[1]Изобретение относится к сварке и может быть использовано в различных отраслях при ремонтных и восстановительных работах листовых металлоконструкций с трещинами.
[2]Известны способы для восстановления металлоконструкций с трещинами, заключающиеся в том, что вставляют в дополнительные отверстия выполненные по разные стороны от трещины, крепежные болты, соединяют между собой либо системой стяжных элементов, либо специальными пластинчатыми пружинными вставками, которые охватывают трещину с обеих сторон конструкции (см. а.с. СССР №1366343, кл. В23Р 6/00, 1986; а.с. СССР №1442354, кл. В23Р 6/00, 1988; патент РФ №1343689, кл. В23Р 6/00, 1985; а.с. СССР №1496980, кл. В23Р 6/04, 1987).
[3]Недостатками всех известных способов являются значительная трудоемкость реализуемого способа восстановления металлоконструкций, их предельно малая эффективность, низкая надежность конструкции после восстановления.
[4]Известны также способы для восстановления металлических конструкций с трещиной, реализующие сварные методы, которые используют накладные пластины для заварки трещины (см. Вощанов К.П. Ремонт оборудования сваркой. М.: Машиностроение, 1967. С.74-76).
[5]Недостатками известных способов являются значительная сложность, громоздкость и низкая производительность реализуемого ими способа, предельно ограниченные функциональные возможности и области применения.
[6]Известны способы ремонта металлических конструкций с трещиной, при которых удаляют дефектную зону и приваривают заплаты в виде набора стальных листов с бортами, близкими к прямому углу (см. а.с. СССР №1498598, кл. В23Р 6/00, 1989; а.с. СССР №2012474, кл. В24Р 6/00, 1994; а.с. СССР №1539035, кл. В23Р 6/04, 1990; а.с. СССР №1391856, кл. В23Р 6/04, 1988), либо приваривают к кромкам набор отдельных пластин в порядке увеличения их размеров (см. а.с. СССР №1077160, кл. В23Р 6/04, 1984).
[7]Недостатком всех известных способов является значительная трудоемкость реализуемого ими способа восстановления металлоконструкций. Это объясняется необходимостью удаления дефектной зоны и зачистки кромок листового материала, изготовления и подгонки заплат, надобностью плавящихся электродов для сварки и т.д. Данный способ практически может быть применен только в исключительных случаях для ограниченного типа конструкций.
[8]Известны способы ремонта металлических конструкций с трещиной, при которых удаляют дефектную зону газовым резаком или фрезой, строганием или другими способами. По кромке выреза снимают фаски с раскрытием их в удобную для сварки сторону с последующей зачисткой. Заплату выбирают с размерами, превышающими габариты трещины, или заплату-вставку вырезают точно по контуру подготовленного выреза с фасками по кромкам или приваривают заплату в виде набора стальных листов с бортами, близкими к прямому углу. Чашеобразные элементы приваривают, накладывая друг на друга (см. а. с.СССР №1754398, кл. В23Р 6/04, 1992).
[9]Недостатками способа ремонта конструкций с трещинами являются значительная сложность, низкая производительность, высокая трудоемкость выполнения ремонтных работ, материалоемкость, а также ограниченная область применения.
[10]Это объясняется тем, что при сварке каждой пластины или чашеобразного элемента-заплаты увеличиваются общий объем наплавленного металла, расход электродов, появляются значительные по величине сварочные напряжения. Чашеобразные элементы-заплаты по диаметру все разные. Это значит, что для каждого типоразмера для формообразования требуются пуансон и матрица, прессовое оборудование. Если учесть, что дефектные зоны могут быть разных диаметров, то потребуется широкая гамма пуансонов и матриц различных габаритов.
[11]Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ ремонта трещин металлических конструкций, включающий последовательную заварку по всей длине трещины (см. а.с. SU 1593876 кл. В23Р 6/04, 1990).
[12]Недостатками способа-прототипа являются значительная сложность, низкая производительность, предельно ограниченные функциональные возможности и область применения. Это объясняется необходимостью разделки трещины путем высверливания ряда сквозных отверстий вдоль линии трещины. Между отверстиями имеются перемычки. Заварку разделанной трещины выполняют путем последовательной заварки вдоль трещины каждого отверстия. В каждом отверстии валики шва накладывают по глубине трещины путем полного заплавления полости отверстия. Наложение каждого валика производят ручной сваркой короткой дугой при температуре 3200°C, последовательно перемещая электрод в сторону, обращенную к сварщику.
[13]Данный технологический процесс практически невозможно автоматизировать, последовательная заварка отверстий создает значительные сварочные напряжения и требуется термообработка шва. Способ может быть применен только в исключительных случаях для ограниченного типа конструкций.
[14]Технический результат - упрощение способа, повышение его производительности, расширение технологической возможности ремонта, снижение трудоемкости и материалоемкости, отсутствие наплавленного металла, снижение температуры плавления в 2 с лишним раза (1500°C против 3200°C при ручной сварке), что позволяет в большей степени сохранить существующую структуру и состав основного металла.
[15]Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе ремонт трещин осуществляется последовательной заваркой по всей длине трещины ручной электродуговой сваркой.
[16]Особенностью является то, что трещины заваривают путем локального точечного нагрева и переплава основного металла вдоль трещины контактной точечной или шовной сварочной машиной, причем заварку ведут с вершины трещины по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра как минимум на 30%; для снятия сварочных напряжений сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине.
[17]На фиг.1 и фиг.2 схематично представлен способ ремонта трещин металлоконструкций. Металлоконструкция 1 содержит трещину 2. Вершину трещины 2 перекрывают электродами 3 и 4 контактной точечной или шовной сварочной машины и производят сварку (заварку) по трещине 2. В результате нагрева и переплава основного металла металлоконструкции 1 трещина 2 исчезает в расплавленной ванне, которая, остывая, формируется в ядро 5. На фиг.1 показаны следы старой трещины 2, превратившейся в монолитное сформированное ядро 5. Фактически трещина 2 отсутствует в ядре 5. Затем заварку ведут с вершины трещины 2 по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра 5 как минимум на 30% (см. фиг.2).
[18]Сущность изобретения заключается в следующем: заварка трещины осуществляется путем локального точечного нагрева и переплава основного металла вдоль трещины контактной точечной или шовной сварочной машиной, причем заварку ведут с вершины трещины по всей ее длине с перекрытием предыдущего сформированного ядра как минимум на 30%; для снятия сварочных напряжений сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине с переносными клещами.
[19]Сварочный процесс ремонта трещин металлических конструкций протекает без разделки сварного шва и расходных материалов: плавящихся электродов, сверл и т.д., а также без подручных инструментов (дрель, молотки и т.д.). При нагреве и переплаве металлоконструкции трещина исчезает в расплавленном металле, который, остывая, кристаллизуется и формируется в монолитное ядро. Контактная сварочная машина в автоматическом режиме может проводить термообрабатывающий нагрев и проковку сформированного ядра для снятия сварочных напряжений.
[20]Заварку можно проводить с любым интервалом между сформированными ядрами, если позволяют требования эксплуатации конструкции.
[21]Для снятия сварочных напряжений каждое сформированное ядро нагревают в режиме термообработки и проковывают на контактной точечной или шовной сварочной машине.
[22]Процесс заварки (сварки) трещин может быть полностью автоматизирован (роботизирован). Отсутствие наплавленного металла придает эстетическое восприятие отремонтированной металлоконструкции.
[23]Энергоресурсосберегающая технология предлагаемого способа ремонта трещин металлоконструкций может быть использована в авиации, при ремонте автотракторной и сельскохозяйственной техники и т.п., так как ремонт металлоконструкций с трещинами упрощается. Здесь при ремонте не требуются плавящиеся электроды, листовые вкладыши, пластины-заплаты, утяжеляющие металлоконструкцию. Здесь отсутствуют наваренный и наплавленный металл, а также подручные инструменты и материалы: зубило, сверла, дрель, газопламенный резак, пропан-бутан, кислород и т.п.
[24]Способ ремонта трещин позволяет сэкономить расход электроэнергии на 19…32% ввиду снижения температуры плавления металла с 3200°C (при ручной сварке) до 1500°C на контактной сварочной машине.
