Сварка с предварительным растяжением
ВНУТРЕННИЕ УСИЛИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СВАРКЕ
При сварке стыковым швом свободных листов (см. фиг. 49), ввиду действия продольной усадки, активная зона Ь0 после остывания останется растянутой, а остальные участки сварного соединения будут сжатыми (см. фиг. 49, в). Если толщина свариваемых листов небольшая и сварка производится без предупредительных мер, то сжатые участки обычно теряют устойчивость и сварное соединение будет покороблено. Главной причиной искажения формы (коробления) сварных тонколистовых конструкций является продольное укорочение (продольная усадка), швов. Сварной шов в процессе остывания укорачивается и вызывает в соседних областях напряжения сжатия, которые во многих случаях достигают критических значений и приводят к потере устойчивости этих элементов, искажая форму сварного соединения. Правка покоробленных сварных конструкций является ве’сьма трудоемким >и ісложіньгм производственным процессом. Искажение формы сварной конструкции иногда достигает такой степени, что правка становится невозможной и изготовленная сварная конструкция идет в брак.
Для уменьшения коробления сварных тонколистовых конструкций необходимо в процессе сварки принимать меры к уменьшению реактивных напряжений сжатия, вызываемых продольной усадкой шва в прилегающих к нему областях сварного соединения.
Одним из эффективных средств для уменьшения остаточных напряжений и деформаций в сварных соединениях может быть предварительное растяжение свариваемых листов.
Рассмотрим образование остаточных напряжений и деформаций при сварке стыковым швом предварительно растянутых листов.
Два собранных под сварку стальных листа длиной /, шириной h и толщиной б (фиг. 56, а) растянем в продольном направлении до напряжений оп. Концы их прикрепим к неподвижным опорам (фиг. 56, а, б). Длина пластин после растяжения увели-
°п
чится «на величину Изменение напряжений в ак
тивной зоне Ьо в процессе сварки листов в закрепленном состоянии будет протекать, как показано на диаграмме фиг. 26, б.
На участках, непосредственно прилегающих к активной зоне Ь0 (зона пластических изменений при нагреве), напряжения предварительного растяжения оп временно снижаются в связи с тепловым удлинением волокон, вызванным повышением температуры при сварке. В отдаленных от шва областях сварного соединения напряжения предварительного растяжения оп остаются в процессе наложения шва почти неизменными, так как
повышение температуры в этих областях в процессе сварочного нагрева незначительное.
После полного остывания сварного шва пластины в закреплениях напряжения растяжения в активной зоне Ь0 достигнут предела текучести от. Последнее вытекает из того, что свободное тепловое удлинение при сварочном нагреве є* = аГ значительно превышает относительное удлинение ет, соответствующее появлению пластического изменения в металле, а тем более превышает относительное удлинение предварительного растяжения 8П. Все остальные участки сварного соединения, которые
Фиг. 56. Напряжения при сварке стыковым швом листов, предварительно растянутых и закрепленных: а — растянутые листы, закрепленные в неподвижные опоры перед сваркой; б — эпюра напряжений предварительного растяжения; в — эпюра напряжений после сварки до снятия закреплений; г — эпюра временных напряжений в первый момент после снятия закреплений; д — эпюра остаточных напряжений после снятия закреплений^
не подвергались пластическим изменениям, останутся растянутыми до напряжений оп — Теоретическая эпюра напряжений в поперечном сечении сварного соединения при наличии закреплений показана на фиг. 56, в. Все волокна сварного соединения будут растянуты, так как внутреннее активное усилие, порождаемое продольной усадкой, не укорачивает шва ввиду противодействия закреплений на неподвижных опорах.
После снятия закреплений все волокна сварного соединения (фиг. 56, в) будут стремиться к максимальному укорочению. Для наглядности разделим мысленно процесс изменения напряжений в поперечном сечении сварного соединения после снятия закреплений на два кратковременных последовательных этапа. На первом этапе все волокна сварного соединения освободятся от напряжений предварительного растяжения ап, укоротившись на величину Д/. К концу этого этапа напряжения растяжения о’ останутся только в волокнах активной зоны Ь0, причем величина их будет о’)=от — Оп (фиг. 56, г). На втором этапе под действием внутреннего усилия Р = o’Fc = о’Ьоб происходит перераспределение напряжений в поперечном сечении сварного соединения, и устанавливается равновесие внутренних усилий (фиг. 56, д) °iFc = g’2F2-
Остаточные напряжения растяжения а в активной зоне Ьо после установления равновесия внутренних усилий определяем согласно формуле (53)
а _ a’F* — (ат-°п) F2
1— F2 + Fc ~ F ’ (148)
где аг — остаточное напряжение растяжения в активной зоне Ь0 после снятия закреплений;
F—поперечное сечение сварного соединения;
Fс — сечение зоны активных напряжений;
Р2 — поперечное сечение сварного соединения, кроме активной зоны, т. е. F2 = F — Fc — Остаточное реактивное напряжение осевого сжатия а’ в остальных областях сварного соединения определяем из условия равновесия внутренних усилий и значения а1
= ^ = (,49)
Если бы листы сваривались в свободном состоянии без пред — варительного растяжения ап, то величина остаточного реактивного напряжения осевого сжатия а’ определилась бы по формуле (116, а), т. е.
а TFC
(149a)
Путем сопоставления формул (149 а) и (149) можно установить эффективность влияния предварительного растяжения листов перед сваркой на уменьшение остаточных напряжений сжатия в сварных соединениях, Для этого разделим значение напряжения о2, выражаемого формулой (149а), на значение напряжения а’2, выражаемого формулой (149),
а9 aTF • F arF0 + arFr
-ї = р / -tv = — (150a)
а2 2 (ат ~ ап) Fс aTF2 ~ artF2 ‘
Разделив все члены правой части выражения (150а) на aTF2, получим соотношение между напряжениями а2 и а’ в виде
= li. (150)
а2 1 _ — ат
Из выражения (150) видно, что при сварке закрепленных листов, предварительно растянутых, остаточные напряжения сжатия а2′ после снятия закреплений будут меньше, чем при сварке сво-
/! + -Ja
бодных листов в [————— 1 раза.
F.
При сварке закрепленных листов без предварительного растяжения, т. е. когда а„ = 0, после снятия закреплений также будет некоторое уменьшение остаточных напряжений осевого сжатия по
сравнению со сваркой свободных листов в ^ 1 + — yC’j раза или ~ раза.
При сварке в закреплениях с предварительным растяжени’ем листов до напряжений а„ = 0,25зг остаточные напряжения сжатия а2 после снятия закреплений уменьшатся, согласно формуле (150),
3/її РА
b41+tJ Раза-
При сварке в закреплениях с предварительным растяжением листов до напряжений ап = 0у5ат остаточные напряжения сжатия
уменьшатся, согласно той же формуле (150), в 2^1 + /г) Раза>
т. е. больше чем на 50%.
В таком же соотношении будут соответственно снижены остаточные напряжения растяжения в активной зоне &0.
Таким образом, сварка в закреплениях с предварительным растяжением и последующим снятием закреплений благоприятно влияет на уменьшение остаточных напряжений и может исключить возникновение потери устойчивости тонких листов.
Более эффективное снижение остаточных напряжений имеем при сварке с предварительным растяжением листов малой и средней ширины, так как в этих случаях сохраняется гипотеза плос-
F
КИХ сечений И отношение — ГГ будет больше, чем при сварке ши-
г 2
роких листов на таком же режиме. Для сварки листов малой и средней ширины величину силы Q, которая необходима для пред — варительного растяжения листов до напряжения аП9 можно определить по формуле
Q = (151)
где сп — напряжение предварительного растяжения свариваемых листов;
F — поперечное сечение свариваемых листов.
Необходимо учитывать, что при деформировании широких листов под действием сосредоточенной силы гипотеза плоских сечений не сохраняется, и деформации предварительного растяжения имеют местный характер. Для определения силы Q предварительного растяжения при сварке широких листов применять формулу (151) не рекомендуется, так как нет надобности растягивать перед сваркой широкие листы по всему поперечному сечению, а достаточно дать предварительное растяжение в области свариваемых кромок. Наиболее эффективным является такой способ предварительного растяжения листов перед сваркой, при котором сила Q прикладывается к свариваемым кромкам по оси стыкового шва.
Предварительное растяжение листов перед сваркой можно осуществлять несколькими способами. Три схемы предварительного растяжения показаны на фиг. 57.
1. Перед сваркой листы растягиваются силой Q, и торцы их закрепляются на неподвижных опорах так, что смещение торцов в процессе сварки и остывания невозможно (фиг. 57, а).
2. Листы растягиваются силой Q, которая в процессе сварки изменяется в зависимости от продольных деформаций, вызываемых сварочным нагревом и остыванием шва (фиг. 57,6).
Фиг. 57. Схемы растяжения листов перед сваркой: а — закрепление растянутых листов в жесткие неподвижные опоры; б — закрепление растянутых листов в гибкие опоры; вл— закрепление растянутых листов в податливые опоры, действующие с постоянной силой растяжения.
3. Листы растягиваются силой Q, которая в процессе сварки поддерживается постоянной, независимо от продольных деформаций, происходящих в процессе нагрева и остывания (фиг. 57, в).
По исследованиям П. М. Иевлева величина силы предвари
тельного растяжения Q-при приложении ее по линии свариваемого стыка может быть определена по формуле
Q = кбОО. F, (152)
где Q — растягивающая сила в кГ
F — поперечное сечение листа в см2
к — коэффициент, характеризующий степень растяжения крайнего волокна свариваемой кромки.
Коэффициент
к = (153)
є т
где в* — относительное удлинение крайнего волокна свариваемой кромки;
ет — относительная деформация, соответствующая пределу текучести ат.
Величина коэффициента к зависит от схемы приложения растягивающей силы Q. При сварке закрепленных листов (фиг, 57, а) остаточное укорочение листов становится ничтожным при значении к= 1. При сварке с предварительным растяжением листов, когда сила Q изменяется в зависимости от продольных деформаций свариваемых листов (фиг. 57, б), остаточное укорочение становится уже незначительным при значениях к = 0,5.
Самым эффективным способом растяжения листов перед сваркой является третья схема (фиг. 57, в), когда растягивающая сила Q
поддерживается постоянной. При этом способе растяжения свариваемых листов остаточная деформация укорочения становится малозаметной при значении к = 0,3.
Для устранения деформаций после ‘сварки — применяется холодная и горячая правка сварных конструкций. Холодная правка основана на растяжении укороченных участков и мест сварной конструкции до проектных размеров — и форм. …
Образование остаточных напряжений и деформаций при сварке вызывается появлением внутренних усилий при местном нагреве металла. Оба эти явления находятся во взаимной связи, но проявляются при сварке конструкций в различной степени …
могут быть самые разнообразные и зависят от характера соединений и вида конструкции, применяемых методов сварки, режима нагрева, механических характеристик и химического состава свариваемых металлов. Как правило, для уменьшения пиков остаточных …
Источник
Технология электрической сварки
В производственных условиях для борьбы с деформациями часто применяют предварительный обратный изгиб свариваемых деталей. Этот метод используют для борьбы с угловыми деформациями при сварке стыковых и нахлесточных соединений. При сварке листов небольшой ширины с V-образной разделкой кромок их располагают с предварительным выгибом в сторону, обратную ожидаемой деформации (рис. 4-19). Листы большой ширины можно укладывать с предварительным изгибом свариваемых кромок (рис. 4-20). Монтажные стыки с закрепленными [листами рекомендуется сваривать с предварительно отогнутыми кромками, что достигается при помощи
домкратов или специальных приспособлений (рис. 4-21). Для предотвращения деформаций из плоскости тавровых или двутавровых сечений производят упругую или пластическую деформацию пояса (рис. 4-22). С целью устранения продольных деформаций в плоскости при сварке тавровых балок применяют приспособления, которые изгибают балку в сторону, обратную ожидаемой деформации (рис. 4-23).
Предварительный обратный изгиб можно создать с помощью наклепа кромок и стенки балок либо нагревом до температуры 700—750° С (рис. 4-24). Эффективной мерой предотвращения выпучивания стенки в двутавровой балке, вызываемой сваркой поясных швов, является сборка с предварительным натяжением стенки. Для натяжения стенки используют сборочные стенды с домкратным устройством. Повысить жесткость тонких листов в сварных конструкциях с целью уменьшения деформаций можно путем гофрирования. При помощи прессов на тонких листах предварительно выдавливают узоры жесткости или гофры. Мерой уменьшения сварочных напряжений может быть предварительное растяжение или сжатие элемента с помощью продольно сжимающей силы.
Резкое охлаждение свариваемых деталей. При резком охлаждении сварного соединения нагреваемый при сварке участок, в котором возникают пластические деформации, сужается, что приводит к уменьшению остаточных деформаций и напряжений. На рис. 4-25 схематически показаны характер распределения температуры и размеры участков пластических деформаций при искусственном охлаждении и без него. При охлаждении участок пластической деформации значительно короче, чем при сварке в обычных условиях.
Однако искусственнее охлаждение применимо ТоЛьКб при сварке низкоуглеродистых сталей. Для уменьшения остаточных деформаций и напряжений при сварке сталей с повышенным содержанием углерода и легированных закаливающихся сталей метод искусственного охлаждения неприменим, так как он может привести к образованию малопластичных закалочных структур. Некоторое влияние на величину сварочных деформаций оказывает также и начальная температура изделия. При сварке в условиях естественных низких температур деформации снижаются весьма мало. Влияние подогрева свариваемых деталей. При предварительном или сопутствующем подогреве уменьшается перепад температур между участками сварного соединения, благодаря чему несколько снижаются напряжения. Установлено, что при подогреве до температуры 200° С остаточные напряжения по сравнению со сваркой без подогрева снижаются на 30%. При более высокой температуре подогрева достигаются еще более благоприятные результаты.
Значительный эффект дает и сопутствующий подогрев. При сварке можно проводить как общий, так и местный сопутствующий подогрев. Общий подогрев назначают при сварке деталей небольших размеров или непластичных материалов, например чугуна. При местном подогреве нагревают участок шириной не менее 40—50 мм по обе стороны от шва. Нагрев только свариваемых кромок не дает заметного эффекта. При сварке с предварительным или сопутствующим подогревом в большинстве случаев не требуется последующей термообработки (отпуска) конструкции. Подогрев можно осуществлять индукционным способом, газовым пламенем и электрическими нагревателями.
Температура предварительного подогрева зависит от химического состава и толщины металла, а также жесткости конструкции. С увеличением содержания углерода и легирующих примесей, толщины металла и жесткости конструкции необходим подогрев до более высоких температур.
При изготовлении особо ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей при толщине металла выше 40 мм иногда применяют предварительный подогрев до температуры 100— 120° С. При сварке среднеуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей целесообразно применять предварительный подогрев до температуры 150—200° С при толщине металла более 30 мм.
Источник
При сварке с предварительным изгибом (рисунок П.4.2) раскрепляется только часть плети. На участке ВС длиной 5 м для облегчения перемещения плети гайки болтов скреплений КБ65 отвертывают на несколько оборотов, клеммы скреплений типа ЖБР-65 переворачивают на 180о и затягивают усилием 100-150 Н·м, а монорегулятор скреплений АРС-4 устанавливается на первую позицию. На участке СD длиной 40 м клеммы скреплений КБ65 и АРС-4 снимаются, а клеммы скреплений типа ЖБР устанавливаются в монтажное положение.
После подготовки рельсовой вставки, длина которой должна соответствовать расстоянию между точками А, В (lА-В), плюс запас на сварку 2-х стыков на косину двух резов (2 мм) и плюс запас на остаточную стрелу изгиба (5÷6 мм), т.е.
lвст = lА-В + 2d + 2 + 5, мм.
Рельсовую вставку сваривают с концами плети в сечении А. После сварки в сечении А забег конца рельсовой плети относительно рельсовой вставки (Dlз) должен соответствовать:
Dlз = d + 1 + 5 = d + 6, мм.
Раскрепленную часть плети вывешивают и изгибают в горизонтальной плоскости на прямых участках в сторону оси пути или наружу, а на кривых – только в наружную сторону кривой. Изгиб плети следует заканчивать, когда торец плети совпадает с торцом приваренной ранее рельсовой вставки.
A, В — места сварки; С, D — начало и конец изгиба плети; 1 — направление движения ПРСМ; 2 — рельсовая плеть не раскрепляется; 3 — вставка; 4 — скрепления ослабляются;
5 –скрепления
Рисунок П.4.2 Схема изгиба рельсовой плети при сварке с предварительным изгибом
В процессе сварки изогнутая часть плети выпрямляется под действием продольного усилия, создаваемого сварочной машиной. По окончании сварки плеть не должна занимать исходного положения — стрела остаточного изгиба должна оставаться в пределах 15-25 см. Если остаточная стрела — наибольшее расстояние от внутреннего относительно изгиба плети края подошвы до наиболее удаленной от рельса реборды подкладки (при подкладочных скреплениях) или опорной скобы (при скреплениях типа ЖБР) выходит за указанные пределы, сварной стык должен быть забракован и вырезан из плети. Фактическая остаточная стрела изгиба должна быть записана сварщиком в сменный журнал.
После остывания замыкающего стыка (через 2-3 мин после окончания сварки) оставшуюся изогнутую часть рельсовой плети выпрямляют приложением поперечного усилия. Закрепление плети на участке изгиба необходимо выполнять в направлении от замыкающего стыка.
Сдвиг плети на участке СD при изгибе ее перед сваркой, в процессе сварки и при выправлении после сварки должен происходить по трем металлическим скользунам, равномерно распределенным на участке изгиба, при этом должно быть обеспечено свободное, без большого трения перемещение плети по ним.
Если восстановление рельсовой плети сваркой выполняется при температуре рельсов выше ее температуры закрепления, но не более чем на 10°С, то на участке, включающем участок производства работ по восстановлению плети плюс по 100 м с обеих его сторон, должна быть выполнена регулировка напряжений, после чего плети должны быть закреплены. В журнале учета службы и температурного режима рельсовых плетей должны быть занесены дата окончательного восстановления плети, температура плети при производстве работ и границы регулировки напряжений.
Если восстановление плети сваркой выполняется при температуре рельсов ниже ее температуры закрепления, то перед сваркой необходимо рассчитать удлинение плети на участке производства работ для восстановления в пределах его температурных сил (температуры закрепления плети).
На рисунке П.4.3 приведена эпюра температурных сил в плети в зоне производства работ до восстановления ее электроконтактной сваркой.
А, В – места сварки
Рисунок П.4.3 Эпюра температурных сил в рельсовой плети в зоне производства работ до сварки и растяжения одного из концов плети для восстановления температуры закрепления плети
На рисунке П.4.3 приведены следующие обозначения:
lвст – длина ввариваемой рельсовой вставки (от 8 до 12,5 м);
lп – участок со свободным проскальзованием рельсовой плети (без прижатия рельса) длиной 5 м;
lи – участок плети, освобожденный от закрепления для образования петли при сварке второго стыка (участок изгиба плети);
lи + lп = lсв – общая длина свободного изменения длины плети;
lд – дышащий участок плети, определяемый из условия:
, где
Nt, — температурная сила, возникающая в плети при перепаде температур относительно температуры ее закрепления;
Dt – перепад температуры рельсовой плети при производстве работ относительно ее температуры закрепления;
r – погонное сопротивление продольному сдвигу пути по одной рельсовой нити, принимаемое для стабилизированного балласта равным 12 кН/м , для нестабилизированного – 7 кН/м.
Длина участка работ по сварке, где необходимо восстановить температурную силу (Nt), в итоге будет равна
l = lвст + lсв + lд .
Величина необходимого удлинения этого участка определяется из условия:
.
Удлинение плети на участке производства работ осуществляется путем раскрепления конца плети на участке lр, примыкающем к первому свариваемому стыку (точка А), и растяжения его ГНУ. Чтобы в зоне производства сварочных работ восстановить температуру закрепления плети, т.е. температурную силу, равную Nt , необходимо растянуть конец раскрепленной части плети с усилием Nt + ∆N, где ∆N = Nt (lвст + lсв + lд)/( lр — lд).
Отсюда следует, что для ввода плети на участке работ в температуру закрепления растягивающие усилия ГНУ должны быть не менее:
NГНУ ³ Nобщ = Nt + ∆N.
Длина раскрепляемого участка lр должна быть не менее:
.
Величина первоначального удлинения плети ∆lобщопределяется с учетом удлинения ее для восстановления Nt на участке lр, участке производства работ по сварке l и «отката» растянутого и закрепленного конца плети ∆lо в точке А.
∆lобщ = ∆lр + ∆l + ∆lо +5, мм
где 5 мм – удлинение растягиваемого конца плети, необходимое для компенсации сжимающих напряжений, появляющихся при ликвидации остаточной стрелы изгиба при сварке 2-го стыка.
При близких значениях NГНУи Nобщ величина «отката» определяется из условия:
∆lо= .
Можно не учитывать в расчетах величины удлинения раскрепленного конца плети (∆lр), но для этого перед его раскреплением необходимо зафиксировать положение конца плети.
В процессе растяжения необходимо растянуть плеть до совпадения ее конца с фиксированной точкой, а затем на величину (∆l + ∆lо+5) мм.
После закрепления растянутой части плети lр, снятия ГНУ и выполнения сварочных работ, в том числе сварки первого стыка в точке В методом подтягивания, а второго в точке С методом предварительного изгиба, эпюра температурных сил на участке (l + lр) будет иметь вид, представленный на рисунке П.4.4.
направление движения ПРСМ
, ,
Рисунок П.4.4 Эпюра температурных сил перед регулировкой напряжений (сплошная линия) и после регулировки (штриховая линия)
После регулировки температурных сил на участке АЕ значения их на участке проведения работ по восстановлению плети и на подходах к нему должны соответствовать Nt.
В качестве примера рассмотрим восстановление целостности плети сваркой ПРСМ и восстановление ее температуры закрепления на участке производства работ при условии, что температура закрепления плети равна +350С, а работы выполняются при температуре рельсов +150С, т.е. разность между ними ∆t = tз – tр = 200С.
перед началом работ, исходя из условия NГНУ ³ Nt + ∆N, подставляя в него соответствующие значения, определяем NГНУ.
NГНУ = Nt + ∆N = αEF∆t + Nt (lвст + lсв + lд)/( lр — lд).
Для определения Nt подставляем значения α, E, F (для рельсов Р65) и ∆t, а для определения ∆N подставляем значения lвст , lсв , lд , и Nt .
Длина рельсовой вставки равна расстоянию между обрезанными концами плети плюс запас металла на сварку двух стыков и остаточную стрелу изгиба (5 мм). Принимаем что длина рельсовой вставки равна 10 м.
lсв = lи + lп = 40 + 5 = 45 м;
= 40916/7 = 58,5 м;
.
Принимая, что NГНУ = 70 т и подставляя известные значения lвст , lсв , lд , Ntопределяем lр:
=218,02 м.
D lр = a lр. Dt = 51,4 мм
При известных значениях Nt, lвст , lсв , lд и lр дополнительные растягивающие усилия ∆N, необходимые для восстановления температуры закрепления плети на участке производства работ, будут равны:
∆N = Nt (lвст + lсв + lд)/( lр — lд) = 40,9(10,0 + 45,0 + 58,5)/ (218,0 – 58,5) = 29,1 т, т.е. в сумме Nt + ∆N = 40,9 + 29,1 = 70 т, что соответствует растягивающим усилиям (NГНУ ) принятого ГНУ.
С учетом того, что раскрепленная на участке lр часть плети при растяжении должна возвратиться в первоначальное положение, зафиксированное до ее раскрепления, определяется необходимое дополнительное удлинение ее для восстановления температуры закрепления плети на участке производства работ
+5 = 31,8 мм.
С учетом частичного обратного перемещения конца растянутой плети после его закрепления и снятия ГНУ («отката»), определяемого из условия:
∆lо= = 20,2 мм,
определяем lобщ в сечении В (рисунок П.4.4).
До «отката» ∆lобщ=∆lр+ ∆l +∆lо= 51,4+31,8+20,2=103,4 мм
После «отката» ∆lобщ=∆l = 83,2 мм.
Для контроля за подвижками плети в процессе растяжения на участке А-В и регулировки напряжений на участке А-Е назначаются контрольные сечения через 50 м на участке lр(1, 2, 3) и в сечениях близких к точкам В, С, Д и Е (±0,5м).
При растяжении плети на участке lр + l¢д перемещения конца плети в сечении В должны быть равны 50÷51 м, а сечениях 3, 2 и 1 соответственно 37÷38; 25÷27 и 12÷14 мм.
С учетом запаса на «откат» перемещения конца плети в точке В увеличиваются по 20 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно на 15, 10 и 5 мм. С учетом растяжения плети для восстановления температуры закрепления ее на участке производства работ В-Е перемещения конца плети в точке В увеличатся на 31÷32 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно на 23÷24, 15÷16 и 7÷8 мм.
После закрепления плети на участке А-В, снятия ГНУ в результате частичного возвращения («отката») растянутой части плети перемещения в точке В составят 82÷83 мм, а в точках 3, 2 и 1 соответственно 60÷61, 40÷41 и 20÷21 мм. После сварки плети в сечениях В и С, вывешивания ее на участке А-Е на парные пластины и дополнительного воздействия на плеть ударным механизмом в сечении В в направлении точки Е плеть на участке А-Е должна сместиться в направлении линии действия ударного механизма.
Регулировка считается завершенной, если смещения плети в точках 1, 2, 3 и В будут близки их начальным значениям, полученным при растяжении плети для восстановления ее температуры закрепления на участке lр + l¢д, т.е. значения подвижек плети в сечениях 1, 2, 3 и В должны быть близки, т.е. соответствовать 12÷14 , 25÷27, 37÷38 и 50÷52 мм с точностью ±3 мм.
Перемещения в точке D определяются из условия , а в точке С из условия
Восстановление плети электроконтактной сваркой при температурах рельсов ниже температуры закрепления можно выполнять без ГНУ, но с использованием ПРСМ с подтягивающими усилиями до 120 тс, из которых на растяжение плети для восстановления ее температуры закрепления на участке производства работ используется не более 70 тс.
Для выполнения работ, включающих восстановление плети сваркой и восстановление температуры ее закрепления на участке производства работ необходимо определить длину участка производства работ по сварке l , на котором необходимо восстановить температуру закрепления плети, рисунок П.4.5.
l = lвст + lд .
направление движения ПРСМ
Рисунок П.4.5 Эпюра температурных сил на концах плетей, примыкающих с обеих сторон к участку производства работ до выполнения сварки
Длина рельсовой вставки определяется из условия lвст = l¢ + d,
| где | l¢ — | расстояние между обрезанными концами плетей; |
| d — | запас рельсового металла на сварку одного стыка. |
При перепадах температуры закрепления плети относительно температуры ее при сварке на величины ∆t = 10; 15; 20 и 250С lд соответственно равны 29,2; 43,8; 58,4 и 70,0. Для дальнейших расчетов принимаем ∆t = 200С и соответственно lд = 58,4 м. Отсюда длина участка производства работ по сварке
l = l вст + lд = 10 + 58,4 = 68,4 м.
Для того чтобы плеть на участке производства сварочных работ ввести в температуру ее закрепления, участок необходимо удлинить на величину . При ∆t = 200С ∆l = 16 мм.
Затем раскрепляем конец плети, примыкающий к месту сварки второго стыка в точке С на длине lр, равной , где = 40,9 тс, NПРСМ = 70 тси получаем = 81,4 + 58,4 = 149,8 м.
После раскрепления плети на участке lр, укладываем рельсовую вставку и свариваем ее с концом плети в точке В.
Определяем общее удлинение раскрепленного конца плети, необходимое для восстановления температуры закрепления на участке производства сварочных работ и на участке раскрепления плети.
∆lобщ = ∆l + ∆lр;
∆lр= α lр∆t = 11,8.10-6.149,8.20 = 35,5 мм;
∆lобщ = 16,0 + 35,5 = 49,5 мм.
По результатам контрольной сварки получено, что при сварке одного стыка затраты на сварку и оплавление металла составляют около 40 мм. Разница между необходимым удлинением плети и затратой металла на сварку первого стыка составляет 9,5 мм, поэтому растягиваем конец плети ПРСМ на 9,5 мм, т.е. до торца рельсовой вставки и производим сварку. После завершения сварки выдерживаем стык в течение 6 минут в сжатом состоянии. Затем сварочная головка убирается, сваренный стык обрабатывается. Плеть на всем протяжении АЕ раскрепляется, простукивается, а затем снова закрепляется с нормативной затяжкой болтов (шурупов). По завершении указанных работ сваренные стыки проверяются дефектоскопом и размечаются в соответствии с требованиями п. 2.6.6 настоящей Инструкции; на расстоянии не менее 25,0 см от места сварки каждого стыка записываются их порядковые номера.
Дата сварки, температура рельса при сварке, длина участка раскрепления и величина удлинения плети для восстановления температуры закрепления ее на участке производства работ записываются в Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей.
Источник