УДК 621.791.762.5 Разработка технологии изготовления

УДК 621.791.762.5
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ ЦЕПЕЙ ДЛЯ
ЦЕМЕНТНЫХ ПЕЧЕЙ
Жук А. А.
научный руководитель доц. Демченко А. И.
Сибирский федеральный университет
При работе вращающихся цементных печей широкое распространение в
качестве цепных завес получили цепи навесные типа ЦОН, ЦКН, ЦОЖ, ЦКЖ. В
зависимости от температуры газового потока, используют цепи нормальной прочности
(ЦОН, ЦКН), выполняемые из сталей Ст3 или 40Х, либо цепи жаропрочные (ЦОЖ,
ЦКЖ), материалом для которых служит круглая горячекатаная сталь 12Х18Н10Т. В
обозначении цепей второй символ различает цепи с круглыми и овальными звеньями.
Диаметр прутка, используемого для изготовления данных цепей, может колебаться в
пределах 16…28 мм, хотя наибольшее распространение получил пруток диаметром
22…25 мм.
Преимущественно применяется 2 способа изготовления цепей: контактная
стыковая сварка (КСС) и ручная дуговая сварка (РДС).
К преимуществам РДС следует отнести универсальность и низкую стоимость
оборудования. К недостаткам – высокую себестоимость продукции (за счет высоких
затрат на сварочные материалы, электроэнергию и заработную плату сварщика),
низкую производительность труда и дополнительные операции при обработке
сваренной цепи (зачистка, снятие усиления шва и т.д.).
В свою очередь, цепи, изготовленные КСС, делятся на одностыковые и
двухстыковые. В первом случае заготовки предварительно связываются в цепь, затем
производится сварка методом сопротивления или оплавления на специальном
цепесварочном
автомате.
Преимущество
данного
способа
–
высокая
производительность. К недостаткам относится высокая стоимость оборудования,
возможная деформация звена цепи в зоне сварки и шунтирование сварочного тока по
звену цепи, что ведет к значительному увеличению расхода электроэнергии, нагреву и
возможной деформации звена цепи.
Во втором случае производится сварка звена цепи из двух полузвеньев методом
оплавления. При этом заготовки формируются на универсальных гибочных прессах,
снабженных специальной оснасткой, а затем свариваются на универсальных машинах
для стыковой сварки оплавлением (типа МСО-606). Данный способ обладает рядом
преимуществ, такими, как универсальность, низкая стоимость оборудования, высокая
прочность соединения, отсутствие тока шунтирования и отсутствие необходимости
снятия грата после сварки.
Недостатком сварки цепи двухстыковым методом является более низкая
производительность по сравнению со сварочными автоматами.
Поэтому самым наилучшим вариантом изготовления цепей для цементных
печей, при условии небольшого объёма выпуска, является контактная стыковая сварка
оплавлением из двух полузвеньев. На основе этого способа кафедра
«Машиностроение» Сибирского федерального университета разработала технологию
изготовления сварных цепей, основанную на двухстыковой сварке. В ее основу легли
достоинства всех рассмотренных ранее методов сварки: универсальность, простота,
высокое качество при невысокой себестоимости.
Технологический процесс изготовления сварных цепей включает в себя такие
операции, как очистка поверхности, резка, гибка, подготовка поверхности, сварка,
обработка поверхности после сварки и контроль качества.
Начинается процесс изготовления с очистки поверхности. Она необходима для
удаления с поверхности слоя консервации, загрязнений, смазочно-охлаждающих
средств, ржавчины, окалины, заусениц и грата, затрудняющих процесс сварки и
вызывающих дефекты сварных швов. Используется химический метод, путем окунания
прутков в качающуюся ванну (движение осуществляется с помощью гидропривода) с
водным раствором NaOH (обезжиривание).
Затем очищенный пруток режется на заготовки расчетной длины, которая
включает в себя припуски на различные операции (сварку и гибку). Для этого
используется ленточнопильный автоматический станок по металлу маятникого типа
S250HA фирмы EVERISING. Качество реза, обеспечиваемое на данном оборудовании,
позволит избежать излишней операции обработки торцов заготовок, а возможность
пакетной резки обеспечит необходимую производительность.
Гибка производится на гидравлическом прессе модели П6328. Использование
специально разработанной для него оснастки позволит решить основные проблемы, с
которыми можем столкнуться в процессе производства. А именно - гибка будет
осуществляться за одну операцию (с учетом пружинения стали); полученная форма
заготовки не будет нуждаться в последующей обработке торцов.
Перед сваркой выполняется обработка поверхности заготовок, для достижения
наиболее лучшего контакта заготовок с губками. Применяется барабан очистной
галтовочный 41114-1, обрабатывающий поверхности заготовок с помощью песка.
Сварка осуществляется на универсальной машине контактной сварки МСО 606,
так как она удовлетворяет нашим требованиям и является наиболее распространенной.
Для получения соединений высокого качества и надежной работы зажимов важен
правильный выбор сплава для электродов, который должен быть дешевым и
технологичным, обладать жаропрочностью, высокой электро- и теплопроводностью.
Используем никель-бериллиевую бронзу БрНБТ, так как она удовлетворяет нашим
требованиям, таким как твердость, температура разупрочнения.
Обработка цепей после сварки производится с целью удаления грата, для
удобства проведения контроля качества и придания им товарного вида. Также как и для
обработки заготовок, применяется галтовочный барабан.
В целях контроля качества цепи проходят приемно-сдаточные испытания. Им
подвергаются 20% цепей каждой партии. В партию должны входить цепи одного типа
размера и одной длины отрезков. При неудовлетворительных результатах испытаний
проводится повторная проверка удвоенного количества цепей, взятых от той же партии.
Результаты повторных испытаний являются окончательными. Методы испытаний –
ВИК и испытания на растяжение (на соответствие пробной нагрузке), которые
проводятся на специальном стенде. Отрезок цепи испытывается по всей длине, при
этом звенья цепи должны занимать правильное положение без скручивания и
перекосов.
Апробация данной технологии показала снижение себестоимости продукции на
50% по сравнению с РДС при значительном улучшении внешнего вида изделия.