Новые технологические решения правки сварных элементов строительных металлоконструкций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Черный, Дмитрий Георгиевич

• Черный, Дмитрий Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Черный, Дмитрий Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

1.1. Существующие методы и оборудование для устранения остаточных деформаций.

1.2. Существующее нагревательное оборудование.

1.3. Актуальность, цель, задачи работы. Основные положения методики исследований.

2. ВЫЯВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНИМОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРАВКИ.

2.1. Правка грибовидности в различных технологиях производства малых и средних балок.

2.2. Основные принципы сопоставления рациональности применения холодной и термической правки.

2.3. Соотношение областей эффективности правки холодной и термической.

2.4. Выводы по главе 2.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ

ПРАВКИ.

3.1. Методика расчета на ЭВМ температурного режима стальных элементов при нагреве их газовой горелкой.

3.2. Основные принципы формирования угловых деформаций при правке грибовидности.

3.3. Основные закономерности формирования перепадов температур по толщине элементов при варьировании величины удельных тепловых потоков.

3.4. Анализ эффективности правки при использовании различных горючих газов.

3.5. Выводы по главе 3.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ПРАВКИ.

4.1. Организация экспериментальных исследований.

4.2. Разработка и изготовление новой горелки - линейной.

4.3. Исследование эффективной мощности горелок.

4.4. Исследование эффективности регулирования положения пламени горелки относительно нагреваемого металла.

4.5. Исследование режимов правки горелками линейной и ГЗУ-2-62.

4.6. Выводы по главе 4.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ВНЕДРЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПРАВКИ НЕПОСРЕДСТВЕННО В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ ЗАВОДОВ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.

5.1. Методика проведения работы.

5.2. Разработка и внедрение опытного образца нового устройства для правки грибовидности технических элементов.

5.3. Разработка и внедрение опытности образца горелкодер-жателя для двух спаренных горелок.

5.4. Разработка предложений по совершенствованию технологического процесса термической правки грибовидности.

5.5. Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новые технологические решения правки сварных элементов строительных металлоконструкций»

В России ежегодно выпускаются десятки тысяч тонн металлоконструкций, в том числе мостовых, значительная часть из которых - сварные. В процессе сварки в результате усадки швов возникают остаточные деформации и напряжения, усложняющие технологию изготовления и монтажа, а в некоторых случаях и уменьшающие работоспособность конструкции.

Исследование технологии изготовления конструкций непосредственно в заводских условиях показало, что при их сварке имеют место различные виды остаточных деформаций: грибовидность, перекос, саблевид-ность, выгиб, волнистость, хлопуны и др. Эти деформации в большинстве случаев превышают существующие допуски и требуется выправка элемента конструкции. Наиболее распространены деформации грибовидности.

Правка деформированных элементов - это сложный и трудоемкий процесс, требующий до 20 % затрат труда от общих затрат на изготовление сварных элементов, при этом используются дорогостоящее оборудование и дополнительные производственные площади. Повышение эффективности правки является актуальной задачей.

Таким образом, актуальность данной работы определяется следующим: правка является неизбежной и трудоемкой операцией при изготовлении сварных металлоконструкций; потенциальные возможности термической правки выше, чем холодной, однако существующие технологии и оборудование не позволяют эффективно ее использовать при изготовлении различных элементов. Поэтому требуется разработка новых технологических решений с обоснованием границ рационального использования различных методов.

Цель работы - снижение трудоемкости и стоимости правки сварных элементов путем разработки новых технологических решений с выявлением границ их рационального применения.

Методы исследований - изучение технологии изготовления сварных балок и Н-образных элементов на различных действующих заводах, теоретические исследования с использованием методов математического моделирования на аналоговых вычислительных устройствах и ЭВМ, экспериментальные исследования в лабораторных и заводских условиях.

Научная новизна: выявлены новые закономерности различных технологических процессов правки путем их сопоставительного анализа на действующих заводах; установлены новые зависимости формирования температурных полей в сварных элементах при нагреве их газовыми горелками различного вида и различной мощности; выполнены теоретические и экспериментальные обоснования новых технологических решений правки, проведено опытное применение ряда этих решений в условиях действующих заводов.

Практическая значимость. На основании выполненных автором исследований разработаны теоретические положения, позволяющие повысить эффективность правки сварных элементов путем рационального определения границ правки и снижения технологических затрат. Разработан ряд новых конструктивных и технологических решений.

Разработки внедрены на Чеховском и Белгородском заводах металлоконструкций.

Апробация работы. Достоверность и эффективность разработок подтверждена практикой использования их непосредственно на заводах металлоконструкций.

Основные положения диссертации докладывались на секциях ученого совета ЦНИИСа в 1989,1990, 1992, 1998,1999 годах.

По теме диссертации опубликованы 5 статей и получено свидетельство на полезную модель.

Работа выполнена в Центральной лаборатории инженерной теплофизики Научно - исследовательского института транспортного строительства (ЦНИИСф. Ряд вопросов решался в творческом сотрудничестве с ВНИИ-Автогенмаш, отделением мостов ЦНИИСа, Чеховским и Белгородским заводами металлоконструкций.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук В. В. Пассеку, ведущему научному сотруднику кандидату технических наук В. М. Душницкому, а также сотрудникам Центральной лаборатории инженерной теплофизики за огромную методическую и практическую помощь при работе над диссертацией.

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Черный, Дмитрий Георгиевич

5.5. Выводы по главе 5.

1. Особенности правки грибовидности тонких элементов существующими горелками связаны с отсутствием необходимости колебаний сопла горелки при движении автомата. Это позволило ликвидировать колебательную систему в автомате, перестроить общую компоновку его узлов, изменить некоторые узлы и существенно упростить и облегчить автомат, снизить вес с 40 до 15 кг. Автором был разработан эскизный проект автомата и на Белгородском заводе осуществлено его изготовление, испытание и внедрение опытного образца. Снижение веса автомата облегчает его дальнейшее внедрение при правке элементов малой толщины. В связи с тем, что объем правки этих элементов значительно выше и, следовательно, требования к использованию ручного оборудования прежде всего связаны со снижением веса.

2. Разработана новая конструкция горелкодержателя для двух спаренных горелок, в частности два его главных узла - устройство для регулировки расстояния сопла горелки до нагреваемого металла и отражатель пламени. При этом разработан принцип теплового расчета отражателя.

3. При проведении опытно - экспериментальных работ непосредственно в заводских условиях показано, что перестройку технологического процесса при появлении новых условий или конструкций гораздо проще произвести при применении термической правки, чем холодной. В частности, при этом был разработан и внедрен ряд технических решений: огибающая система в автомате для правки балок с поясами двутаврового сечения, вспомогательное устройство для правки балок с узкими поясами или при наличии ребер жесткости, вспомогательные элементы для рамп, технологические предложения для правки с применением природного газа и др.