ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Одной из важнейших технологических операций в процессе изготовления крупногабаритных конструкций оболочкового типа, собираемых из сварных листовых заготовок, является их правка в многовалковых машинах, позволяющая устранить местные коробления заготовок, ухудшающие условия сборки конструкций. Однако в целом ряде случаев в процессе правки сварных листовых заготовок в области сварных стыков имеет место трещинообразование, приводящее к браковке заготовок и не позволяющее использовать их для сборки оболочковых конструкций без последующего ремонта. Последнее связано с исчерпанием запаса пластичности металла заготовок, наступающим в результате знакопеременного пластического деформирования при неправильно заданных параметрах правки заготовок и настройки правильных машин. В связи с этим, ключевым моментом является выбор оптимальных параметров правки листовых заготовок, обеспечивающих после их правки правильную геометрическую форму при отсутствии трещинообразования в наиболее нагруженных участках.

Разработана методика выбора оптимальных параметров правки листовых заготовок, учитывающая толщину заготовок , их исходное коробление в зоне сварного стыка, механические свойства металла заготовок и их сварных соединений (рис. 1).

2, 3 - подвижные рабочие валки; 5, 6, 7 - неподвижные валки

В основу данной методики положено решение задачи об упругопластическом деформировании листовой заготовки под рабочим валком, полученное методом конечных элементов (МКЭ). Анализ полученных расчетных данных позволил установить количественную зависимость степени повреждаемости материала сварной заготовки в ее наиболее нагруженных зонах от основных параметров процесса правки (числа циклов правки , т.е. числа прогонов листовой заготовки через валковую машину; исходных смещений подвижных и направляющих валков; толщины и коробления листовой заготовки; механических свойств основного металла и металла сварного соединения). Данная методика представлена в виде пакета программ для работы на персональных компьютерах типаibm.

В качестве примера на рисунке 2 приведены некоторые результаты расчетов, полученные для листовых заготовок из стали 10Х1М, выполненных автоматической сваркой под слоем флюса ОСЦ-45 сварочной проволокой Св08ГА диаметром 5 мм ( 525 МПа, 620 МПа, 450 МПа, 530 МПа, 40 %).

Рис. 2. Зависимость между числом циклов правки и величиной перемещения подвижных валков правильной машины ( и ) для листовых заготовок из стали 10Х1М: а) - =10 мм; б) - =28 мм; в) - =40 мм; величины предельно допускаемого прогиба заготовки , исправляемого правкой без трещинообразования, от относительного сужения (1 - =10 мм; 2 - =40 мм) - г)

В результате сварки заготовок в последних имело место коробление с поперечным прогибом 7...12 мм в области сварного стыка. При определении допустимого числа циклов правки и величины максимальных смещений рабочих валков , не приводящих к трещинообразованию в области сварного стыка листовых заготовок, учитывали, что максимальная повреждаемость материала в данной зоне в процессе упругопластического деформирования заготовки не должна превышать значений запаса пластичности материала: . Необходимая для расчетов величина определялась из диаграмм пластичности, построенных экспериментально для металла сварного шва и аппроксимированных для простоты практического использования через известную характеристику материала (относитель­ное сужение):

где - показатель жесткости напряженного состояния в наиболее нагруженной зоне сварного стыка (данная величина в общем случае зависит от величины коробления , но без большой потери в точности может быть принята равной 1).

Предлагаемая методика прошла успешную апробацию при настройке многовалковой машины типа «verrina» для правки сварных листовых заготовок из стали 10Х1М с исходным короблением с целью устранения трещинообразования в области сварных стыков.