Что понимают под технологическим процессом изготовления сварных конструкций

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Сварка является основным технологическим процессом из-, готовления всех видов металлических конструкций. Применение сварных соединений вместо клепаных или болтовых позволяет уменьшить массу (на 20. 30 %), трудоемкость изготовления (на

Перед сборкой трубы проверяют на соответствие требовани­ям сертификата и подготавливают под сварку — комплектуют их, правят торцы, обрабатывают и очищают кромки. При сборке отдельных труб под сварку следует обеспечить совмещение их кромок по всему периметру с требуемым зазором и точное цен­трирование труб по внешней или внутренней поверхности.

Разнотолщинность стенок свариваемых труб должна состав­лять не более 10% толщины стенки, не превышая 3 мм, угол раскрытия шва—60. 70°, притупление — 2. 2,5 мм. Зазор меж­ду кромками труб и их допустимое смешение при ручной дуговой сварке указаны ниже.

Трубы длиной 12 м, поступающие на полевые сварочные а- зы, соединяют в секции, транспортируют на трассу и сваривают «в нитку». Сварку секций выполняют в поворотном положении.

Рис. 13.1. Порядок сварки поворотных стыков трубопроводов

^зстки 3—1 и 4—2. Последующие слои накладывают при не­прерывном вращении трубы или так же, как первый, с перекры­тием 20. 25 мм относительно начала и конца предыдущего слоя.

Вертикальные стыки труб диаметром более 400 мм сварива­ют обратноступенчатым способом (рис. 13.2, а, б).

Рис. 13.2. Схема сварки стыков труб большого диа« метра:

С, б — наложение соответственно первого и второго слоев

Неповоротные стыки труб при ручной дуговой сварке со­единяют многослойными швами: при толщине стенки 4. 5 мм — трех-, и при толшине 10. 12 мм — четырехслойным. Корневой шов выполняют электродом 0 1,6. 3 мм (в зависимости от толщины стенки трубы), сообщая ему возвратно-поступательное движе­ние, с задержкой дуги в сварочной ванне. Силу тока устанавли-

Горизонтальные стыки можно соединять как ручной вой сеаркой, так и сваркой в защитных газах. Схемы разде.. гро­мок показаны на рис. 13.4, а, б, последовательность нал чия СЛОеВ — Ни рИу 13.4, в.

Электродами тех же типов, что и вертикальных. Первьа :лой

Наложение второго слоя осуществляют в том же направлении и при тех же значениях силы тока, что и первого. Третий и по­следующий слои выполняют электродом 0 5 мм при силе тока 250. 300 А. Направление сварки меняют при наложении каждо­го последующего слоя. Горизонтальные стыки тр>б диаметром более 200 мм сваривают обратноступенчатым способом,

Рис. 13.4. Схемы разделки кромок горизонтальных стыков ответ­ственных (а) и неответственных (б) трубопроводов и последова­тельность (I. VII) наложения слоев (в)

Балочные конструкции используют при строитель­стве для изготовления металлических каркасов гражданских и промышленных зданий. Наибольшее применение получили дву­тавровые блоки с поясными швами, изготовляемые ручной дуго­вой или автоматической и механизированной сваркой под флю­сом и в защитном газе.

В условиях массового или серийного производства сборку балок под сварку осуществляют в кондукторах. Сварку крупно­габаритных балок выполняют под флюсом автоматами, а малога­баритных — в защитных газах полуавтоматами.

Решетчатым конструкциям относятся фермы

Рнс. 13.6. Узлы (1. IU) стропильной фермы.

‘(рис. 13.6), стойки, мачты, башни, крановые конструкции и Их изготовляют в основном из проката, а также из гнутых филей открытого и замкнутого сечений. Соединения таких ко нет рукций выполняют короткими швами, имеющими различное странственное положение.

Источник

Технологический процесс производства сварных конструкций

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Ноября 2014 в 13:17, реферат

Краткое описание

Огромное разнообразие типов сварных конструкций, выпускаемых промышленными предприятиями страны, вызвало необходимость разработать «Технологическую классификацию сварных конструкций в машиностроении». Этот документ позволил типизировать технологические процессы изготовления, приемки, испытаний и монтаж, подразделить по технологическим и другим возможностям сварочное оборудование, установки, оснастку, что позволяет разрабатывать типовые проекты сборочно-сварочных цехов и участков с типовыми технологическими процессами

Прикрепленные файлы: 1 файл

Технологический процесс производства сварных конструкций.doc

Технологический процесс производства сварных конструкций

Огромное разнообразие типов сварных конструкций, выпускаемых промышленными предприятиями страны, вызвало необходимость разработать «Технологическую классификацию сварных конструкций в машиностроении». Этот документ позволил типизировать технологические процессы изготовления, приемки, испытаний и монтаж, подразделить по технологическим и другим возможностям сварочное оборудование, установки, оснастку, что позволяет разрабатывать типовые проекты сборочно-сварочных цехов и участков с типовыми технологическими процессами. Основными параметрами, которые объединяют группы сварных конструкций, являются: конструктивная форма изделия, тип заготовок, толщина, масса- и марки металлов, характер сопряжения свариваемых элементов, классификация швов, тип сварного соединения, габариты изделия. В зависимости от количества общих параметров все машиностроительные конструкции подразделяются на виды, типы, классы, подклассы, группы и подгруппы. В подгруппе сварные конструкции имеют максимальное количество общих параметров.

Принципиальная и рабочая технология (технологическая карта) разрабатывается на основе соответствующих ГОСТов, технических условий, правил Госгортехнадзора, Морского и Речного регистра, специальных технических условий, а также на основе отраслевых и заводских стандартов и дополнительных технических условий, зафиксированных на чертежах данного изделия.

В общих технических условиях содержатся требования:

к материалам и заготовкам с указанием методов их приемки и испытания;
к изготовлению деталей конструкции с указанием способов заготовительных операций;
к сборочным операциям с указанием допусков на размеры и форму; к сварочным операциям с указанием способов сварки, сварочных материалов, квалификации сварщиков;
к методам и объемам испытаний (контроля) деталей, узлов и изделия в целом с указанием способов устранения дефектов, мест клеймения (то же в отношении качества швов сварных соединений);
к термической обработке деталей, узлов и всего изделия в целом; к приемке готовых изделий, окраске, маркировке и упаковке; в случае необходимости указывают способы консервации и расконсервации изделия;
к технической документации на готовое изделие.

Отраслевые и заводские стандарты содержат в основном те же требования, но применительно к более конкретным изделиям.

Значение технологического процесса. Качество проекта технологического процесса изготовления сварных конструкций в основном определяет их технико-экономические показатели, такие, как надежность, экономичность в изготовлении и эксплуатации. В проекте технологии изготовления комплексно разрабатывают операции заготовки, сборки, сварки и контроля качества готового изделия. Рационально разработанный проект технологии должен обеспечить изготовление изделия при минимальной трудоемкости операций, минимальном расходе сварочных материалов и электроэнергии, с высоким качеством сварных соединений, при наименьших остаточных деформациях конструкции и при полном соблюдении мер по технике безопасности.

Наиболее прогрессивный способ проектирования — одновременная разработка конструкций и технологии производства.

Принципиальная технология производства предусматривает: последовательность технологических операций, разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы, эскизную проработку специальных приспособлений и оснастки, расчеты режимов сварки основных сварочных операций, расчеты ожидаемых сварочных деформаций, сравнительную технико-экономическую оценку разработанных вариантов технологии.

После окончательного утверждения технического проекта и принятого варианта технологии выполняют рабочее проектирование конструкции и составление рабочей технологии. Рабочая технология включает:

— уточнения и изменения принципиальной технологии, связанные с изменениями конструкции на этапе рабочего проектирования;
— разработку технологических карт с указанием всех параметров режимов сварки, применяемых сварочных материалов и оборудования;
— краткие описания технологических приемов выполнения отдельных технологических операций;
— требования к точности и качеству сварных конструкций на отдельных этапах ее изготовления;
— указания методов проверки точности и контроля качества соединений, узлов и готовой конструкции.

Одновременно с разработкой рабочей технологии ведут выбор или проектирование оснастки и приспособлений.

Выбор схемы технологического процесса определяется характером или типом производства. Различают три типа производства: индивидуальное, серийное и массовое. Индивидуальное производство предусматривает изготовление разнообразных по назначению, форме и размерам конструкций. Партия однотипных конструкций при индивидуальном производстве состоит из одной или нескольких единиц. Особенностью индивидуального производства является отсутствие специализации рабочих мест. Переход на выпуск других конструкций требует иногда переоснащения рабочего места. Применение специализированных приспособлений в индивидуальном производстве экономически не оправдывается. Поэтому рабочие места оснащают универсальными приспособлениями, которые могут быть использованы при изготовлении различных конструкций.

При изготовлении изделий большими партиями производство является серийным. Рабочие места при серийном производстве оснащают специализированными приспособлениями, применение которых позволяет увеличить производительность труда и повысить качество продукции. В серийном производстве заготовки обычно изготовляют более точно, поэтому объем пригоночных работ минимален.

При массовом производстве рабочие места также строго специализированы и оснащены специализированным оборудованием и быстродействующими приспособлениями. Пригоночные операции при массовом производстве отсутствуют, так как детали изготовляют с жесткими допусками. При массовом производстве применяют механизированные поточные линии сборки и сварки, а также автоматические линии. Технологическая карта — основной производственный документ, в котором приведены все данные по заготовке, сборке и сварке изделия. Выполнение положений, зафиксированных в утвержденной технологической карте, строго обязательно. При составлении технологической карты технолог должен придерживаться схемы утвержденной принципиальной технологии. Составленная карта должна быть понятной без пояснительной записки. Технологические карты составляют на заготовку, сборку и сварку. В большинстве случаев технологию сборки и сварки приводят в одной карте, в порядке очередности выполнения операций.

Заготовка деталей. К заготовительным операциям относят: правку листового и профильного проката, разметку и наметку, раскрой проката, обработку кромок и торцов, гибочные и вальцовочные работы. Правку листовой и универсальной стали производят в холодном состоянии на листопразйльных вальцах. При этом устраняют общие и местные неровности, волнистость кромки, саблевидность и другие дефекты. Схема правки листовой стали показана на рис. 148.

Рис. 148. Схема правки листовой стали

Угловые профили правят на углоправйльных вальцах (рис. 149), устройство которых аналогично устройству листоправйльных вальцов (за исключением формы роликов).

Швеллеры, двутавры и другие профили правят на правильно-гибочном прессе (рис. 150).

Разметкой называют процесс вычерчивания детали на материале в натуральную величину с нанесением линий гибов, вырезов и центров отверстий. В индивидуальном производстве линии разметки находят построением.

При заготовке нескольких одинаковых деталей размещают по шаблону. Контуры шаблона вычерчивают построением. Материал шаблона — фанера, картон, дерево, листовая сталь. Разметку по шаблону называют наметкой.

Операции разметки — ручные, не поддающиеся полной механизации. Совмещая разметку с вырезкой деталей на газопламенных аппаратах, можно существенно сократить общую трудоемкость заготовки. Наиболее прогрессийна вырезка деталей без разметки, по механическим копирам или фотокопированием.

Раскрой проката осуществляют на гильотинных, дисковых, угловых и пресс-ножницах (рис. 151).

Рис. 151. Ножницы для резки металла:
а — гильотинные; б — пресс-ножницы; в — дисковые; г — многодисковые; 1 и 4 — ножи; 2 — разрезаемый лист; 3 — прижим; 5 — упор; 6 и 7 — дисковые ножи

При заготовке деталей для ответственных несущих конструкций, при значительной кривизне деталей после резки, а также после резки на ножницах при толщине металла свыше 16 мм, продольные кромки и торцы детали обрабатывают резанием. Продольные кромки прострагивают на кромкострогальных станках, торцы фрезеруют на торце-фрезерных станках. На кромкострогальных станках можно обрабатывать кромки деталей длиной до 17,5 м. В процессе строгания при необходимости можно скашивать кромки для образования разделки под сварку.

Газопламенную резку кромок как самостоятельную операцию применяют редко. Обработку кромок под сварку (снятие фасок) обычно совмещают с операцией вырезки деталей.

Гибочные работы в зависимости от толщины и сортамента металла, а также радиуса кривизны производят в холодном или нагретом состоянии! Цилиндрическую или коническую форму придают деталям на трех-валковых листогибочных вальцах (рис. 152). Холодную гибку на вальцах листовых деталей по заданному радиусу называют вальцовкой. Для того чтобы деталь после вальцовки получила форму цилиндра, кромки листов предварительно подгибают по меньшему радиусу. Кромки подгибают на кромкогибочном станке или в трехвалковых вальцах. Деталь, имеющую форму замкнутого цилиндра, после вальцовки снимают с вальцов, предварительно освобождая верхний валок из подшипника (с одного конца).

Рис. 152. Схема вальцовки листа на трехвалковых листогибочных вальцах:
а, б — подвальцовка концевых участков листа; в — вальцовка листа в замкнутый цилиндр; 1 — лист; 2 — постель

При вальцовке угловых профилей на полку несколько уголков скрепляют между собой электроприхватками в вальцах до нужного диаметра.

При вальцовке уголков на перо на верхний валок вальцов надевают два диска, между которыми оставляют зазор, равный двум толщинам.

Гнутые профили из листовой стали, которые находят все большее применение в производстве сварных конструкций, получают на заводах металлоконструкций на листогибочных прессах (рис. 153).

Гибку в нагретом состоянии производят при необходимости получения деталей с малым радиусом кривизны, а также при гибке деталей значительной толщины.

Сборка сварных конструкций заключается в размещении элементов конструкции (узла) в порядке, указанном в- технологической карте, и предварительном скреплении их между собой с помощью приспособлений и наложении прихваток.

Сборка — одна из наиболее ответственных операций. От качества сборки в значительной степени зависит качество сварной конструкции. Например, сборка с увеличенными зазорами, с несовпадением свариваемых кромок по толщине требует наложения швов с большим объемом наплавленного металла, что приводит к увеличенным остаточным деформациям конструкции.

Технология сборки определяется: типом производства, особенностями конструкции и оснащенностью сборочного цеха.

В зависимости от этих факторов существуют два варианта сборки: первый — сборка из отдельных узлов, на которые расчленяют конструкцию, второй — из отдельных элементов, минуя сборку в узлы. Первый вариант более рационален, так как можно собирать одновременно несколько узлов. Кроме того, отдельные узлы легче править, чем полностью собранную конструкцию.

Существуют следующие способы сборки: по предварительной разметке, по упорам-фиксаторам или по шаблонам, по контрольным отверстиям.

При сборке по первому методу положение каждого элемента определяют по линиям, нанесенным на сопрягаемые элементы.

Сборку по упорам-фиксаторам производят на плитах, в кондукторах или в специализированных сборочных приспособлениях.

При сборке по контрольным отверстиям сопрягаемые элементы соединяют, совмещая эти отверстия.

При сборке конструкций широко используют разнообразные сборочные и сборочно-сварочные приспособления. Тип приспособления определяется серийностью производства и степенью сложности конструкции. При индивидуальном производстве Применяют преимущественно универсальные приспособления. В серийном производстве наряду с универсальными приспособлениями применяют специализированные сборочные установки с быстродействующими прижимами. В массовом производстве применяют специализированные установки и приспособления.

Применение приспособлений снижает трудоемкость сборочных операций, уменьшает остаточные деформации, повышает качество конструкций и упрощает контроль и приемку собранных конструкций.

Правильно спроектированное и изготовленное приспособление должно, отвечать следующим требованиям: быть удобным в эксплуатации, обеспечивать проектные размеры изделия, обеспечивать быстрее установку элементов и съем собранного или сваренного изделия, иметь невысокую стоимость и удовлетворять требованиям техники безопасности при выполнении сборочных и сварочных работ.

Универсальные приспособления используют при сборке на стеллажах, сборочных плитах, роликовых стендах. Эти приспособления Йоказаны на рис. 154—156.

Рис. 154. Универсальные сборочные приспособления:
а — клинья; б — упоры из листов и угловых профилей; в — угловая сталь на прихватках с болтом; г — стяжка винтовая; д — скобы; е — рычажно-винтовая стяжка; ж — струбцина откидная; з — домкрат

В качестве специализированных приспособлений применяют разнообразные установки с механическими, пневматическими и гидравлическими зажимами.

Некоторые специализированные установки показаны на рис. 157— 159.

Широкое распространение в производстве сварных металлоконструкций получили сборочно-сварочные приспособления, обеспечивающие поворот изделий в положение, удобное для сварки, а также перемещение изделий в процессе сварки. К ним относятся позиционеры, кантователи, манипуляторы, вращатели, роликовые стенды. Кантователь с электромеханическим приводом показан на рис. 160. Изделие крепят в планшайбах стоек кантователя и поворачивают с помощью привода в удобное для сборки и сварки положение. Позиционер (рис. 161) предназначен также для установки изделий в удобное для сборки и сварки положение и обеспечивает вращение изделий с маршевой скоростью при различных углах наклона оси вращения. Манипуляторы предназначены для сборки изделий и их поворота со скоростью сварки и маршевой скоростью при различных углах оси вращения изделия. Для сборки и сварки малогабаритных изделий применяют манипуляторы с ручным приводом (рис. 162). Для сборки и сварки крупногабаритных изделий применяют манипуляторы с электромеханическим приводом. Для сборки и сварки цилиндрических изделий большого диаметра (обечаек) применяют роликовые стенды. Часть роликов стенда имеет электромеханический привод. Роликовый стенд тяжелого типа грузоподъемностью до 50 т показан на рис. 163.

Рис. 155. Пневматический прижим

Рис. 157. Кондуктор для сборки решетчатой конструкции:
1 — собираемая конструкция; 2 — рама кондуктора; 3 — упоры; 4 — сборочные болты и пробки; 5 — пробки-фиксаторы раскосов

Источник

ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Процесс изготовления сварных конструкций помимо сварки вклю­чает такие этапы, как получение заготовок, отвечающих требовани­ям, необходимым для сварки; подготовка их под сварку; сборка; до­полнительная обработка после сварки (термообработка, правка, ме­ханообработка); контроль. Без этих этапов сварка не может произво­диться, и они со сваркой тесно связаны, во многом определяя полу­чение конструкции с заданными свойствами. Этот комплекс работ в целом и рассматривается как сварочное производство, организуемое с учётом особенностей той или иной отрасли машиностроения.

Непрерывное усложнение конструкций и повышение уровня требо­ваний к их качеству сопровождается возрастанием трудоёмкости их изготовления и себестоимости. Поэтому механизация и автоматизация производства, которые позволяют повысить производительность процесса, улучшить качество соединений и условия труда, являются одной из харак­терных особенностей развития современного сварочного производства

ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Заготовки для изготовления сварных конструкций могут быть из проката, литые и кованые. Технологический процесс заготовки деталей из проката может включать такие операции, как правка, размет­ка, резка, штамповка.

Правка может производиться в холодном или горячем состоянии за счёт создания местной пластической деформации, например на листоправильных вальцах (рис. 4.1, а). Правка достигается в резуль­тате изгиба и растяжения путём многократного пропускания листов между верхними и нижними рядами валков. По такому же принципу работают углоправильные вальцы для правки уголков (рис. 4.1, б).

Правка двутавров и швеллеров производится на правильно-гибоч­ных прессах. Прокатный профиль 2 изгибается между опорами 1 и толкателем 3 (рис. 4.1, в).

При изготовлении деталей сварных конструкций применяются следующие виды резки: на ножницах, на отрезных станках, терми­ческая, в штампах на прессах.

Процесс резки на ножницах основан на упругопластической деформации и скалывании металла под давлением ножа. Разрезаемый лист 2 заводят между нижним / и верхним 4 ножами ножниц до упора 5 и зажимают под при­жимом 3 (рис. 4.2). Под давле нием верхнего ножа вначале происходит вдавливание ножей в металл, а затем его скалывание по поверхности между остриями режущих кромок.

Резать на отрезных станках можно материал большего сечения, чем на ножницах, и качество резки получается более высо­ким, однако трудоёмкость резки при этом значительно увеличивает­ся. Поэтому отрезные станки применяются для резки профилей, ко­торые невозможно резать на ножницах, например, для резки труб, профилей большого сечения, профилей под углом или в случаях, когда необходимо обеспечить высокую точность резки.

Ручная резка имеет ограниченное применение для получения за­готовок сварных конструкций, так как она более трудоёмка и не обес­печивает требуемую точность реза. Машинная резка позволяет вы­резать детали сложной формы (рис. 4.3) с высокой точностью, ис­ключаются трудоёмкие операции разметки, обеспечивается высокая производительность. Поэтому она является одним из наиболее про­грессивных технологических процессов.

Машины для термической резки подразделяют на универсальные, предназначенные для вырезки разнообразных по размерам и конфи­гурации деталей из листового металла, и специальные для выпол­нения какой-либо определённой операции, например для вырезки фланцев, резки труб. Универсальные машины могут быть стацио­нарными и переносными.

На рис. 4.4 приведены схемы термической резки и общий вид уни­версальной машины термической резки серии «Кристалл-2,5», пред­назначенной для раскроя листового проката чёрных и цветных ме­таллов методом плазменной или кислородной газопламенной резки по программе. Толщина разрезаемого металла от 1 до 20 мм. Шири­на разрезаемого листа до 2,5 м, длина листа не регламентируется.

Резка сортового и фасонного проката может осуществляться с применением ножниц следующих типов: пресс-ножницы комбини­рованные, ножницы комбинированные, сортовые, для резки уголка, для резки швеллеров и двутавров.

На прессножницах комбинированных можно резать полосу, круг, квадрат, уголок, тавр, швеллер и двутавр. Наряду с этим пресс-нож ницы позволяют резать листовой материал, а также осуществлять операции пробивки отверстий в листах и фасонных заготовках.

При резке фасонного проката так же, как и при резке листового проката на ножницах, основное время составляет наибольшую часть в общей трудоёмкости. Поэтому комплексная механизация резки фасонного проката обеспечивает значительное сокращение трудоём­кости и улучшение условий труда рабочих.

На комплексно-механизированных линиях в автоматическом ре­жиме выполняются следующие операции: подача заготовки под от­резное устройство, отрезка конца заготовки, подача заготовки под штамп пресса, вырубка фигурных отверстий, подача заготовки под отрезное устройство, отрезка детали на заданную длину, подача де­тали под маркировочный автомат, маркировка детали, сортировка деталей по длине. В линию входят: система программного управле­ния, пресс с подающим, вырубным и отрезным устройствами, на­сосная станция, клеймильный автомат и отводной рольганг. Для сме­ны штампов применяют быстродействующий блок роторного типа.

Рис. 4.З. Заготовки, получаемые термической резкой

Рис. 4.4. Схемы односопловой (а), многосопловой (б) термической резки и общий вид (е) портальной машины термической резки серии «Кристалл-2,5»

Сварка. Введение в специальность

Рис. 4.5. Схемы холодной штамповки:

ПОДГОТОВКА ЗАГОТОВОК ПОД СВАРКУ

В зависимости от толщины свариваемого металла форма подго­товки кромок может быть: с отбортовкой, без скоса, со скосом одной или двух кромок (табл. 4.1).

Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента (рис. 4.6): зазор Ь, при­тупление с, угол скоса р и угол разделки а.

Угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения может изменяться в достаточно широких пределах: от 60 до 90°. Тип разделки и угол разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения раздел­ки, а значит, и производительность сварки. Так, при Х-образной раз­делке кромок по сравнению с V-образной уменьшается объём на­плавленного металла в 1,6-1,7 раза; уменьшается время на обработ­ку кромок. Но в этом случае возникает необходимость вести сварку с одной стороны шва в неудобном потолочном положении или кан­товать свариваемые изделия.

Притуплением с обеспечивается правильное формирование и пре­дотвращаются прожоги в вершине шва. Зазор b необходим для про­вара вершины шва.

Отбортовку и гибку кромок под сварку выполняют на зигмашинах. Эти операции осуществляются между двумя вращающимися роликами, имеющими соответствующий профиль (рис. 4.7).

Верхний ролик имеет регулиров­ку по высоте, благодаря которой про­исходит начальное деформирование заготовки. Для подготовки кромок применя­ют механизированную термическую резку, резку на гильотинных ножницах и механическую обработку на токарных, карусельных, кромкострогальных станках и переносных агрегатах для снятия фаски (рис. 4.8), на которых обеспечивает­ся скорость обработки до 1,5 м/мин при ширине фаски S до 21 мм и глубине фаски Ндо 15 мм.

При ручной кислородной резке иногда требуется дополнительная зачистка кромок пневматическим зубилом или абразивным инстру­ментом для удаления неровностей и наплывов шлака.

Подготовленные кромки перед сборкой должны быть очищены от ржавчины, масла, краски, влаги и других загрязнений. Наличие их может привести в процессе сварки к образованию пор, шлаковых включений и других дефектов. Очистке подвергаются торцовые кром­ки свариваемых деталей, а также прилегающие к ним участки ме­талла шириной 25—30 мм.

Рис. 4.8. Агрегат а и схема процесса снятия фаски б

СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Процесс сборки сварного изделия состоит из ряда последователь­ных операций. Прежде всего требуется подать заготовки, из которых собирают изделие или сварной узел, к месту сборки. Затем необхо­димо установить эти заготовки в сборочном устройстве в опреде­лённом положении. В этом положении детали должны быть закреп­лены, после чего их сваривают.

При сборке важно выдерживать необходимые зазоры и совмеще­ние кромок. Сборку заготовок под автоматическую сварку выполня­ют более тщательно, чем под ручную. Глубокий провар, большой объём сварочной ванны, жидкотекучесть расплавленного металла и постоянная скорость сварки приводят к необходимости выдерживания при сборке одинаковых зазоров, углов разделки и притупления кромок, так как в противном случае возможно образование непроваров или про­жогов. Особое внимание следует уделять равномерности зазора по всей протяжённости шва, так как в местах с увеличенным зазором швы по­лучаются вогнутыми, а в местах с заниженным зазором не только умень­шается проплавление, но и получается большая выпуклость шва.

Точность сборки проверяют шаблонами, измерительными линей­ками и различного рода щупами (рис. 4.10).

Детали закрепляют зажимными элементами сборочных приспо­соблений, а затем при необходимости прихватывают (рис. 4.11). При­хватки ставят с лицевой стороны соединения.

Приспособления и оснастка для сборки могут быть универсаль­ными, предназначенными для большого количества разнообразных изделий, и специальными, применяемыми для одного или несколь­ких однотипных изделий.

Сборочные приспособления и оборудование можно разделить на следующие основные группы, приведенные ниже.

2. Сборочные стенды и установки (рис. 4.12, б), предназначенные обычно для сборки крупных изделий. Они имеют, как правило, не­подвижное основание с размещёнными на нём установочными и за­жимными элементами.

3. Сборно-разборные приспособления (рис. 4.12, в, д), составлен­ные из отдельных взаимозаменяемых стандартных элементов, пред­назначенных для сборки различных изделий широкой номенклату­ры. Приспособление состоит из плиты с Т-образными пазами, а так­же установочными и зажимными элементами, с помощью которых обеспечивается жёсткое закрепление деталей.

4. Переносные сборочные приспособления, например стяжки, струбцины, распорки (рис. 4.12, г), применяемые в единичном про­изводстве, при монтаже и в строительстве.

Рис. 4.12. Схемы (я-г) и общий вид (д) сборочных приспособлений

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

К сварочным работам, кроме собственно сварочных операций, от­носятся некоторые неразрывно связанные с ними вспомогательные опе­рации: установка изделий под сварку или сварочной головки на начало шва; поворот изделий в процессе сварки, обеспечивающий необходи­мое для сварки положение свариваемого изделия и сварочного инстру­мента; вращение изделий в процессе сварки; отвод сварочного автома­та или перемещение изделия; перемещения сварщика и некоторые другие.

Поэтому комплексную механизацию и автоматизацию сварочных работ в общем случае можно рассматривать как решение двух задач в совокупности:

— автоматизация собственно процесса сварки;

— механизация и автоматизация вспомогательных операций.

Сварочные роботы

Термин «робот» ввёл чешский писатель Карел Чапек в 1920 г. в своей фантастической пьесе «РУР» («Россумские универсальные роботы»). Этим словом были названы механические рабочие, пред­назначенные для замены людей на тяжёлых физических работах. Далее многочисленное семейство роботов получило развитие на стра­ницах научно-фантастических романов. Но не прошло и сорока лет, как робот вышел из стен научных лабораторий и начал применяться на производстве.

При работе сварочных роботов оператор становится в известной степени руководителем специализированного сварочного поста, в обязанности которого входят:

— выполнение несложных заданий по программированию;

— управление и контроль всех процессов в пределах роботизиро­ванного сварочного поста;

— контроль качества деталей, сваренных роботом;

— устранение неполадок при незапланированных остановках ро­бота;

— выполнение дополнительных сварочных работ, недоступных для робота;

— заполнение магазинов для заготовок и присадочных материалов;

— очистка и замена изношенных деталей, например, сопел горелок;

— работа в контакте с ме­ханиками по обслуживанию и ремонту, а также с мастерами и технологами.

В состав робототехнологи­ческого комплекса могут вхо­дить, например: сварочный робот (рис. 4.25) со шкафом и пультом управления, а так­же программирующим уст­ройством; оборудование для установки и перемещения за­готовок; сварочное оборудо­вание; технологическая осна стка робота (например, устройство очистки и смазки горелки, защи­ты её от поломки).

В промышленно развитых странах серьёзные стимулы роста ин­вестиций в производство и применение промышленных роботов сле­дующие:

— непрерывное снижение стоимости промышленных роботов на фоне роста стоимости рабочей силы (так, с 1990 по 1999 г. средняя цена промышленных роботов на рынке США снизилась н 40 %, в то время как стоимость рабочей силы повысилась на 38-39 %);

— недостаток квалифицированной рабочей силы;

— освобождение работающих на производстве от тяжелого, ин­тенсивного и монотонного труда;

— возможность улучшения экологической обстановки на произ­водстве.

Применение роботов для автоматизации процессов дуговой сварки целесообразно при одновременном выполнении следующих условий:

— изделие выпускают мелкими и средними партиями;

— к швам сварных соединений предъявляют повышенные требо­вания стабильности качества (от изделия к изделию) с минималь­ным влиянием «человеческого фактора»;

— разработка, изготовление и обслуживание специального свароч­ного автомата дороже применения серийно выпускаемого промыш­ленного робота;

— высокая культура заготовительного и сварочного производства, наличие на предприятии соответствующих технических служб по наладке и ремонту робототехнологических комплексов;

— создание на предприятии благоприятных условий (как мораль­ных, так и материальных) для обслуживающего робот персонала, сти­мулирующих бесперебойность работы комплекса.

Рис. 4.24. Схемы роботов с перемещением руки в сферической (а) и прямо­угольной (б) системе координат

Рис. 4.25. Роботизированная сва­рочная система серии ARC MATE

ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Процесс изготовления сварных конструкций помимо сварки вклю­чает такие этапы, как получение заготовок, отвечающих требовани­ям, необходимым для сварки; подготовка их под сварку; сборка; до­полнительная обработка после сварки (термообработка, правка, ме­ханообработка); контроль. Без этих этапов сварка не может произво­диться, и они со сваркой тесно связаны, во многом определяя полу­чение конструкции с заданными свойствами. Этот комплекс работ в целом и рассматривается как сварочное производство, организуемое с учётом особенностей той или иной отрасли машиностроения.

Непрерывное усложнение конструкций и повышение уровня требо­ваний к их качеству сопровождается возрастанием трудоёмкости их изготовления и себестоимости. Поэтому механизация и автоматизация производства, которые позволяют повысить производительность процесса, улучшить качество соединений и условия труда, являются одной из харак­терных особенностей развития современного сварочного производства

ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Заготовки для изготовления сварных конструкций могут быть из проката, литые и кованые. Технологический процесс заготовки деталей из проката может включать такие операции, как правка, размет­ка, резка, штамповка.

Правка может производиться в холодном или горячем состоянии за счёт создания местной пластической деформации, например на листоправильных вальцах (рис. 4.1, а). Правка достигается в резуль­тате изгиба и растяжения путём многократного пропускания листов между верхними и нижними рядами валков. По такому же принципу работают углоправильные вальцы для правки уголков (рис. 4.1, б).

Правка двутавров и швеллеров производится на правильно-гибоч­ных прессах. Прокатный профиль 2 изгибается между опорами 1 и толкателем 3 (рис. 4.1, в).

При изготовлении деталей сварных конструкций применяются следующие виды резки: на ножницах, на отрезных станках, терми­ческая, в штампах на прессах.

Процесс резки на ножницах основан на упругопластической деформации и скалывании металла под давлением ножа. Разрезаемый лист 2 заводят между нижним / и верхним 4 ножами ножниц до упора 5 и зажимают под при­жимом 3 (рис. 4.2). Под давле нием верхнего ножа вначале происходит вдавливание ножей в металл, а затем его скалывание по поверхности между остриями режущих кромок.

Резать на отрезных станках можно материал большего сечения, чем на ножницах, и качество резки получается более высо­ким, однако трудоёмкость резки при этом значительно увеличивает­ся. Поэтому отрезные станки применяются для резки профилей, ко­торые невозможно резать на ножницах, например, для резки труб, профилей большого сечения, профилей под углом или в случаях, когда необходимо обеспечить высокую точность резки.

Ручная резка имеет ограниченное применение для получения за­готовок сварных конструкций, так как она более трудоёмка и не обес­печивает требуемую точность реза. Машинная резка позволяет вы­резать детали сложной формы (рис. 4.3) с высокой точностью, ис­ключаются трудоёмкие операции разметки, обеспечивается высокая производительность. Поэтому она является одним из наиболее про­грессивных технологических процессов.

Машины для термической резки подразделяют на универсальные, предназначенные для вырезки разнообразных по размерам и конфи­гурации деталей из листового металла, и специальные для выпол­нения какой-либо определённой операции, например для вырезки фланцев, резки труб. Универсальные машины могут быть стацио­нарными и переносными.

На рис. 4.4 приведены схемы термической резки и общий вид уни­версальной машины термической резки серии «Кристалл-2,5», пред­назначенной для раскроя листового проката чёрных и цветных ме­таллов методом плазменной или кислородной газопламенной резки по программе. Толщина разрезаемого металла от 1 до 20 мм. Шири­на разрезаемого листа до 2,5 м, длина листа не регламентируется.

Резка сортового и фасонного проката может осуществляться с применением ножниц следующих типов: пресс-ножницы комбини­рованные, ножницы комбинированные, сортовые, для резки уголка, для резки швеллеров и двутавров.

На прессножницах комбинированных можно резать полосу, круг, квадрат, уголок, тавр, швеллер и двутавр. Наряду с этим пресс-нож ницы позволяют резать листовой материал, а также осуществлять операции пробивки отверстий в листах и фасонных заготовках.

При резке фасонного проката так же, как и при резке листового проката на ножницах, основное время составляет наибольшую часть в общей трудоёмкости. Поэтому комплексная механизация резки фасонного проката обеспечивает значительное сокращение трудоём­кости и улучшение условий труда рабочих.

На комплексно-механизированных линиях в автоматическом ре­жиме выполняются следующие операции: подача заготовки под от­резное устройство, отрезка конца заготовки, подача заготовки под штамп пресса, вырубка фигурных отверстий, подача заготовки под отрезное устройство, отрезка детали на заданную длину, подача де­тали под маркировочный автомат, маркировка детали, сортировка деталей по длине. В линию входят: система программного управле­ния, пресс с подающим, вырубным и отрезным устройствами, на­сосная станция, клеймильный автомат и отводной рольганг. Для сме­ны штампов применяют быстродействующий блок роторного типа.

Рис. 4.З. Заготовки, получаемые термической резкой

Рис. 4.4. Схемы односопловой (а), многосопловой (б) термической резки и общий вид (е) портальной машины термической резки серии «Кристалл-2,5»

Сварка. Введение в специальность

Рис. 4.5. Схемы холодной штамповки:

ПОДГОТОВКА ЗАГОТОВОК ПОД СВАРКУ

В зависимости от толщины свариваемого металла форма подго­товки кромок может быть: с отбортовкой, без скоса, со скосом одной или двух кромок (табл. 4.1).

Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента (рис. 4.6): зазор Ь, при­тупление с, угол скоса р и угол разделки а.

Угол разделки кромок в зависимости от способа сварки и типа соединения может изменяться в достаточно широких пределах: от 60 до 90°. Тип разделки и угол разделки кромок определяют количество необходимого дополнительного металла для заполнения раздел­ки, а значит, и производительность сварки. Так, при Х-образной раз­делке кромок по сравнению с V-образной уменьшается объём на­плавленного металла в 1,6-1,7 раза; уменьшается время на обработ­ку кромок. Но в этом случае возникает необходимость вести сварку с одной стороны шва в неудобном потолочном положении или кан­товать свариваемые изделия.

Притуплением с обеспечивается правильное формирование и пре­дотвращаются прожоги в вершине шва. Зазор b необходим для про­вара вершины шва.

Отбортовку и гибку кромок под сварку выполняют на зигмашинах. Эти операции осуществляются между двумя вращающимися роликами, имеющими соответствующий профиль (рис. 4.7).

Верхний ролик имеет регулиров­ку по высоте, благодаря которой про­исходит начальное деформирование заготовки. Для подготовки кромок применя­ют механизированную термическую резку, резку на гильотинных ножницах и механическую обработку на токарных, карусельных, кромкострогальных станках и переносных агрегатах для снятия фаски (рис. 4.8), на которых обеспечивает­ся скорость обработки до 1,5 м/мин при ширине фаски S до 21 мм и глубине фаски Ндо 15 мм.

При ручной кислородной резке иногда требуется дополнительная зачистка кромок пневматическим зубилом или абразивным инстру­ментом для удаления неровностей и наплывов шлака.

Подготовленные кромки перед сборкой должны быть очищены от ржавчины, масла, краски, влаги и других загрязнений. Наличие их может привести в процессе сварки к образованию пор, шлаковых включений и других дефектов. Очистке подвергаются торцовые кром­ки свариваемых деталей, а также прилегающие к ним участки ме­талла шириной 25—30 мм.

Рис. 4.8. Агрегат а и схема процесса снятия фаски б

СБОРОЧНЫЕ РАБОТЫ

Процесс сборки сварного изделия состоит из ряда последователь­ных операций. Прежде всего требуется подать заготовки, из которых собирают изделие или сварной узел, к месту сборки. Затем необхо­димо установить эти заготовки в сборочном устройстве в опреде­лённом положении. В этом положении детали должны быть закреп­лены, после чего их сваривают.

При сборке важно выдерживать необходимые зазоры и совмеще­ние кромок. Сборку заготовок под автоматическую сварку выполня­ют более тщательно, чем под ручную. Глубокий провар, большой объём сварочной ванны, жидкотекучесть расплавленного металла и постоянная скорость сварки приводят к необходимости выдерживания при сборке одинаковых зазоров, углов разделки и притупления кромок, так как в противном случае возможно образование непроваров или про­жогов. Особое внимание следует уделять равномерности зазора по всей протяжённости шва, так как в местах с увеличенным зазором швы по­лучаются вогнутыми, а в местах с заниженным зазором не только умень­шается проплавление, но и получается большая выпуклость шва.

Точность сборки проверяют шаблонами, измерительными линей­ками и различного рода щупами (рис. 4.10).

Детали закрепляют зажимными элементами сборочных приспо­соблений, а затем при необходимости прихватывают (рис. 4.11). При­хватки ставят с лицевой стороны соединения.

Приспособления и оснастка для сборки могут быть универсаль­ными, предназначенными для большого количества разнообразных изделий, и специальными, применяемыми для одного или несколь­ких однотипных изделий.

Сборочные приспособления и оборудование можно разделить на следующие основные группы, приведенные ниже.

2. Сборочные стенды и установки (рис. 4.12, б), предназначенные обычно для сборки крупных изделий. Они имеют, как правило, не­подвижное основание с размещёнными на нём установочными и за­жимными элементами.

3. Сборно-разборные приспособления (рис. 4.12, в, д), составлен­ные из отдельных взаимозаменяемых стандартных элементов, пред­назначенных для сборки различных изделий широкой номенклату­ры. Приспособление состоит из плиты с Т-образными пазами, а так­же установочными и зажимными элементами, с помощью которых обеспечивается жёсткое закрепление деталей.

4. Переносные сборочные приспособления, например стяжки, струбцины, распорки (рис. 4.12, г), применяемые в единичном про­изводстве, при монтаже и в строительстве.

Рис. 4.12. Схемы (я-г) и общий вид (д) сборочных приспособлений

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

К сварочным работам, кроме собственно сварочных операций, от­носятся некоторые неразрывно связанные с ними вспомогательные опе­рации: установка изделий под сварку или сварочной головки на начало шва; поворот изделий в процессе сварки, обеспечивающий необходи­мое для сварки положение свариваемого изделия и сварочного инстру­мента; вращение изделий в процессе сварки; отвод сварочного автома­та или перемещение изделия; перемещения сварщика и некоторые другие.

Поэтому комплексную механизацию и автоматизацию сварочных работ в общем случае можно рассматривать как решение двух задач в совокупности:

— автоматизация собственно процесса сварки;

— механизация и автоматизация вспомогательных операций.

Источник