Отличия технологии сварки при изготовлении сварных решетчатых настилов

При изготовлении и дальнейшем использовании сварных решетчатых настилов сталкиваются технологии и сварки и обработки давлением. Если смотреть поверхностно, то все похоже на контактную сварку. И да и нет – процесс еще носит не официальное название электроковки – оно наверное наиболее полно отражает его суть.

С точки зрения процесса образования сварного соединения он более чем похож на процесс стыковой контактной сварки сопротивлением. При контакте поперечного прутка с несущей полосой через зону контакта начинает течь достаточно большой ток, а приложенное давление заставляет нагретый и разупрочненный металл полосы и частично прутка вытесняться из зоны контакта вместе с загрязнениями. В итоге, после внедрения прутка на достаточную глубину нагрев проходящим током прекращается а в соединении оказываются атомарно чистые поверхности металлов прутка и полосы.

Что влияет на протекание этого процесса:

,..Почему пруток внедряется достаточно глубоко в полосу, а не наоборот полоса в пруток. Ответ и в изменении формы соединения и в близости к электроду. От места стыка до электрода гораздо ближе в сторону поперечного прутка а не в сторону противоположного торца несущей полосы. Именно поэтому теплоотвод от прутка гораздо активнее.  Если пруток сильно загрязнен, поверхность неровная – то свойства теплоотвода ухудшаются и получается в большей степени проникновение полосы в пруток – что снижает общую прочность настила.

–  Физика процесса основана на распределении теплового поля и давлении, –  стоит понимать, что чем больше ток и короче время процесса – тем меньше времени для перераспределения выделенного в основном вблизи зоны контакта тепла. То есть процесс имеет минимально необходимое время для сварки, и как не увеличивай мощность и давление – быстрее получить качественное изделие не получится. Однако и “недобирать” с мощностью тоже не стоит – это просто непроизводительные  потери на нагрев самого настила в целом и электродов.

– Материал полосы и прутка. На этом остановимся чуть подробнее. Понятно, что основная масса настила будет изготавливаться из “чего подешевле” – а это и отклонение состава, и приповерхностные дефекты проката, и отклонения диаметров и окалина. Так вот динамика процесса электроковки позволяет в значительной степени убрать и окалину, и загрязнения правильно внедрить пруток в полосу и получить соединение с необходимым давлением.  Если пытаться получить соединение более форсированно – то есть побольше тока и поменьше усилия (ближе к контактной сварке прутков “вкрест”)  – то эти влияния оказываются все более заметны на конечном результате. Время сварки можно посмотреть в нормах на контактную сварку арматурных каркасов -обратите внимание на время сварки -оно тоже во многих случаях нормировано по меньшей величине. Причина принципиально та же.

фрагмент сварного решетчатого настила

– Глубина проникновения прутка.  90 -95% -это дает и ровную поверхность настила и заполнение  облоем зазоров.  Нетрудно понять, что изготовить настил быстрее можно, если уменьшить глубину проникновения прутка.  В этом случае нарушится геометрия – то есть пруток будет резко возвышаться над несущей полосой. Это не удобно для дальнейшего использования.   Если же форсировать процесс по мощности – то пруток можно осадить в полосу до требуемого размера по высоте, но в облой выйдет более значительная часть материала прутка и его фактическое сечение вблизи несущих полос будет уменьшено, а прочностные характеристики всего настила снижены.

 Деформация настила после сварки

С учетом нагрева полосы и прутка и последующей усадки получение настила ровным непосредственно после сварки невозможно. Это возможно при изготовлении сварных сеток – но геометрия сварного соединения другая, поэтому остаточные деформации после сварки будут обязательно. С учетом этого в линии по производству  устанавливают станции правки настила после сварки. Величина деформации поэтому не играет особой роли, однако ее постоянство важно. Иначе не удастся настроить линию на получение плоского настила.   В этом кроется ответ на вопрос – почему на всех “дорогих” линиях пруток вваривается в полосы одновременно по всей ширине настила.  Это и однообразность условий сварки и саморегулирование процесса при местных отклонениях в толщине прутка и полосы. Зубья противоскольжения, хаотичное расположение выступов при использовании витого прутка квадратного сечения, арматуры периодического профиля оказывают влияние на режим сварки каждого узла в отдельности, но при сварке “за раз” раньше вступивший в контакт узел подвергается большему нагреву и давлению, в результате чего в первый момент сварка не равномерна, но затем все условия по всем узлам сводятся к единым и так до окончания сварки.

Здесь находим ответ на еще один вопрос – один большой пресс или несколько прессовых узлов распределенных по ширине настила. Разумеется первое лучше, особенно если исходный материал (полоса, пруток) неоднороден.

Нетрудно понять, что сварить настил каскадом принципиально можно, но:

– Время для  сварки каждого узла буде суммироваться и производительность будет крайне низка

– Пруток будет испытывать деформацию

– Условия сварки узлов при неоднородной толщине прутка и отклонениях поверхности будут разными, поэтому глубина проникновения прутка в полосу будет так же иметь отклонения от узла к узлу. Это сделает не возможным точную правку настила после сварки.

Необходимый для сварки минимальный вылет поперечного прутка

Технология сварки – электроковки требует наличия достаточного вылета прутка за край несущей полосы. Он несколько меньше при применении гладкого прутка и несколько больше при применении прутка периодического профиля или крученого квадратного прутка. Порядок – не менее 2 -2.5 толщин.

При не синхронной обрезке вылетов прутков трудно произвести обрезку точно. Одним из оптимальных решений является совмещение узла обрезки вылетов с прессом  и сварочным порталом. Вылет прутков обрезается практически по горячему, а настил еще дополнительно удерживается прессом при сварке последующих прутков. Так же усилие от ножей равномерно, что не вызывает усилий могущих сместить настил во время обрезки.

 

Немного о технических параметрах оборудования и производительности.

Если брать крученый пруток или периодическую арматуру в качестве поперечного прутка допустим диаметром 10 мм -к 10 мм полосе то примерно нужно будет около 60 кВА мощности на один узел и около 1200 кг давления.  Если по 6 мм – то примерно вдвое меньше.

Если пресс например тонн на 100 и мощность порядка 2000 кВА одновременно свариваем 2 поперечных прутка 6 мм – то получится что этого хватит (примерно) на шаг полосы 35 мм ширину настила 1000 мм и ограничивает мощность трансформатора. Если ее поднять примерно на 500 кВА – то хватит и на шаг продольной полосы около 25 мм. Производительность при этом будет примерно 2.5 сек на 1 ход или около 48 поперечных прутков в минуту. Если шаг прутка около 50 мм – 2,5 минуты на 1 настил 6000 х 1000 мм.

Если усилия меньше или мощности не хватает – то сваривать останется по оному прутку за раз – производительность упадет более чем вдвое. Если не хватает еще больше – получить настил все равно можно, но это будет уже не сварной (электрокованный) настил, а настил полученный на очень мягких режимах со сниженными прочностными свойствами и высоким удельным расходом электроэнергии. Время приварки прутка может увеличится до 2 раз – процесс будет идти.

Вот параметры машины с востока:
“Время сварки – 10 минут на каждую металлоконструкцию размером 995 х 6000 мм. Расстояние проволоки вкрест – 100 мм.”
Что эта машина делает все это время? 1 пруток за… 10 секунд.??? Для сравнения нормальный, технологически обоснованный вариант около 1.5 минут на ту же сварку – то есть таких машин надо… 6.5 штук вместо одной “нормальной”.

Приварка обрамляющей полосы

машина для приварки обрамляющей полосы к решетчатому настилу фотоЭто рельефная контактная сварка, то тоже немного с отклонениями от “классики”. При классической рельефной сварке расплавляется рельеф и именно он образует литое ядро сварного соединения. Обратите внимание на большинство сварных конструкций выполненных с помощью точечной и рельефной контактной сварки – там в подавляющем большинстве точки работаю на сдвиг. С полосой обрамления для решетчатого настила это немного не так, – рассмотрите нагружение полосы на краю ступени – это сдвиг полосы и поворот.  То есть сварное соединение в значительной мере нагружается на отрыв.

На какой части изготавливать рельеф? Ответ ясен – на полосе обрамления, так как невыгодно и не производительно делать короткие секции сварного настила, например для будущих ступеней.

В данном случае несущая полоса имеет в этом случае большее проникновение в продольный рельеф на полосе обрамления. Этим достигается дополнительное сечение сварного соединения в направлении несущей полосы. Именно эта часть соединения и усиливает прочность “на отрыв”.  Соответственно меняются и параметры необходимого оборудования – большее усилие и более длительный цикл по приварке полосы обрамления к решетчатому настилу.



Ваш запрос, отзыв или комментарий

Все поля заполняются на Ваше усмотрение.

Используются файлы cookie, чтобы улучшить работу и повысить эффективность сайта. Продолжая пользование данным сайтом, Вы соглашаетесь с использованием файлов cookie.