Технологические особенности рамных конструкций

Рамы представляют собой объемную пространственную конструкцию, предназначенную для соединения отдельных деталей и механизмов в единый агрегат, машину, станок. Назначение рамных конструкций и условия их эксплуатации определяют основные рекомендации к разработке технологии изготовления сварных рам. Рассмотрим их более подробно.

Одним из главных требований, предъявляемым к рамам, является жесткость конструкции. В связи с этим сварные рамы часто включают в себя балки Н-образного и коробчатого сечения, подкрепленные во многих местах ребрами жесткости. Следовательно, характерным для рамных конструкций является большое число относительно коротких швов, расположенных в различных пространственных положениях. Отсюда вытекают следующие технологические рекомендации:

1. Для соединения деталей целесообразно назначать полуавтоматическую сварку под флюсом или в среде углекислого газа, а в случае большого удаления швов друг относительно друга – ручную дуговую сварку покрытым электродом.

2. При сварке желательно использовать позиционеры и кантователи. Значительные размеры рам по ширине заставляют применять специальные меры, облегчающие доступ к месту сварки. Для этой цели используют кантователи с подъемными центрами, передвижные подъемные площадки для сварщиков или располагают позиционер в специальном углублении так, чтобы сварка производилась на уровне пола. Вторым важным требованием является высокая точность взаимного расположения отдельных узлов и деталей рамы и стабильность размеров в процессе эксплуатации.

Наиболее простой технологический прием выполнения этого требования заключается в назначении операции механической обработки после сварки всего изделия. При производстве крупных рам эта рекомендация во многих случаях не выполнима, так как некоторые детали располагаются в труднодоступных для механической обработки местах. Кроме того, назначение механической обработки только после сварки требует увеличения припусков, что повышает трудоемкость изготовления. Окончательная механическая обработка до сварки значительно сокращает трудоемкость сборки рамы, но предъявляет более высокие требования к точности сборки и сварки.

Как правило, при сварке сложных по конструкции рам не представляется возможным учесть остаточные деформации и, следовательно, механическая обработка всего изделия неизбежна. Поэтому наибольшее распространение получил следующий прием: предварительная механическая обработка заготовок с минимально необходимым припуском, облегчающая взаимное фиксирование деталей при сборке, и окончательная механическая обработка после сварки.

Перераспределение остаточных сварочных напряжений под действием эксплуатационных нагрузок может привести к недопустимым деформациям конструкции. Для стабилизации размеров рамы, рекомендуется назначать перед механической обработкой высокий отпуск для снятия напряжений.

3. Группа технологических рекомендаций, обусловлена тем, что рамные конструкции могут работать под действием динамических нагрузок и, следовательно, технологический процесс должен предусматривать мероприятия, направленные на повышение усталостной прочности. К числу таких мероприятий относятся следующие:

- применение для угловых соединений сварки «в лодочку»;

- механическая обработка швов, с целью устранения концентраторов напряжений;

- оплавление участка перехода от шва к основному металлу неплавящимся электродом в аргоне (наложение галтельных валиков) для получения плавного очертания контура шва;

- дробеструйная обработка сварного соединения для создания в поверхностных слоях остаточных напряжений сжатия.

При разработке технологии изготовления рамных конструкций существенным является оптимальный выбор последовательности сборочно-сварочных операций. Полное завершение сборки до начала сварки оказывается целесообразным только при изготовлении рам малых по размеру и несложных по конструкции. В большинстве случаев предпочтение отдают поузловой сборке с последующей общей сборкой. Это позволяет упростить технологию сборки и сборочно-сварочную оснастку, улучшает доступность мест сварки, позволяет в процессе изготовления чередовать сварку и механическую обработку. Кроме того. При общей сборке появляется возможность компенсировать деформации, появившиеся при сборке и сварке отдельных подузлов.