5.1 Правка сварных балок ........................................................................................... 39 4.5.2 Правка фундаментов.............................................................................................. 42 4.5.3 Правка секций ........................................................................................................ 42 4.5.4 Правка эллиптичности цилиндрических конструкций ....................................... 44 1 5. Инструмент и приспособления, используемые при правке деталей и узлов корпуса судна ........................................................................................................................................ 46 Практическая работа .............................................................................................................. 49 Контрольные вопросы по теме ............................................................................................. 50 ВВЕДЕНИЕ Сварочные процессы в металле протекают в условиях быстрого изменения температур – от температуры окружающего воздуха до температуры плавления металла. Процессы нагрева и охлаждения металла при сварке определяются воздействием концентрированных источников тепла – электрической дуги или газового пламени, и условиями отвода тепла от зоны сварки. В результате неравномерного нагрева и охлаждения металла в зоне сварки, а также жесткости сварного соединения в сварных конструкциях возникают напряжения и деформации. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАПРЯЖЕНИЯХ И ДЕФОРМАЦИЯХ 1.1 Определение напряжений и деформаций Напряжением называют силу, отнесенную к единице площади сечения тела: σ = Р/F где σ -напряжение, P-приложенная к телу сила, F-площадь сечения. По виду приложения различают: -внешние силы, приложенные к телу извне и соответствующие им внешние напряжения -внутренние силы , возникающие от суммирования внутренних, собственных напряжений, возникающих в теле при отсутствии внешних сил. В зависимости от направления приложенных сил различают напряжения: 2 -сжатия, -растяжения -изгиба -кручения -среза. Деформацией называют изменение размеров или формы тела под действием приложенных к нему сил либо происходящих в теле внутренних фазовых либо физикохимических процессов (структурных изменений, фазовых изменений нагреваохлаждения и др.) Физически деформация (от лат. deformatio — «искажение») — это изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение. Деформация тела тесно связана с его физическими свойствами. Большинство металлов, применяемых в судостроении, обладают свойством упругости, т.е.детали, выполненные из металлов, под действием приложенных сил деформируются, но после удаления внешних сил могут либо восстановить, либо не восстановить свою первоначальную форму. С позиций межатомного строения атомы металлов определенным образом взаимно ориентированы, т.е. центры атомов находятся в узлах воображаемой (кристаллической) решетки . Кристаллическая решетка уравновешена силами межатомного притяжения и отталкивания и в нормальных условиях определяет размеры тел. В случае приложения внешней или внутренней нагрузки/напряжений произойдет изменение межатомных расстояний и деформирование решетки. На практике наиболее опасными являются растягивающие и касательные напряжения, поскольку они, при достижении определенных максимальных значений могут привести к потере сил межатомного притяжения и , как следствие, к разрушению тела. Деформации разделяют на обратимые (упругие) и остаточные (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые, остаточные- — остаются. Схема упругой деформации кристаллической решетки приведена на рис. 9.1. Как видно из приведенной схемы, в случае приложения нагрузки происходит деформирование решетки и увеличение межатомного расстояния.Соответственно изменяются линейные 3 размеры тела. После прекращения действия (снятия) растягивающей нагрузки вследствие упругости материала восстанавливается полностью межатомное расстояние и как следствие размеры тела. Рис.9.1 Схема упругого деформирования металлической кристаллической решетки. Рисунок автора. Зависимость между упругой деформацией ε и напряжением σ выражается законом Гука: σ = Е * ε, где Е — модуль упругости. В случае, если нагрузка на тело и соответственно напряжения превысят некоторое значение межатомное расстояние увеличится более чем на 50% и деформации перейдут порог обратимости, новые размеры останутся неизменными и после прекращения действия напряжения. Возникающие при этом деформации являются остаточными или пластическими. Схема ниже иллюстрирует в упрощенном виде механизм возникновения остаточных деформаций в металлах. 4 Рис.9.2. Схема пластического деформирования кристаллической решетки и образования остаточной деформации. Рисунок автора. На практике при пластическом деформировании одна часть кристалла перемещается по отношению к другой под действием касательных напряжений. При этом решетка претерпевает сдвиг. При снятии нагрузок сдвиг остается, т.е. происходит пластическая деформация. Рис.9.3 Схема пластической деформации и вязкого разрушения под действием касательных напряжений. Рисунок автора. 5 1.2 Классификация сварочных напряжений Сварочные напряжения классифицируются по ряду признаков: КЛАССИФИКАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ По причине возникновения Тепловые Структурные По времени существования Временные Остаточные По направлению Продольные Поперечные Рис.9.4 Классификация напряжений По причине происхождения напряжения бывают: -тепловые - вызываемые неравномерным распределением температур при сварке) -структурные - вызванные структурными превращениями в околошовной зоне. По времени существования напряжений бывают: -временные, -остаточные. По направлению действия напряжения бывают: -продольные - направленные параллельно оси сварного шва -поперечные - направленные перпендикулярно направлению шва Сварочные напряжения при рациональном проектировании и рациональной технологии изготовления являются фактором второстепенной важности, а большее значение для прочности конструкции имеют сварочные деформации. 6 2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СВАРОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ Деформации возникающие в металлических деталях сварных конструкций, в том числе и сварных конструкций судового корпуса (узлы, секции и блок-секции судна), вследствие сварки как способа соединения этих деталей называют сварочными деформациями. Основными причинами возникновения собственных напряжений и остаточных деформаций в сварных соединениях и конструкциях являются : -неравномерное распределение тепла при сварке -литейная усадка -структурные и фазовые превращения в затвердевающем расплаве при охлаждении. Причины сварочных напряжений и деформаций Неравномерность нагрева металла Литейная усадка металла шва Структурные превращения Рис.9.5 Причины сварочных деформаций. 2.1 Неравномерность температурного поля при сварке Рассмотрим случай, когда лист металла длиной Lo нагревается равномерно по всей ширине –участки 1, 2 и 3 и длине (например в печи) до температуры Т. Очевидно ,что при нагревании геометрические характеристики тела вследствие термического удлинения увеличатся .В общем случае увеличатся длина ,ширина и толщина,однако для упрощения рассмотрим удлинение нагретого тела только по длине,как наибольшее из упомянутых троих. При нагревании тело свободно удлинится на величину ∆L и длина равномерно нагретого тела («горячая» длина) будет равна LT=Lo+∆L 7 При свободном остывании до начальной температуры,длина снова уменьшится до начальной Lo . Соответственно отсутствуют предпосылки для появления каких либо внутренних напряжений. Рис.9.6 Схема нагревания металлического свободно деформируемого тела. Рис.автора В реальности при сварке происходит интенсивный местный нагрев зоны сварочного шва, при этом большая часть изделия (листа ,балки) остается ненагретой, холодной. Холодные, ненагретые участки являются сплошными частями одного тела и препятствуют свободному удлинению и укорочению нагретого и затем остывающего сварочного шва. Рассмотрим механизм нагрева и охлаждения участка длинного листа с нагретой до температуры плавления металла центральной частью 1. Очевидно что части листа 2 и 3 будут оставаться в процессе сварки условно холодными . При нагреве до температуры Т , такой же как и в предыдущем случае металл в зоне 1 будет стремиться расшириться на величину ∆L до длины LT. Однако холодные зоны 2 и 3 будут препятствовать этому удлинению и в итоге при достижении температуры T конечная длина нагретой детали LT1 будет значительно меньше чем длина LT в предыдущем примере. Величина деформации будет пропорциональна распределению температур:в центральной наиболее нагретой части-максимальная,в 8 холодной-минимальна.На схеме такая неравномерность условно показана косой линией. Кроме того в нагретом теле возникнут внутренние собственные напряжения : -участок 1 будет сжат напряжением σсж -участки 2 и 3 будут испытывать напряжения растяжения. σраст Рис.9.7 Нагрев и остывание со свободной усадкой. Рисунок автора. При остывании листа его длина снова уменьшится до величины Lo, и в условиях свободной усадки для разгрузки внутренних напряжений конечная длина станет L1 несколько меньше чем Lo, т.е. в детали появится остаточная деформация ∆Lсв. В реальности происходит общее укорочение шва и образование волнистости по краю листа . При сварке температурные напряжения в зоне сварного соединения достигают предела текучести. В зоне шва появляются пластические деформации укорочения в результате чего после охлаждения возникают остаточные деформации во всей конструкции. 2.2 Литейная усадка При охлаждении и затвердевании жидкого металла, образующего при сварке сварную ванночку, происходит его усадка, т.е. уменьшается объем металла ванны и рост его плотности. Поскольку металл шва неразрывно связан с основным металлом, остающимся в неизменном объеме и противодействующим этой усадке, в сварном соединении возникают внутренние напряжения. 9 При сварке происходит продольная и поперечная усадка расплавленного металла, в результате чего в шве образуются продольные и поперечные внутренние напряжения, вызывающие деформации сварных соединений. За счет продольной усадки возникает деформация изделий в продольном направлении относительно оси шва,а поперечная , как правило, вызывает угловые деформации. 2.3 Напряжения от структурных превращений в металле Наряду с термическими напряжениями при сварке могут возникнуть напряжения, обусловленные превращениями и изменениями структуры основного металла, нагревшегося выше критических температур. Возникновение структурных напряжений вероятно у легированных сталей,склонных к закалке. Растягивающие напряжения от структурных напряжений вызывают дополнительное увеличение деформаций, которые в межпластичных сплавах могут привести к образованию трещин. Поэтому при сварке закаливающихся сталей должен разрабатываться специальный технологический процесс, уменьшающий образование структурных напряжений. Сварочные деформации обычно характеризуются прогибом элементов, углами поворота, укорочениями, выходом точек тела из плоскости равновесия. В связи с тем , что сварочные деформации являются следствием нескольких процессов деформации они обычно являются сложной комбинацией различных типов. Геометрически сварочные деформации представляют собой сложные изгибы листов или балок в поперечном и/или продольном сечениях,имеющие различную форму – волнообразную, отогнутую, скрученную и т.п. Однако, несмотря на большое разнообразие сварочных деформаций, при определенном упрощении все деформации могут быть представлены как укорочение и соответственно удлинение разных слоев волокон металла по его толщине. 10 3. ОБЩИЕ И МЕСТНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ СУДНА В общем случае при сварке возникают три типа остаточных деформаций : -параллельно оси шва – продольное укорочение сварного соединения -перпендикулярно оси шва – поперечное укорочение сварного соединения -угловые деформации – неравномерные поперечные укорочения по толщине свариваемых элементов. Это укорочение сварных соединений вызывает общие и местные сварочные деформации конструкций. 3.1 Местные деформации судовых металлоконструкций судна Местные деформации конструкции представляют собой изменение формы ее отдельных элементов и являются следствием неравномерногго укорочения сварных соединений по сечению конструкции. Неравномерный нагрев свариваемых листов по толщине вызывает неравномерные по величине пластические деформации сжатия верхних и нижних волокон металла листов. Результатом этого являются неравномерные остаточные укорочения верхних и нижних волокон металла при остывании , что приводит к изгибу, т.е. к образованию угловых деформаций. МЕСТНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ Бухтины Волнистость полотнища Волнистость свободных кромок Ребристость Домики по стыкам Перекос набора Рис.9.8 Виды местных деформаций . Рассмотрим более подробно с иллюстрациями приведенные в схеме виды местных деформаций. 11 -Одиночные или групповые бухтины обшивки, волнистость или бухтинность полотнища (вследствие сжатия вызываемого продольным укорочением стыковых сварных соединений) Рис.9.9 Листы обшивки до сварки и волнистость стыков после сварки.Рисунок автора. - Волнистость полотнища (вследствие сжатия вызываемого продольным укорочением тавровых сварных соединений-приварка набора) Рис.9.10 Состояние листа перед установкой набора и после приварки набора. Рисунок автора. Рис.9.11 Волнистость полотнища вследствие приварки ребер набора.Рисунок автора. 12 - Волнистость части полотнища, вызываемая неравномерным поперечным укорочением по длине сварных соединений , например, волнистость кромок при недоваренных концах набора ,(при наборе не доходящем до кромок) - так называемая волнистость свободных кромок. Рис.9.12 Волнистость свободных кромок.Рисунок автора. Ребристость полотнища, вызываемая угловыми деформациями швов приварки набора Рис.9.13 Пример ребристости полотнища.Рисунок автора. Домики(изломы) по концам стыков и пазов полотнища ,вызываемымые продольным и неравномерным поперечным укорочением стыковых соединений. 13 Рис.9.14. Домики (изломы ) листов по концам стыков.Рисунок автора. Домик Рис.9.15 Образование домика при сварке полотнищ.Фото автора. -Перекос набора в виде искажений углов наклона набора к полотнищу или углов между пояском и стенкой набора,вызываемый сваркой тавровых соединений с одной стороны и неодновременной сваркой тавровых соединений с двух сторон стенки. 14 Рис.9.16 Перекос набора при приварке к полотнищу .Рисунок автора. Рис.9.17 Перекос пояска относительно стенки тавровой балки .Рисунок автора. Эллиптичность и изгиб пазов цилиндрических и конических обечаек , вызываемые продольным и поперечным укорочением пазовых сварных соединений. Рис.9.18 Схема образования эллиптичности паза цилиндрической обечайки .Рисунок автора. 15 3.1.1 Числовые и геометрические характеристики сварочных деформаций, методы контроля сварочных деформаций В геометрическом смысле местные деформации представляют собой отклонения формы и размеров корпусных конструкций на отдельных участках от заданных чертежом. Нормируемыми параметрами местных деформаций в судостроении принято считать : -максимальную величину стрелки прогиба -величину перекоса t f в измеряемом сечении . Основные параметры измеряются на базовом размере b под которым понимают длину участка поверхности,на которой производится измерение величины стрелки прогиба или перекоса. Методы контроля местных деформаций. Измерение местных деформаций корпусных конструкций должны производиться после остывания всех конструкций до температуры окружающего воздуха и в освобожденном от закрепления состоянии. Способы измерений параметров местных деформаций . Максимальная стрелка прогиба определяется : -в случае деформации обшивки между набором-наибольшее расстояние между реальной и номинальной поверхностями,измеренное с помощью линейки или бухтиномера Рис.9.19 Схема замера максимальной стрелки прогиба обшивки.Рисунок автора. 16 f Рис. 9.20 .Измерение волнистости на объекте металлической линейкой.Фото автора -для обшивки криволинейной формы стрелка прогиба определяется путем измерения максимального или минимального зазора между шаблоном и реальной поверхностью. Шаблон должен устанавливаться на расстоянии а от теоретического обвода. Стрелка прогиба f при этом способе определяется по формуле: f= Vmax/min –a где Vmax/min – максимальный или минимальный зазор между шаблоном и реальной поверхностью, мм а - расстояние между шаблоном и реальной поверхностью в местах притыкания набора к обшивке, мм 17 Рис.9.21 Измерение стрелки прогиба с помощью криволинейного шаблона. Рисунок автора. -для определения перекоса между стенкой набора и обшивкой или пояском и стенкой набора измерения производят с помощью угломера или малки. Рис.9.22 Измерение перекосов набора. Рисунок автора. 3.1.2 Допускаемые значения местных и общих деформаций при строительстве корпуса судна Местные деформации конструкций нормируются отраслевыми и международными стандартами, а также в ряде случаев требованиями классификационных обществ. 18 Так, отраслевым стандартом установлены допустимые нормы стрелок прогиба для волнистости обшивки корпусных конструкций в зависимости от района расположения по длине судна и для корпусного набора. В таблице 1 приведены значения указанных допусков. Таблица 1.Допустимые значения местных деформаций набора корпусных конструкций. Тип деформации Положение сечения измерения Базовый размер b Допустимое значение стрелки прогиба f или перекоса t Вертикальный киль, стрингеры, флоры, карлингсы Поперек или вдоль набора Высота стенки набора или расстояние между балками 0,8S Рамный набор то же то же 0,5S+6 Весь набор В плоскости стенки набора Расстояние между опорными связями 2 Вертикальный киль, стрингеры, флоры, боковые кили Вдоль набора то же 6 Ребра жесткости то же то же 8 Весь набор Поперек набора высота набора Наименование набора 4 5, 6 7 8 Весь набор то же ширина пояска 9 Примечания к таблице: Тип деформации: 1-Бухтиноватость обшивки 2-Ребристость обшивки 3-Угловые деформации обшивки (домики) по стыкам и пазам обшивки 4-Бухтиноватость стенок плоских набора 5-провал ребра-прогиб балок набора совместно с обшивкой 6,7-угловые деформации-домик в плоскости стенки набора 8-перекос между стенкой набора и обшивкой 9-перекос между пояском и стенкой набора 1+b/100, но не более 6 b/100, но не более 4 Допускаемые общие деформации секций устанавливают классификационные общества и отраслевые стандарты. Так, Морской Регистр устанавливает, деформации не должны превышать: что 19 наибольшие допускаемые общие -для палубы ширстрека, скулового пояса, днищевой обшивки настила второго дна в средней части судна fc не более 0,0015 длины секции -для палубы,днища бортовой обшивки в оконечностях платформ и перборок fc не более 0,0025 длины секции. 3.1.3 Мероприятия по уменьшению, компенсации и исправлению местных деформаций металлоконструкций судна Конструктивные мероприятия Технологические мероприятия Правка Рис.9.23 Мероприятия по уменьшению деформаций Рассмотрим более подробно каждый вид указанных мероприятий. Специальные конструктивные мероприятия по уменьшению местных деформаций Для уменьшения ребристости обшивки от приварки набора необходимо увеличивать ее толщину или уменьшать расстояние между жесткостями набора Для уменьшения домиков по стыкам обшивки необходимо уменьшать расстояние между набором или устанавливать дополнительные ребра жесткости Для уменьшения бухтиноватости флоров следует применять бракетные флоры вместо сплошных проницаемых там где это возможно , подкреплять бракеты флоров горизонтальными ребрами жесткости. При поперечной системе набора криволинейные монтажные стыки рекомендуется подкреплять продольными ребрами, устанавливаемыми в монтажной шпации через 200-300 мм. 20 Различные крепления и мелкие детали в тонколистовых конструкциях необходимо устанавливать на набор. Тонколистовые конструкции (выгородки.,стенки надстроек) рекомендуется проектировать гофрированными. Вырезы в листовом наборе следует проектировать без обделочных поясков, для жесткости устанавливать по кромкам выреза прямые ребра жесткости в направлении действия сжимающих нагрузок. Специальные технологические мероприятия по уменьшению местных сварочных деформаций Пр сборке прихватки следует располагать со стороны, обратной наложению первого прохода. Очередность установки прихваток для полотнищ толщиной более 8 мм под полуавтоматическую и ручную сварку показана на рис.9.24 Рис. 9.24 Схема очередности установки прихваток при сборке листов полотнищ толщиной более 8 мм,1,2,3,...-очередность постановки прихваток. При сборке тавровых соединений прихватки также необходимо устанавливать от середины соединения к концам. Тавровые балки необходимо собирать попарно, поясками друг к другу с обратным упругим или пластическим изгибом поясков. 21 Рис. 9.25 Схема составления тавровых балок попарно с обратным грибовидным выгибом. Величина стрелки обратного поперечного изгиба должна равняться величине ожидаемого изгиба пояска от приварки его к стенке. Рис 9.26 Схема сборки одиночной тавровой балки с приданием полке обратной грибовидности. Для уменьшения завала стенки сварной тавровой балки рекомендуются следующие меры : 22 -одновременная сварка с обеих сторон или установка временных книц со стороны, противоположной наложению первого шва. При односторонней разделке кромок стенку необходимо устанавливать с завалом 2-3° в сторону , противоположную разделке. Рис.9.27. Схема установки стенки тавра с предварительным завалом. При многопроходной сварке тавра сварка производится по следующей схеме, с проходами в противоположных направлениях. Рис 9.28. Схема последовательности наложения швов при многопроходной сварке таврового соединения. Рисунок автора. При многопроходной сварке стыкового соединения для толстолистового проката необходимо устанавливать гребенки под углом 45˚ к стыковому соединению.при сварке корня шва дуга в дугу и под 90˚ во всех остальных случаях. 23 Меры по уменьшению домиков по кромкам полотнищ: -повышение скорости сварки (замена ручной сварки автоматической) -установка на концах стыков и пазов технологических планок со сплошной приваркой к кромке полотнища -поджатие полотнища к плите на концах стыков и пазов. В случае предъявления особых требований к точности следует произвести проколачивание сварного соединения после остывания каждого прохода (кроме первого и последнего). Технологические мероприятия по компенсации местных сварочных деформаций. Эллиптичность цилиндрических конструкций должна быть компенсирована созданием обратного эллипса посредством талрепов или домкратов. Прогиб кольцевых стыков может быть снижен установкой ряда домкратов или временных поперечных бракет. Для уменьшения ребристости плоского полотнища приварку набора главного направления к полотнищу необходимо проводить с обратным выгибом на сферической постели. Стрелка прогиба сферической постели Fпост определяется по формуле sт- предел текучести материалла секции b-ширина секции s-толщина обшивки Если временные бракеты не обеспечивают снижения прогибов домиков по монтажным стыкам перед сваркой необходимо выжать свариваемые кромки в обратную сторону на величину,равную расчетному значению прогиба кромки Поворот кромки полотнища от приварки ребра следует компенсировать обратным выгибом кромки. 3.2 Общие деформации металлоконструкций судна Общие деформации – это укорочение и изгиб конструкции в продольном и поперечном направлениях как жесткой балки. Общие деформации конструкции 24 определяются алгебраическим суммированием деформаций от сварки отдельных соединений. Причины общих деформаций – стремление шва и околошовной зоны, в которых имели место пластические деформации подсадки, сократить свои размеры по сравнению с начальными. В результате этого секции будут укорачиваться : -вдоль оси швов в среднем на 0,1-0,2 мм на один метр длины сварного шва,независимо от количества продольных швов , -перпендикулярно оси шва, т.е. в поперечном направлении на 0,5-1,5 мм от каждого сварного шва. Благодаря тому, что стягивающее действие сокращающихся швов и околошовных зон действует на элемент или секцию как внешне приложенная сила ,элемент или секция изгибаются в продольном и/или поперечном направлениях и меняет свои геометрические размеры . Изменение геометрических размеров днищевой секции после сварки вследствие действия общих деформаций иллюстрирует следующая схема: Рис.9.29. Схема общих деформаций секции двойного дна.Рисунок автора Примечание: На приведенном рисунке рассмотрен простейший случай деформирования объемной секции и уменьшение геометрических размеров секции (длины и ширины) вследствие деформирования, как наиболее вероятностный вариант, встречающийся в практике. 25 Однако, в реальной практике форма деформаций может быть отличной от рассмотренной и более сложной (возможно возникновение завала или развала секции относительно номинальных размеров, появление пропеллерности, скручивания и т.п.). Контроль размеров изготавливаемых секций так же, как и сварка секций является весьма ответственным процессом в судостроении и требует большого умения и специальных знаний для их качественного выполнения . 3.2.1 Нормы общих деформаций сварных корпусных конструкций Наибольшие допускаемы общие деформации секции по нормам классификационного общества не должны превышать: а) для палубы, ширстрека, скулового пояса, днищевой обшивки, настила двойного дна в средней части судна fc не более 0,0015L (fc - стрелка прогиба, L -длина секции) б) для палубы днища, бортовой обшивки в оконечностях, платформ и преборок fc не более 0,0025L 3.2.2 Меры предотвращения общих деформаций металлоконструкций судна Мероприятия по борьбе со сварочными деформациями корпусных конструкций подразделяются на 3 группы: -конструктивные по уменьшению сварочных деформаций, -технологические по уменьшению сварочных деформаций, -технологические –по компенсации сварочных деформаций. Общие конструктивные меры по уменьшению сварочных деформаций При проектировании корпусных конструкций необходимо стремиться к уменьшению числа сварных соединений,что достигается применением листов больших габаритов и гофрированных листов. Для уменьшения общего изгиба конструкции следует сварные соединения располагать симметрично относительно центральных осей поперечного и продольного сечений. Для уменьшения остаточного объема продольного укорочения и остаточного объема поперечного укорочения про проектировании назначаются сварные соединения с минимальным объемом наплавленногго металла. При проектировании тавровых соединений следует предпочитать -прерывистые швы – сплошным -двусторонние швы - односторонним. 26 В сварных тавровых соединениях при толщине полотнища 2-5 мм следует применять по возможности точечные швы, выполняемые полуавтоматической сваркой. Специальные конструктивные мероприятия по уменьшению общих деформаций При проектировании секций необходимо предусматривать возможность такой разбивки секции на узлы и подсекции, чтобы при общей сборке секции был минимальный объем сварочных работ Должна быть возможность изготовления секций с применением раздельного способа сборки и сварки судового набора.Для этого конструкция пересечений продольного и поперечного набора должна обеспечивать возможность свободной установки набора одного направления на ранее установленный и приваренный к полотнищу набор другого направления. При проектировании должна быть предусмотрена возможность применения блочного и модуль-агрегатного методов постройки судов. Общие технологические мероприятия по уменьшению сварочных деформаций Листы ,поступающие на сборку, должны быть тщательно выправлены и иметь припуск на компенсацию ожидаемых сварочных деформаций. Сборку конструкции необходимо производить без натяга. Сварку следует производить на режимах, дающих минимальную погонную энергию: автоматическая и полуавтоматическая сварка плавящимся электродом с минимальным диаметром проволоки , ручная сварка на короткой дуге электродами минимального сечения. Специальные технологические мероприятия по уменьшению общих сварочных деформаций При выборе метода постройки судов предпочтение следует отдавать блочному методу. 1. Сборку и сварку секций необходимо выполнять из отдельных заранее сваренных узлов и подсекций ,в которые следует включать и детали насыщения. 2. Сборку и сварку плоскостных конструкций , состоящих из полотнища и продольно – поперечного набора производить раздельным способом . Сварка стыков и пазов полотнищ должна производиться обратно-ступенчатым способом (см.рис.9.30) 27 Рис. 9.30. Схема сварки полотнища обратно-ступенчатым способом. Рисунок автора. 3. Приварку набора к полотнищу следует производить ячейковым способом, приваривая в первую очередь набор главного направления. Приварку набора необходимо производить одновременно четырем сварщикам, начиная сварку со средних ячеек секции и переходя к крайним . В случае формирования корпуса судна на стапеле из секций пирамидальным или островным способом сборку секций следует производить в последовательности,обеспечивающей свободное укорочение поперечных сварных соединений , для чего : -поперечные соединения собирать на прихватках,а продольные –на гребенках -гребенки на продольных соединениях заменять прихватками после сварки поперечных соединений секций. Сварку монтажных стыков производить одновременно и по возможности большим количеством сварщиков.Размещение сварщиков по монтажному стыку должно быть, по возможности , равномерным. Технологические мероприятия по компенсации общих сварочных деформаций Общие деформации конструкции (уменьшение габаритных размеров и изгиб, определенные расчетом) следует компенсировать соответствующим увеличением начальных размеров конструкции и приданием ей обратного выгиба при сборке. 28 Таблица 2. Компенсирующие методы при сборке секций. Изменяемый параметр секции Компенсируется : Укорочение от сварки днищевой секции по -соответствующим удлинением длине стрингеров,вертикального киля ,наружной обшивки и настила второго дна. Уменьшение шпации - при установке поперечного набора соответствующим увеличением шпации Укорочение конструкции по ширине Изгиб днищевой секции по длине и ширине -удлинением элементов поперечного набора и соответствующим увеличением расстояния между элементами продольного набора -обратным выгибом секции путем соответствующей корректировки обводов рабочей поверхности сборочной постели. 29 4. МЕТОДЫ ПРАВКИ 4.1 Определения Правкой называется технологический процесс исправления местных и общих деформаций судовых конструкций и деталей , в случае если указанные деформации превышают допустимые нормы. Физическая сущность правки металла. Физически правка заключается в перегибе деформированных деталей и, как следствие, в сжатии растянутых волокон и растяжении сжатых. Следует отметить , что перегиб деформированных волокон может быть осуществлен в случае сварочных деформаций либо приложением обратных внешних сил и соответственно обратным холодным деформированием, либо термически с использованием механизма укорочения швов аналогично процессу деформирования, происходящему при сварке, противоположного указанному процессу по направлению и назначению. 4.2 Методы правки металлоконструкций судна В практике судостроения распространены 4 метода правки: - холодный метод (механическое воздействие на дефектный участок ) - тепловой безударный метод (кратковременный местный нагрев с естественным или искусственным охлаждением без механического воздействия) - комбинированный метод (кратковременный местный нагрев воздействие) и механическое - подрез/разрезание дефектных участков с последующей сваркой выпрямленного участка. Каждый из указанных методов правки может быть осуществлен различными способами. 30 Холодная правка Тепловая безударнаяправка МЕТОДЫ ПРАВКИ Комбинированный метод Подрез/ разрезание дефектных участков Рис. 9.31. Методы правки. Холодный метод правки конструкций может быть осуществлен следующими способами: -изгибом конструкции на прессе -растяжением сварных конструкций на правильно-растяжных машинах -прокаткой плоских сварных конструкций в листоправильных машинах -прокаткой зоны сварных соединений конструкций в специальных установках -проколачиванием зоны сварных соединений конструкций. Тепловая безударная правка производится следующими способами: -нагревом пламенем ацетилено-кислородной горелки -нагревом пламенем горелок с применением газов-заменителей ацетилена -нагревом независимой плазменной струей -нагревом электрической дугой плавящимся электродом -нагревом электрической дугой неплавящимся вольфрамовым электродом в среде защитных газов с присадкой и без присадки Комбинированный метод правки производится способами холодной и тепловой правки, изложенными выше, с применением механического воздействия посредством талрепов, скоб, стяжек, домкратов и грузов. Метод подреза/разрезания дефектного участка С согласия проектанта допускается в случае больших стрелок местных деформаций применять следующие способы устранения деформаций: 31 -разрезание стыковых соединений при стрелке прогиба более 30 мм ,с последующим выравниванием кромок,разделкой и сваркой -надрез по центру бухтин свыше 30 мм с последующей разделкой кромок, выравниваанием и заваркой - установка дополнительных продкрепляющих ребер жесткости для устранения ребристостости стрелкой более 20 мм Размеры устанавливаемых ребер -толщина ребер равна 0,6-0,8 толщины подкрепляемой обшивки, высота-8-10 толщин ребра. Концы дополнительных ребер жесткости не должны доходить до перекрестного набора на расстояние 15-20 мм Концы дополнительных ребер должны быть срезаны на ус. 4.3 Общие технические требования к правке 1. Максимальная стрелка прогиба f max конструкций, допускаемых к правке не должна превышать 0,1 расстояниямежду ребрами жесткости т.е. f max =0.1t где f max -максимальная стрелка прогиба полотнища, подлежащего правке , мм t- расстояние между ребрами жесткости или минимальный размер бухтины,мм. 2. Правка низкотемпературным нагревом –тепловыми домкратами до 300˚С допускается для конструкций из всех материалов без ограничений. 3. Расстояние от нагреваемых при правке конструкций до незаваренных участков сварных соединений должно быть не менее 1 м. Правка этих участков допускается только в процессе монтажной сборки конструкций. 4. При правке тепловыми методами допускается только однократный нагрев одних и тех же мест. 5. Максимально допустимая температура нагрева при правке не должна превышать 1000°С для судостроительных углеродистых сталей и 450°С для алюминиевых сплавов. 6. Кратковременный местный нагрев конструкций при правке тепловым методом производится в виде: -пятен – применяется при правке бухтин обшивки тонколистовых (толщиной менее 2 мм) конструкций. -штрихов – применяется при правке бухтин и волнистости по свободным кромкам листов -полос - применяется при правке ребристости обшивки под набором 32 -треугольников - используется при правке общего изгиба балок Размеры полос, штрихов и пятен должны соответствовать таблице ниже и зависят от толщины и марки материала выправляемой конструкции. Таблица 3. Размеры полос,штрихов и пятен при нагреве. Марка материала Толщина S, мм (S – толщина листов обшивки) 5-6 7-10 11-15 16-20 2-3 4 Углеродистые стали 8-10 12-15 20-25 25-30 30-35 35-40 2S Легированные стали 5-8 8-10 10-12 12-15 15-20 20-25 S Алюминиевые сплавы 8-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 7. При использовании в качестве тепла правка производится : свыше 20 при тепловой правке электрической дуги -наложением холостых валиков Холостой валик-нагрев поверхности конструкции путем наплавки валиков электрической дугой плавящимся электродом или неплавящимся вольфрамовым электродом с присадкой -нагревом холостыми проходами Холостой проход-нагрев поверхности конструкции узкими полосами неплавящимся вольфрамовым электродом без присадки 8. Количество нагреваемых участков конструкции минимальным,снижающим деформации до допустимых величин. 9. При правке нагревом перемещение источника производиться прямолинейно или зигзагообразно Перекрещивание участков нагрева 33 должно быть тепла (горелки) должно с постоянной скоростью. не допускается. Рис 9.32. Схема зигзагообразного перемещения горелки при нагреве полосами 10. Если холостые валики или холостые проходы одним концом выходят на свободную кромку детали,то к этой кромке в районе нагрева следует устанавливать технологическую планку для вывода кратера. Рис. 9.33. Схема нагрева треугольником при правке элекрической дугой. 34 4.4 Правка конструкций с местными деформациями Ниже рассмотрим примеры выполнения правки для исправления местных деформаций различных видов. Правка конструкций с бухтинами Метод правки конструкций с бухтинами необходимо выбирать в зависимости от типа бухтин ,размеров, назначения и жесткости конструкции. При правке длинных бухтин одного знака и бухтин с малой стенкой прогиба штрихи следует сначала наносить параллельно длинному набору, а затем по бухтине под углом 45 ° к набору. Штрихи и пятна следует наносить равномерно по всему деформированному участку в последовательности- вразброс. Рис. 9.34. Схема нагрева при правке обшивки с набором одного направления при бухтине одного знака . Обозначения на схеме b-ширина одного нагревательного штриха,мм по таблице C-длина штриха,мм не более 30 толщин обшивки N-отстояние ряда штрихов от набора,mm N=(0.1-0.15)T T-расстояние между набором,мм M-расстояние между штрихами, M=2b 1,2,3,4....-последовательность нагрева штрихов 35 Правка конструкций с ребристостью Бухтины типа впадин, обращенных к набору – ребристость – следует устранять нагревом участков обшивки с наружной стороны над набором. Рис. 9.35. Схема правки тепловым методом конструкции с ребристостью и набором одного направления. Нагрев обшивки следует вести через одно ребро. Если после остывания ребристость все еще будет превышать установленную допустимую величину, следует продолжить правку нагревом пропущенных ранее ребер. Для повышения эффективности правки рекомендуется бухтины между набором выжимать механическим воздействиемдомкратами. Правка конструкций с волнистостью и заломом свободных кромок Конструкции с вольнистостью свободных стыковых монтажных кромок секций и комингсов секций следует править путем негрева отдельных участков в виде расширяющихся к кромке полос (треугольников) или нагревом штрихами вдоль свободной кромки. 36 Рис. 9.36. Схема тепловой правки волнистости свободных кромок обшивки плоскостной секции. Первый этап – нагрев по ширине. Участки нагрева следует располагать в первую очередь против торцов приваренного набора (как продолжение нагрева от приварки набора), а затем при необходимости и между набором. Рис. 9.37. Схема тепловой правки волнистости свободных кромок обшивки плоскостной секции. Тепловая правка по длине. 37 Рис. 9.38 Схема тепловой правки волнистости кромок вырезов в обшивке (вырез под иллюминатор). Правка конструкций с домиками Местные деформации листовых деталей полотнища в виде прогибов (домиков), образующихся в районе стыковых сварных соединений, следует устранять следующим способом: -устранение домиков по концам стыков и пазов полотнища необходимо производить нагревом концов полотнищ у стыков и пазов в форме треугольников Рис. 9.39. Схема тепловой правки конструкции с домиками по краям стыков листов 38 -небольшие домики по внутрисекционным стыкам и пазам допускается править нагревом по сварным швам: Рис. 9.40. Схема тепловой правки внутрисекционных домиков по пазам листов обшивки -конструкции с домиками по монтажным стыкам следует править путем нагрева и выжимания обшивким. Полосы нагрева должны отстоять от сварных швов на расстоянии 50-+70 мм. 4.5 Правка конструкций с общими деформациями 4.5.1 Правка сварных балок При наличии изгиба балок ,превышающего допустимые нормы, правку их следует производить до установки на секции холодным методом на прессах или путем нагрева отдельными участками. Для исправления (правки) продольного изгиба балки нагрев необходимо начинать посередине длины балки у ее нейтральной оси и вести в направлении к выпуклой кромке стенки расширяющейся полосой (треугольником). При продольном изгибе балки нагрев полосами следует вести в следующей последовательности -первая полоса нагрева располагается на середине длины балки 39 -последующие две полосы-на расстоянии ¼ длины балки от торцевых кромок и при необходимости дальнейшей правки, каждые последующие полосы нагрева располагать между предыдущими. количество полос нагрева необходимо увеличивать до тех пор пока кривизна (стрелка прогиба) балки не уменьшится до допустимых величин. Схемы нагрева при деформации типовых балок (тавр,уголок,швеллер) на поясок приведены ниже : Рис.9.41. Схема тепловой правки швеллера: д-изгиб на поясок,е-изгиб на стенку, 1,2,3....-очередность нагрева. Рис.9.42. Схемы нагрева при правке тавровых балок : на поясок (левый рисунок.) и стенку (правый рисунок). 1,2,3-последовательность нагрева. Рисунок автора. 40 При высоте стенки тавровой балки большей чем 25 толщин, перед нагревом необходимо устанавливать рыбину (технологическое ребро или жесткость ) на скобах вдоль свободной кромки стенки для предупреждения дополнительного выпучивания или излома стенки. Рис. 9.43. Схема тепловой правки высоких(H=25S) сварных тавровых балок. 1-скоба,2-клин,3-рыбина.,1”,2”…-очередность нагрева. Если балка имеет изгиб одновременно в двух плоскостях (в плоскости стенки и в плоскости пояска) первоначально следует производить правку в плоскости большей жесткости (обычно в плоскости стенки), затем – в плоскости меньшей жесткости. Правку грибовидности (слома пояска сварных тавровых балок следует производить путем нагрева пояска полосами со стороны,противоположной сварным швам с одновременным обратным упругим выгибом пояска с помощью прижимных приспособлений (напр.винтовых скоб). Правка завала стенки относительно пояска или ребра жесткости относительно полотнища обшивки производится нагревом полосами вдоль стенки со стороны тупого угла на расстоянии 20-30 мм от сварного шва.Допускается также правка завала стенки относительно пояска наложением сварного шва со стороны тупого угла.В эторм случае необходимо предварителоьно выстрогать в сварном шве канавку на глубину не более 2/3 толщины стенки,с послдующей ее ттщательной заваркой. При устранении завалов следует тщательно следить за тем,чтобы в сварном соединении не появились трещины. 41 4.5.2 Правка фундаментов Поскольку обычно судовые фундаменты имеют значительное число взаимно перпендикулярных ребер и листов, сваренных между собой их холодная правка зачастую невозможна. Расположение мест нагрева при тепловой правке фундаментов выбирается в каждом случае в зависисмости от конструкции фундамента ,видов деформаций и стрелки прогиба. Рис.9.44. Схема теповой правки сварных фундаментов . 1,2,3-очередность нагрева. Наложение тепловых полос и треугольниклов для фундамента типовой конструкции для поперечной и продольной деформации показано на эскизе. Кроме правки геометрия фундамента также может быть исправлена строганием на фрезерных станках опорных поверхностей. При этом конструкция заранее должна быть собрана с припуском на механическую обработку. 4.5.3 Правка секций Правка секций может производиться холодным, тепловым безударным или комбинированным методом. Учитывая размеры и конструкцию секций, наиболее часто применяется тепловой и комбинированный методы. При тепловой правке секций , имеющих деформацию в двух взаимно перпендикулярных направлениях , нагрев полосами следует производить также в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В первую очередь исправляется изгиб, имеющий большую величину. Для этого полосы нагрева располагают перпендикулярно плоскости большего изгиба. Пересечение полос нагрева не допускается. 42 Рис. 9.45. Схема тепловой правки общего изгиба бортовой секции. Правка днищевых секций Днищевые секции , имеющие завал, т.е. общую деформацию сместившую геометрию секции от бортов к центральной оси/плоскости, правятся в перевернутом (оверкиль) положении нагревом продольными полосами по наружной обшивке днища над вертикальным набором (вертикальным килем, стрингерами, ребрами). В случае недостаточности указанной меры может производиться также и нагрев участков указанного продольного набора в районе днищевой обшивки. Рис. 9.46 Схема тепловой правки поперечного завала днищевой секции. 43 Днищевые секции,имеющие развал, т.е. общую деформацию сместившую геометрию секции от центральной оси/плоскости к бортам,правятся в нормальном ,стапельном положении нагревом продольными полосами по настилу второго дна над вертикальным набором (вертикальным килем,стрингерами,ребрами.) Рис.9.47 Схема тепловой правки поперечного развала днищевой секции .1,2,3-последовательность нагрева. 4.5.4 Правка эллиптичности цилиндрических конструкций Правка эллиптичности цилиндрических конструкций наиболее часто производится комбинированным способом. Внутрь цилиндра устанавливаются : -домкрат в сечении минимального диаметра эллипса -стяжка (талреп) в сечении максимального диаметра эллипса С помощью домкрата и стяжки цилиндру придается обратная эллиптичность на величину 2-3 мм больше номинального диаметра. После механического выгиба производится тепловая правка нагревом полосами вдоль образующих цилиндра сначала в районе максимального диаметра (нагрев осуществляется одновременно двумя горелками ) в районе установки стяжки Нагрев в районе минимального диаметра производится в случае необходимости с внутренней стороны цилиндра также по двум направляющим одновременно. Количество полос нагрева определяется в процессе правки из условия получения конструкции в требуемых допусках. Домкраты и стяжки снимаются после полного остывания обечайки. 44 Рис 9.48 .Схема тепловой правки эллиптичности цилиндрической обечайки. а-схема установки домкратов и стяжек, б-расположение полос нагрева. 1-домкрат, 2-стяжка, 3-выварыш. 1,2,3-очередность нагрева. 45 5. ИНСТРУМЕНТ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ПРАВКЕ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ КОРПУСА СУДНА При правке тепловым безударным и комбинированным методами в зависимости от материала конструкции, подвергаемой правке, следует применять оборудование, перечисленное ниже. Для правки стальных конструкций: а) при нагреве ацетилено-кислородным пламенем- ацетиленовые горелки. б) при нагреве пламенем с применением природного газа и пропанбутановой смеси – ацетилено-кислородные горелки. в) при нагреве плазменной струей – плазменно- струйные горелки с дугой косвенного действия. В качестве источника питания следует использовать сварочные преобразователи постоянного тока и выпрямители с напряжением холостого хода 65120V с крутопадающей внешней вольтамперной характеристикой. г) при нагреве электрической дугой: - сварочные посты постоянного тока или переменного тока для ручной электродуговой сварки; сварочные посты, применяемые для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. Источник питания – сварочные преобразователи постоянного тока с напряжением холостого хода не ниже 65-90V с крутопадающей внешней вольтамперной характеристикой. Для правки конструкций из алюминиевых сплавов: д) при нагреве плазменной струей – горелки, применяемые при правке стальных конструкций; е) при нагреве электрической дугой – специальные применяющиеся для ручной аргонодуговой сварки. сварочные установки Для правки контструкций из сплавов типа Сп3 ж) при нагреве плазменной струей – горелки, применяемые при правке стальных конструкций; з) при нагреве электрической дугой: - сварочные посты, применяемые для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом для этих сплавов в соответствии с указаниями действующей документации; 46 - сварочные автоматы, применяемые для автоматической сварки неплавящимся электродом в соответствии с указаниями действующей документации. При правке необходимо применять следующие инструменты и приспособления: а) измерительные инструменты – линейки измерительные металлические, бухтиномер или шегрень для замера бухтин прямолинейных констркуций, шаблоны для замера бухтин криволинейных конструкций, угольник, малочник, комплект щупов; Рис. 9.49. Схема стандартного бухтиномера. 1-линейка горизонтальная , 2-ручка, 3-линейка вертикальная, 4-каретка, 5-штанга, 6-ножка, 7-ролик, 8-пружина. б) приспособления для обжатия и выгиба при правке – приспособления типа «рыбий хвост», домкраты, талрепы, скобы, клинья(подробнее см.тему 12 настоящего курса). Допускается применение любых других специально разработанных приспособлений для правки конструкций; Рис.9.50 Применение специальной скобы для выгиба полки тавра. Рис. 9.51. Применение талрепов (стяжек) и клиньев со скобами для тепловой правки тавровой балки. 1-клин,2-скоба,3-талрепы (стяжки). 47 в) инструменты для проколачивания при правке – деревянный молоток (киянка) массой 0,5; 1,5 и 2,0 кг, металлический молоток массой 2,5 – 3,0 кг, кувалда массой 6-8 кг, молотки гладильные однобойковые массой 1-2 кг, молотки рубильные пневматические со специальным зубилом для проколачивания. Рабочая поверхность кувалды и металлического молотка должна быть закруглена и на нее напаяна медь или латунь во избежание появления выбоин на выправляемых деталях. Рис. 9.52. Рабочай ударная часть стандартного гладильного молотка Перечень необходимого инструмента на участке правки должен устанавливаться в зависимости от конструкций, подлежащих правке, вида деформаций и метода правки. Для холодной правки корпусных конструкций (полотнищ, балок, секций) используется обычное гибочное оборудование : многовалковые листоправильные машины, листогибочные валковые машины, прессы, домкраты (подробнее смотри тему 10 настоящего курса). 48 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА До начала работы : 1. Ознакомьтесь оборудования. с правилами безопасности при использовании цехового 2. Пройдите инструктаж по технике безопасности на рабочем месте. 3. Помните: работы по тепловой и холодной правке конструкций относятся к работам с повышенной опасностью ! Выполните под руководством наставника следующие практические задания: 1. Выправить тепловым способом с нагревом ацетилено-кислородным пламенем сваренные полотнища тонколистовой стали . 2. Выправить тепловым электродуговым способом с наложением сварочных валиков ручной дуговой сваркой плавящимся электродом стальную конструкцию,имеющую ребристость. 3. Выправить комбинированным (нагревом и деформированием в приспособлении приварная винтовая скоба ) тавровый стальной профиль с толщиной стенки 6 мм. 4. Произвести сварку таврового профиля толщиной полки 3 мм способом спаривания в приспособлении с приданием предварительной обратной грибовидности полкам. 5. Выправить на гидравлическом прессе уголок стальной номер 10 . 6. В составе команды при изготовлении секции произвести правкеу домиков по полотнищам секции установкой рыбины и нагревом швов. 49 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ 1. В каком случае деформированное тело сохраняет деформированную форму и после снятия нагрузки: а- при пластическом деформировании, б- при упругом деформировании. 2. Какого рода деформации появляются при сварке: -сварной шов всегда удлиняется при остывании, -сварной шов всегда укорачивается при остывании. 3. Назовите две главные причины появления сварочных деформаций. 4. Назовите два типа сварочных деформаций корпусных конструкций. 5. В чем отличие деформации ребристости полотнищ от волнистости кромок? 6. Каков главный геометрический параметр , по которому судят деформации плоских полотнищ ? о величине 7. В чем сущность правки конструкций ? 8. В чем сущность обратно ступенчатого способа сварки/постановки прихваток? Нарисуйте схему последовательности сварки. 9. Какие методы правки корпусных конструкций вы знаете ? 10. В чем отличие холостого валика от холостого прохода ? 11. Какие виды геометрических фигур из приведенных ниже используются при тепловой правке: а- окружность б- пятно в- треугольник г- квадрат д- штрих е- штрих-пунктир ж- полоса 50 Тема 10 ГИБКА ЛИСТОВОГО И ПРОФИЛЬНОГО МЕТАЛЛА ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Физические основы гибки ................................................................................................... 2 2. Способы гибки ...................................................................................................................... 5 3. Гибка листовых деталей ....................................................................................................... 6 3.1 Классификация гнутых листовых деталей ................................................................... 6 3.2 Требования к заготовкам перед гибкой ...................................................................... 8 3.3 Гибка на листогибочных вальцах .................................................................................. 8 3.4 Гибка на гидравлическом прессе ................................................................................ 15 3.5 Гибка листов на станках типа ЛГС ................................................................................ 20 3.6 Отгибка фланцев листов ............................................................................................... 21 3.7 Гибка края металлического листа ............................................................................... 23 4. Гибка деталей из профильного проката ........................................................................... 25 4.1 Гибка профилей на кольцегибочных станках ............................................................. 25 4.2 Гибка профильных деталей на вертикальных и горизонтальных гидравлических прессах ................................................................................................................................. 27 4.3 Гибка профилей на станках токами высокой частоты ............................................... 28 5. Инструменты и приспособления, применяемые при гибке ........................................... 30 6. Комплектация коспусообрабатывающего цеха гибочным оборудованием ................ 31 7. Практическая работа .......................................................................................................... 32 7.1 Общие правила выполнения гибочных работ ........................................................... 32 7.2 Правила вычисления длины развертки ...................................................................... 33 7.3 Гибка простейших деталей из полосового металла .................................................. 34 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ...................................................................................... 48 1 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИБКИ Гибка металла - это производственный процесс, во время проведения которого заготовке придается необходимая конфигурация и форма. При гибке металлу придается необходимая форма за счет сжатия и растяжения слоев металла . Внешние слои металла принудительно растягиваются до необходимых размеров. Одновременно с этим происходит сжатие внутренних слоев, за счет чего заготовке и придается необходимая форма. Во время проведения гибки металла, не затронутыми остаются только те слои, которые проходят вдоль оси обрабатываемой заготовки. Для проведения качественной гибки металла, необходимым условием является четкое определение параметров и размеров заготовки. Физическое условие гибки заключается в следующем: напряжения изгиба должны превышать предел упругости, а деформация заготовки должна быть пластической. Только в этом случае заготовка сохранит приданную ей форму после снятия изгибающей нагрузки. Рис.10.1 Схема удлинения и укорочения волокон при гибке листовой детали. 1,2,3-радиальные выделенные участки на торце детали до гибки и после . Авторская разработка эскиза. 2 Рис.10.2 Изгиб листовой детали.Рисунок автора. В качестве иллюстрации рассмотрим толстолистовую гнутую деталь «гнутый угол-1» изображенную на одноименном чертеже Построение выполненное в программе моделирования позволяет определить развертку заготовки длиной 68 мм для размеров,приведенных на чертеже.Вычисления произведенные для образовавшихся в процессе гибки наружной («растянутой») дуги детали и внутренней («сжатой»)дуги дают условные длины разверток 94,2 и 47 мм соответственно.Совпадение с длиной развертки получаем только для нейтрального («срединного») слоя. Рис.10.3 Вычисленные условные длины окружностей растянутой и сжатых частей листовой детали. Эскиз автора. Нижеприведенный чертеж иллюстрирует размеры детали после гибки. 3 4 2. СПОСОБЫ ГИБКИ В технике практическое применение имеют 2 способа гибки : -холодная гибка -горячая гибка (с нагревом) В судостроении преимущественно применяется холодная гибка. Горячая гибка применяется для деталей особо сложной формы,получение которых холодной гибкой невозможно.Горячим способом также гнут трубы и профили при уменьшенных радиусах гибки и опасности гофрообразования. В связи с особеностью применяемого оборудования гибка деталей в судостроении разделяется также на гибку листового проката и гибку профильного проката. Приведенная выше классификация может быть проиллюстрирована с помощью иерархической схемы: ГИБКА ДЕТАЛЕЙ Листовых Холодная Профильных Холодная Рис.10.4 Классификация способов гибки. 5 С нагревом 3. ГИБКА ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ Гибка листовых деталей в судостроительной отрасли производится на следующем оборудовании: -валковые листогибочные машины (вальцы), -гидравлические прессы, -листогибочный станок валкового типа ЛГС, -фланцегибочные станки -кромкогибочные прессы. 3.1 Классификация гнутых листовых деталей В составе корпуса судна имеется значительное количество криволинейных деталей. К таким деталям относят: большую часть листов наружной обшивки, отдельные детали продольного и поперечного набора, патрубки и др. Эти детали изгибают, придавая им форму, которую они должны иметь при сборке корпуса. Технологический процесс гибки той или иной детали зависит от формы и размеров заготовки или от погиби, которую необходимо ей придать. В отдельных случаях гибке подвергают целые полотнища, собранные и сваренные из отдельных листов. Для унификации гибочных операций все гнутые листовые детали корпуса судна по форме кривизны разделяют на 10 типовых групп ,из которых пять имеют в основе формы простейшие геометрические фигуры или тела , это : 1-цилиндрические детали 2-конические детали 3-угловые детали 4-коробчатые детали 5-сферические детали. и пять представляют сложные комбинации первых пяти,это: 6-парусовидные детали 7-седлообразные детали 8-веерообразные детали 9-волнообразные детали 10-комбинированные детали. Для перечисленных деталей и форм применяется различное гибочное оборудование. 6 Гибка профильного металла по сравнению с гибкой листового металла отличается условной простотой форм, поскольку обычно изгиб балок производится в одной плоскости, повторяющей плоскость обшивки. В судостроении производят гибку профильного проката, используемого в качестве судового набора главного направления (продольные ребра жесткости ). . Рис. 10.5 Формы погиби листовых деталей: 1 — цилиндрическая, 2 — коническая, 3 — угловая, 4 — коробчатая, 5 — сферическая, 6 — парусовидная, 7 — седлообразная, 8 — веерообразная, 9 — волнообразная, 10 — комбинированная.Источник (4). 7 3.2 Требования к заготовкам перед гибкой 1. Заготовки ,поступающие на гибку должны быть обрезаны по контуру и очищены от окалины, ржавчины, грата и грязи. 2. По кромкам заготовок деталей в предусматриваются припуски от 50 до 100 мм зависимости от сложности форм 3. На всех заготовках с помощью меловой нитки должны быть нанесены установочные и контрольные линии для установки и проверки положения заготовки в процессе гибки. В качестве контрольных служат обычно линии ДП и практических шпангоутов. 3.3 Гибка на листогибочных вальцах Гибку листовых деталей в трех- и четырехвалковых вальцах выполняют между вращающимися валками. При вращении валков заготовка получает поступательное движение в направлении, перпендикулярном валкам, и, прокатываясь между ними, получает равномерную плавную кривизну. Современные вальцы для гибки листов бывают закрытого и открытого типа. Трехвалковые гибочные вальцы просты и поэтому имеют более широкое применение, чем четырехвалковые. Рис.10.6 Трехвалковый гибочный станок с ЧПУ. Kohimo AS. Фото автора. 8 Горизонтально-гибочные трехвалковые вальцы представляют собой станок, состоящий из двух станин 1, в которых укрепляются подшипники 2 гибочных валков (рис. 10.3). Два нижних валка 3 приводятся во вращение реверсивным мотором 4 через систему шестерен 5. Нижние валки имеют принудительное вращение в обе стороны в зависимости от направления движения электродвигателя. Верхний валок приводится во вращение за счет трения его о выгибаемый лист и оканчивается хвостовиком 7. Нажимом винта 6 на конец хвостовика 7 (при опрокинутом крайнем подшипнике) можно поднимать конец валка для снятия с него свальцованной обечайки. Трехвалковые гибочные вальцы закрытого типа имеют подвижную верхнюю балку, которая поддерживает подшипники верхнего валка и имеет вертикальное перемещение. Рис. 10.7 Горизонтально-гибочные трехвалковые вальцы Валковые листогибочные машины производятся с тремя или четырьма валками. При гибке в трехвалковых вальцах лист заводят в вальцы; опускают верхний валок до соприкосновения с листом (рис 10.3 а) и, включив вальцы, прокатывают лист. Погибь листа проверяют шаблоном, который прикладывают к листу в нескольких местах. Для гибки деталей конической формы верхний валок устанавливают под углом в зависимости от конусности детали. 9 Рис.10.8 Гибка цилиндрической обечайки на четырехвалковой листогибочной машине. Четырехвалковые вальцы имеют два рабочих валка 1 (рис.10.5 ,б), вращающихся от электродвигателя через зубчатую передачу, и два боковых валка 2 и 3, вращающихся «вхолостую». Верхний валок 1 не имеет вертикального перемещения, а нижний валок 1 и боковые 2 и 3 могут подниматься и опускаться. Изгибаемый лист прокатывается между валками 1, приобретая кривизну под действием боковых валков 2 и 3, которые в процессе гибки постепенно поднимаются вверх. Рис.10.9 . Схемы гибки листов на гибочных вальцах: а — трехвалковых, б — четырехвалковых; 1 — рабочие валки, 2 и 3 — боковые валки, вращающиеся вхолостую. 10 Гибка листовых деталей в вальцах является наиболее часто применяемым способом гибки при изготовлении корпусных криволинейных полотен. Рис.10.10 Гибка полотнищ судовой обшивки на листогибочных машинах и установка согнутых листов в постель. На листогибочных вальцах изготавливают детали имеющие цилиндрическую 1 и коническую 2, парусовидную 6, седлообразную 7, веерообразную 8 и волнообразную 9 форму погиби. Для гибки конических заготовок лист предварительно размечают на отдельные секторы и нумеруют.Каждый сектор изгибается отдельно в порядке их нумерации. При 11 изгибе секторов лист закладывают между валками в положение , при котором осевая линия сектора совпадает с осью верхнего валка. Рис.10.11 Схема разметки развертки конической заготовки по секторам .Цифры указывают последовательность вальцовки секторов в листогибе. При изготовлении конусных обечаек соблюдают последовательность гибки, указанную на рисунке 10.11 порядковыми числительными . Рис.10.12 Схема гибки заготовки конической формы в трехвальцовом листогибе. 12 Рис.10.13 Трехвальцовый листогибочный станок для судоремонтного производства. Фото автора. При гибке на валковых машинах парусовидных и сферических листов с максимальной стрелкой прогиба 40-50 мм в первую очередь лист изгибают в поперечном направлении. Затем лист разворачивают на 90° ,устанавливают в исходное положение для гибки в продольном направлении и вдоль листа укладывают стальную прокладку, толщина которой должна быть несколько больше максимальной стрелки поперечной погиби листа. Вместе с прокладкой лист прокатывается между валками. При этом средние продольные волокна листа удлиняются и лист получает необходимую кривизну. Рис. 10.14 Продольная гибка детали парусовидной формы с помощью прокладки. Источник (10) Парусовидные детали большей толщины, имеющие стрелку погиби свыше 200 мм, а также детали седловидной формы гнут с применением трех прокладок.При этом для седловидных деталей применяют изогнутые прокладки. Схема гибки седловидных деталей показана на рис.10.15. 13 Рис.10.15 Схема гибки седлообразной детали на валковом листогибе с применением трех изогнутых прокладок. Источник (10). На небольших судоремонтных предприятиях применяются также ручные валки,для вальцовки тонкостенных листов .В качестве привода в ручных валках используется мускульная сила рабочего, передаваемая на валки станка посредством редуктора. . Рис.10.16 Ручной листогибочный станок.Фото автора В настоящее время компании тяжелого машиностроения предлагают судостроителям широкий ряд листоправильных валковых машин, позволяющих выполнять гибку толстолистовых листов и полотнищ по длинной стороне листа до 10 метров. 14 На рис.10.17 изображена трехвалковая листогибочная машина PARMIGIANI MACCHINE, Cremona, ITALY. производства Листогибочный станок с подвижными роликами и поворотной балкой имеет гидропривод , длину вальцов до 8000 мм, позволяющих выполнять гибку листов толщиной до 300 мм. Все три вальца оснащены гидроприводом. Верхний перемещается верх-вниз, нижние влево-вправо, независимо друг от друга. Листогиб применим как для холодной, так и горячей гибки толстых листов. Рис. 10.17 Листогибочный станок с подвижными роликами и поворотной балкой PARMIGIANI типа PCO. Источник : http://www.trubogib.by/34.html 3.4 Гибка на гидравлическом прессе Гидравлический пресс – наиболее универсальное правильно-гибочное оборудование,применяемое в корпусообрабатывающих цехах.При использовании специальной оснастки на гидравлическом прессе могут быть изготовлены листовые детали всех форм. Для гибки листов применяют прессы, обеспечивающие усилие от 200 до 1500-200 тонн. Существуют 2 способа гибки на прессе,соответствующие применяемой оснастке:   последовательным пластическим изгибом отдельных участков на универсальном штампе, так называемый метод свободной гибки, штамповкой одновременным нажимом большого числа плунжеров по всей плоскости листа. 15 Рис.10.18 Образец гнутой детали конусной формы,изготовленной на консольном прессе универсальным штампом. Kohimo AS. Фото автора. Рис.10.19 Гнуто-штампованные детали и пресс для штамповки MADA. Kohimo AS. Фото автора. Гибку универсальным штампом выполняют (рис.10.20) путем последовательного пластического изгиба отдельных участков универсальным штампом с набором сменных комплектов матриц и пуансонов. На матрицы укладывают лист с предварительно нанесенными на нем мелом линиями изгиба. После каждого нажима передвигают лист в продольном, а при необходимости и в поперечном направлениях, придавая ему требуемую погибь, которую проверяют шаблонами. Универсальный гибочный штамп (рис 10.21 а) состоит из основания 1, двух матрицедержателей 2, пуансонодержателя 3. Матрицедержатели имеют пазы для закладывания сменных матриц 4, которые удерживаются от продольного смещения 16 штырями 8. Круглые отверстия в плите служат для установки упоров 9, предупреждающих сдвиги матрицедержателей. Продольные пазы в плите предназначены для прохода головок болтов 10, соединяющих основание (плиту) с матрицедержателями. Клин 6 служит для подъема одного края сменной матрицы относительно другого. Пуансонодержатель 3 имеет паз для закладывания сменного пуансона 5, который удерживается в пуансонодержателе штырями 7. Обычно изготавливают несколько комплектов сменных матриц (рис.10.21, б) и пуансонов разнообразной формы для гибки листов различной конфигурации. Рис.10.20 Гидравлический пресс консольного типа: 1 — фундамент, 2 — стол пресса, 3 — плунжер, 4 — хобот пресса, 5 — трубопровод для подачи масла под давлением 17 Рис.10.21. Универсальный гибочный штамп со сменным комплектом матриц и пуансонов: а — общий вид штампа, б — сменные вкладыши матриц и пуансона; 1 — основание, 2 — матрицедержатель, 3 — пуансонодержатель, 4 — сменные матрицы, 5 — сменный пуансон, 6 — клин, 7, 8 — штыри, 9 — упоры, 10 — болты Рис.10.22 Схема универсальных штампов для гибки листов без свисающей части и со свисающей частью.Источник (10). 18 Для гибки деталей сложной формы используют комплекты сменных штампов:    угловой комплект для гибки заготовок угловой и коробчатой формы (рис. 10.23) комплект для гибки веерообразных листов комплект для деталей сферической формы (рис. 10.24) Рис.10.23 Схема гибки листа на гидравлическом прессе с использованием углового штампа. Источник (10). Рис.10.24 Схема гибки сферической заготовкки гидропрессом. Современные гидравлические прессы комплектуются модулями программного управления, позволяющими контролировать параметры гибки и требующие высокой специальной квалификации обслуживающих пресс специалистов. 19 Рис .10.25 Гидравлический гибочный пресс VIMERCATI PHSY 10030 (Италия) длиной 3м и усилием 100 тонн . Источник http://www.roburbaltia.lv/special_offers_vimercati_phsy_10030_0213_rus.html 3.5 Гибка листов на станках типа ЛГС Станок типа ЛГС предназначен для сложной гибки листов толщиной до 8 мм, шириной до 1200 мм и длиной до 4500 мм (рис.10.26). Гибка основана на многократной прокатке узких участков листа между нижним приводным барабаном 2 и верхним нажимным диском. Широкий диск 1 может принимать различные положения. Достигается это с помощью вала и системы рычагов станка. В нижней части станка находится барабан 2, приводимый во вращение электродвигателем. Изменяя силу нажатия, производимого диском на лист, и одновременно меняя положение последнего по отношению к оси вращения барабана, можно выполнять сложный изгиб. В связи с ограничениями по толщине и размерам листов гибка на станках ЛГС применяется на судоремонтных предприятиях и заводах мелкого судостроения. 20 Рис.10.26 Листогибочный станок типа ЛГС Источник (4). 3.6 Отгибка фланцев листов Детали корпуса, имеющие фланцы (флоры, кницы, фундаменты, подкрепления и др.), требуют гибки листов под углом с малым радиусом изгиба. Для выполнения этой операции применяют - фланцегибочный станок с поворотным столом, - фланцегибочный станок с накатывающим валом , - двухкривошипный профилировочно-гибочный пресс гильотинного типа. Фланцегибочный станок с накатывающимся валом имеет нижнюю неподвижную станину 1 ,верхнюю подвижную станину 2 и вал 3,приводимый в движение двумя гидродомкратами-вертикальным 4 и горизонтальным 5. Лист зажимается между нижней и верхней станинами и вал под действием двух домкратов накатывается на лист и производит отгибку фланца. 21 Рис 10.27 Схема фланцегибочного станка с накатывающимся валом. Источник (10). Фланцегибочный станок с поворотным столом имеет неподвижную станину 1, верхнюю подвижную станину 4 и поворотный стол 2.Лист зажимается между верхней и нижней станинами 1 и 4 и при повороте стола 2 производится отгибка фланца из вертикального положения в положение горизонтальное по сменной планке 3,закрепленной на подвижной станине.Фланцегибочные станки с поворотным столом допускают отгибку фланцев листов толщиной до 12 мм при длине гиба до 2 м и применяются главным образом в корпусообрабатывающих цехах. Рис 10.28 Схема фланцегибочного станка -с поворотным столом.Источник (10). 22 3.7 Гибка края металлического листа Край металлического листа или кромки отгибают профилировочно-гибочными кривошипными прессами. Профилировочно-гибочный пресс имеет плоский ползун ,движущийся возвратнопоступательно в вертикальной плоскости,к которому прикрепляются сменные пуансоны различной формы. Под пуансон подкладывается матрица и пуансон вдавливает в нее лист.Применяют специальные и универсальные штампы . Рис.10.29 автора Профилегибочный пресс с универсальной оснасткой. Kohimo AS.Фото Универсальные штампы используются для отгибки фланцев,а также для изгиба деталей корытообразного сечения.В комплект такого штампа входит набор пуансонов с различными радиусами закруглений и одна матрица. 23 Рис.10.30 Универсальные гибочные штампы для отгибания кромок: а - с прямым пуансоном, б – с изогнутым пуансоном .Источник (10). При изгибе деталей ,имеющих несколько углов загиба применяются универсальные штампы с изогнутыми пуансонами различной конфигурации . Рис.10.31 Гибка листа изогнутым пуансоном и общий вид кромкогибочного пресса. .Источник: http://www.board.com.ua/m0413-2002548213-gidravlicheskij-kromkogibochnyijpress.html 24 4. ГИБКА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРОФИЛЬНОГО ПРОКАТА Гибка деталей из профильного проката производится на : -кольцегибочных станках, -горизонтальных и вертикальных прессах, -специальных станках (профилегибочных,трубогибочных). Гибка профилей может производиться : -холодным способом -с нагревом(обычно токами высокой частоты ТВЧ). Температура нагрева зависит от марки стали и размеров профиля . 4.1 Гибка профилей на кольцегибочных станках Кольцегибочный станок для гибки деталей из профильной стали имеет три вертикальных валка, из которых два вращаются от электродвигателя, а третий (нажимной) — за счет трения о профиль. Нажимный валок может перемещаться. На валки надевают сменные кольца, имеющие ручьи по форме изгибаемых профилей. Процесс гибки на кольцегибочном станке заключается в многократной прокатке профиля между валками с постепенным увеличением нажима подвижного валка до получения необходимой кривизны. Рис.10.32 Схема гибки профильной детали на кольцегибочном станке, 1 - линия разметки, 2 - поддерживающие ролики, 3 - приводные валки, 4 - нажимной валик 25 Рис.10.33. Гибка уголкового профиля на кольцегибочном станке. Kohimo AS. Фото автора. Рис.10.34 Профильный прокат после гибки. Kohimo AS. Фото автора. 26 4.2 Гибка профильных деталей на вертикальных гидравлических прессах Гибка профилей в вертикальных прессах производится свободной гибки в следующей последовательности: и горизонтальных с помощью штампов для а) заготовка с помощью крана заводится в штамп и устанавливается участком погиби так, чтобы бульб или полка были обращены кверху, б) заготовка вкладывается в щель штампа и прижимается подвижной планкой , в) нажимами пуансона на заготовку в различных местах изгибаемого участка при различной глубине погружения пуансона производится изгиб заготовки до загнутой кривизны и изогнутый участок проверяется шаблоном, г) отжимается подвижная планка, согнутый участок правится на плите того же штампа плоcкостью пуансонодержателя , д) заготовка продвигается для гибки следующего участка и все перечисленные операции повторяются. Свободный конец заготовки в процессе гибки поддерживается краном. Рис.10.35 Штамп для свободной гибки таврового и полособульбового профиля на вертикальном прессе. 1-основание, 2-пуансонодержатель, 3-матрица, 4-прижимная планка, 5-стойка, 6-качающиеся опоры, 7-пуансон, 8-правильная плита, 9-винт. 27 Гибка на горизонтально –гибочных прессах выполняется обычно на штатных опорах без применения специальной оснастки. На горизонтальном гибочном прессе выполняют гибку профилей, обеспечивая любую форму кривизны с небольшими стрелками прогиба, а также их правку. При этом профиль, расположенный на двух опорах пресса, нагружают по середине сосредоточенной нагрузкой. Гибку производят с применением специальных наделок для устранения искажений профиля при нажиме. Заготовки,поступившие на гибку размечаются гибщиком. Размеченная под гибку заготовка укладывается на стол пресса, опоры которого сдвигаются или раздвигаются в зависимости от номера проката и стрелки прогиби детали. Расстояние между опорами определяется гибщиком опытным путем,Передвигая заготовку, рядом последовательных нажимов пуансоном производят гибку детали. После нескольких нажимов согнутый участок проверяется металлическим шаблоном . В зависимости от кривизны детали гибщик в процессе гибки периодически меняет расстояние между опорами, шаг подачи заготовки и глубину погружения пуансона. Выполняя указанные операции в определенной последовательности, получают кривизну детали заданной формы. При гибке полособульбового или таврового профиля расстояние между опорами рекомендуется принимать равным пяти высотам профиля. 4.3 Гибка профилей на станках токами высокой частоты На кольцегибочных станках в холодном состоянии можно гнуть профили,у которых отношение высоты стенки к ее толщине не более 7.5 При гибке профилей,имеющих отношение высоты стенки к ее толщине более 7,5 их стенкии теряют устойчивостиь, гофрируются, а вдоль проката образуется винтообразное искривление. Поэтому гибка таких профилей производится на кольцегибочных станках, оборудованных нагревательным устройством Для гибки и закалки профильного проката используют также станки с нагревом токами высокой частоты. 28 Рис. 10.36 Схема гибки профилей на станке с нагревом ТВЧ. Источник (10). В качестве нагревательного элемента используются индукторы ,питаемые током высокой частоты. Индуктор кольцеобразно охватывает профиль с зазором 5-7 мм. В зоне индуктора нагревается узкий участок по длине профиля. От нажима валков профиль пластически изгибается.При гибке профилей требующих закалки ,к нагреваемому участку профиля подается через разбрызгиватель охлаждающая вода. Аналогично работают станки для гибки труб с использованием токов высокой частоты. Рис10.37 Нагрев ТВЧ трубы большого диаметра при гибке на трубогибочном станке. Источник: http://nppkurai.ru/index.php/ustanovki/sntvch 29 5. ИНСТРУМЕНТЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ГИБКЕ Для контроля изгибаемых деталей используется как стандартный мерительный и разметочный инструмент (чертилки ,циркули, металлическая линейка, рулетка), так и специальный инструмент, связанный с особенностями формы судостроительных конструкций . Специальная гибочная оснастка (валики,ролики,гибочные диски) комплектуется для каждого пресса в зависимости от вида проката и поставляется обычно вместе с основным гибочным оборудованием Производителем оборудования. Рис.10.38 Оснастка (гибочные кольца) кольцегибочного станка. Kohimo AS. Фото автора. Так, кривизна плоских полотнищ проверяется обычно шаблонами, изготовленными в виде комплекта лекал (обычно металлических). С помощью лекал обычно контролируют профиль листов и сортового проката. Погибь листов сложных форм (веерообразной, сферической) может быть проверена макетами. Рис.10.39 Набор лекал для гибки деталей большой кривизны Kohimo AS.Фото автора. 30 6. КОМПЛЕКТАЦИЯ КОСПУСООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕХА ГИБОЧНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ В качестве примера рассмотрим комплектацию гибочным оборудованием корпусообрабатывающего цеха крупного судостроительного завода «Океан» (Николаев, Украина). Гибка листового и профильного металлопроката производится на технологическом оборудовании в корпусообрабатывающем цехе: вальцами "Ничимен": наибольшая ширина листа — 16 м, толщина — 55 мм. прессами гидравлическими усилиями 350, 800 и 1250 т. Тип пресса Размеры изгибаемого листа Пресс гидравлический усилием 350 т Пресс гидравлический усилием 800 т Пресс гидравлический усилием 1250 т При толщине 50 мм Ширина 940 мм При толщине 90 мм Ширина 300 мм При толщине 50 мм Ширина 2000 мм При толщине 90 мм Ширина 660 мм При толщине 50 мм Ширина 3350 мм При толщине 90 мм Ширина 1000 мм Гибка профильного металлопроката производится на горизонтальных гидравлических гибочных машинах: Прессовое усилие, т Наибольшие размеры профиля, мм Круг Квадрат Двутавр Швеллер Уголок 200 Ø 150 □ 115 № 32 № 32 400 Ø 180 □ 135 № 40 Без ограничений 31 7. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 7.1 Общие правила выполнения гибочных работ При изготовлении простейших металлических изделий методом гибки (скоб, коробчатых конструкций, цилиндров, конусов, частей сферы) необходимо придерживаться следующего алгоритма действий. 1. Следует внимательно изучить чертеж детали , узнать ее толщину и марку материала, решить каким именно способом будет изготовлена деталь- простой гибкой, или сваркой и гибкой . Часто большие детали расчленяются на меньшие элементы и из плоских элементов методом треугольников собирается тело с условно криволинейной поверхностью. 2. Разметить лист заготовки и построить развертку тела вращения или коробки , используя правила начертательной геометрии . При изготовлении сложных корпусных конструкций развертка часто строится конструктором при проектировании детали и является частью чертежа. Развертка также может быть построена исполнителем самостоятельно с использованием программ автоматического проектирования, таких как AutoCAd, Компас, SolidWorks. При изготовлении развертки следует учесть правило нейтрального слоя и коэффициент кривизны при задании технологических припусков .В случае гибки на вальцах толстолистового проката следует также прибавить припуск на неотогнутые кромки листа , которые придется удалить после гибки. Правило нейтрального слоя можно использовать для гибки неответственных деталей относительно ограниченных размеров. Правило сформулировано Н.И.Макиенко и гласит, что длина развертки гнутой детали равна: - длине нейтральной линии (т.е. линии не испытывающей сжатия-растяжения) в пределах закругления, - длине прямых участков (полок) к которым прибавляется длина укорачивания заготовки в пределах закругления. Существуют также готовые таблицы для типовых случаев гибки.Вычисления по указанным методам будут проведены нами при построении разверток простейших фигур. 3. Произвести вырезку развертки из листа заданного чертежом типоразмера. 32 Нанести на развертку установочные линии (показывающие направление и порядок установки заготовки относительно осей валков станка ) и контрольные линии (позволяющие контролировать положение детали в составе судовой конструкции). 4. Изготовить при необходимости контрольные шаблоны, лекала. 5. Установить заготовку в вальцы листогибочной машины ,вальцевать до получения необходимой формы. В случае необходимости отгиба кромок/фланцев,завести заготовку между пуансоном и матрицей, произвести гибку. 6. Обмерить заготовку на соответствие чертежу,проверить прилегание к шаблону. 7.2 Правила вычисления длины развертки Длина заготовки для профилей с углом гиба 90° определяется по эмпирической формуле (обозначения размеров см.черт DP-TN-100-1-1) ,где: L=l+h-A L, h-длина сторон профиля,см.чертеж DP-TN-100/1, мм A-величина укорачивания заготовки в пределах закругления ,мм, определяется по формуле: A=R/2+m R - (внутренний) радиус гибки, m - толщина заготовки. В качестве примера произведем вычисления для детали –скобы по черт . DP-TN-100_1 Размеры, снятые с чертежа l=15мм h=15 мм r=2,5 мм m=0,5 Вычисления ,произведенные по эмпирической формуле, дают L = 15+15-(2.5/2+0.5)=28.25mm Длина развертки ,полученная построением в AutoCad, составила 28,28мм, т.е.совпадение длин практически полное (в пределах погрешностей измерений). 33 Длина развертки тонкостенных заготовок, изгибаемых под углом, отличным от 90°, определяется по формуле L=l+h+B l, h-длины прямых сторон B- длина нейтральной линии в пределах закругления ,определяемая в зависимости от толщины заготовки , радиуса гибки и угла гибки по формуле B=0.0175(r+m/2)α α-угол гибки,град r-радиус гибки ,мм m-толщина заготовки ,мм Иначе B=Kα K-гибочный фактор, коэффициент. Для типовых толщин и радиусов составлены таблицы и номограммы , в которых определено значение гибочного фактора К. Указанные таблицы могут быть получены из справочной литературы. 7.3 Гибка простейших деталей из полосового металла Выполните следующие практические задания: -для приведенных ниже простейших тел постройте развертки, -по приведенным ниже чертежам произведите разметку листовых деталей и последующую гибку на оборудовании мастерской. Гибку на станках можно производить только после изучения правил техники безопасности и под руководством наставника 34 Рис. 10.40 Гибка скобы из тонколистового металла . 35 Рис. 10.41. Скоба из толстолистового материала 36 37 Рис. 10.42 Гибка цилиндра на вальцах 38 Рис. 10.43. Гибка конуса с вырезом. Изометрический вид конуса 39 Рис. 10.44. Развертка усеченного конуса 40 41 Рис. 10.45. Гибка патрубка переходной формы.Изометрический вид детали 42 Рис. 10.46. Чертеж развертки патрубка 43 Рис. 10.47. Чертеж детали 44 45 46 47 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ 1. Назовите способы гибки, применяемые в судостроении. 2. Назовите 5 примеров корпусных деталей, полученных изгибом. 3. Назовите 5 типов гнутых листов , имеющих в основе простейшие фигуры. 4. Назовите 3 требования к заготовкам листового проката, поступающего на гибку. 5. Назовите 3 основных типа гибочного оборудования, используемого при гибке листового материала. 6. Какое из приведенных условий является условием гибочного процесса: а-металл должен получить упругую деформацию б-металл должен пластически деформироваться в-металл не должен получить деформаций. 7. Как называются станки для отгибания кромок ? 8. Назовите основные виды оборудования для гибки профильного металла. 9. Что такое лекала: а-прямоугольный шаблон б-металлическая линейка в-криволинейный шаблон 10. Какой из цехов судостроительного предприятия производит обычно гибочные работы ? 11. Длина какого участка изогнутой детали принимается в качестве длины развертки: а-внутренняя часть детали б-центральная линия в-линия нейтрального слоя г-наружная часть заготовки 48