книги / Технология, механизация и автоматизация сварочного производства. Аппараты, оборудование и станки для комплексной механизации

нологических операций, в особенности если это совмещение операций во времени и пространстве. Благодаря такому совмещению сократилось число рабочих и трудоемкость рассматриваемого производственного процесса по сравнению с обычным механизированным процессом.

В приведенном примере работа вальцесварочной установки основана на полном совмещении трех технологических операций (вальцовки, сборки, сварки) и превращении их в одну комплексную операцию. При этом полно­ стью исключены межоперационные транспортные работы по передаче на промежуточные, буферные склады боковин и собранных на прихватках кузо­ вов, а также работы по выдаче их на следующую технологическую позицию (сборочную и сварочную).

Уровень механизации работ У2 на сборочно-сварочном участке по пер­ вой схеме (см. табл. 2) составляет 50%, по второй схеме достигает значения У2 = 86%. Следует также обратить внимание на то, что при применении ком­ бинированной вальцесварочной машины общая продолжительность и трудо­ емкость совмещенных операций не только не равны продолжительности и трудоемкости лимитирующей - сборочной операции по первому варианту, - но даже значительно меньше их - 10 чел.-минут вместо 15.

Однако возможность и целесообразность применения многоопераци­ онных комбинированных машин в производственной практики зависят от многих факторов: от конструкции сварного изделия, его размеров и числа со­ ставляющих элементов, а также от характера производства (индивидуальное, серийное, массовое), количества и качества технологических операций, сте­ пени концентрации совмещения операций, влияющих на вероятность непо­ ладок в работе и др. Например, в единичном или мелкосерийном производст­ ве крупногабаритных и многоэлементных сварных изделий тяжелого маши­ ностроения или судостроения применение специализированных многоопера­ ционных машин нецелесообразно. С другой стороны, в крупносерийном или массовом производстве однотипных изделий, собираемых из небольшого числа заготовок (в производстве вагонеток, труб, автомобильных узлов и пр.), объединение технологических операций и выполнение их комбиниро­ ванными машинами безусловно выгодно, в особенности при совмещении сборочных и сварочных операций.

Необходимо отметить, что в сварочном производстве используется большая группа сборочно-сварочных машин, агрегатов и линий, в которых невозможно или явно нецелесообразно разъединение процесса на элементар­

ные операции (например, на сборку и сварку). Это прежде всего машины для стыковой сварки давлением (контактной, диффузионно-вакуумной, холод­ ной, сварки трением), в которых операция сборки является неотъемлемой ча­ стью комплексного сборочно-сварочного процесса, так как во время сварки производится центровка свариваемых деталей и их сопряжение, т. е. сбороч­ ная операция. В противоположность этому при дуговой сварке разъединение операций сборки и сварки не только возможно, но и во многих случаях необ­ ходимо, например,при сооружении магистральных трубопроводов.

2.3. Общие тенденции развития оборудования для механизации и автоматизации сварочного производства

В связи с разнообразием способов сварки, наплавки, термической рез­ ки, пайки, а также газотермических, вакуумных и некоторых других спосо­ бов нанесения покрытий, с различными условиями эксплуатации оборудова­ ния, характером производства, экономическими показателями, требованиями экологии, техники безопасности, эргономики и многими другими факторами сформулировать однозначно принципы проектирования рассматриваемого оборудования не представляется возможным. Однако к основным положени­ ям, отвечающим общим принципам и современным требованиям оборудова­ ния для сварки, которые необходимо учитывать, относятся следующие.

1.Обеспечение исполнения технологического процесса при заданных наиболее высоких параметрах с учетом достигнутого уровня и возможности его дальнейшего совершенствования.

2.Проведение экономического анализа с учетом показателей как само­ го процесса, так и влияния его на сопутствующие и последующие процессы обработки изделия, предшествующего началу разработки конструкции обо­ рудования.

3.Максимальное использование системы автоматического проектиро­ вания (САПР) и механизации конструкторских работ, а также применение методов художественного конструирования и соблюдение требований техни­ ческой эстетики, позволяющее повысить производительность труда, качество разрабатываемых конструкций и выбрать оптимальный вариант. Сварочное оборудование в случае использования его в линии с оборудованием другого

технологического назначения должно, по возможности, органически вписы­ ваться в общую компоновку линии.

4. Учет новейших достижений электротехники, радиоэлектроники, ма­ шиностроения и использование наиболее совершенных материалов и ком-

плектующих изделий, обеспечивающих его качество, минимальную материа­ лоемкость и высокие технико-эксплуатационные показатели.

5.Унификация конструкции и присоединительных размеров на основе существующих стандартов. Это позволит более эффективно использовать САПР, улучшить организацию производства, эксплуатации и ремонта обору­ дования, повысить его качество и надежность ит. д.

6.Использование метода агрегатирования аппаратуры, установок и машин из унифицированных и модульных узлов и агрегатов благодаря их разработке, организации промышленного производства и наличию схем aipeгатирования и параметрических рядов на эти узлы и агрегаты.

7.Максимальная автоматизация и механизация сварочного производ­ ства. При создании современного высокопроизводительного оборудования необходимо с учетом данных экономического анализа автоматизировать или механизировать все элементы технологического цикла сварки или, по край­ ней мере, большинство из них. Так, в случае автоматической дуговой сварки

инаплавки - это не только подача проволоки, поддержание дуги и переме­ щение дуги вдоль линии шва, но и возбуждение дуги, направление электрода по линии шва, автоматическое поддержание заданной силы тока, изменение режима сварки в начале и в конце шва (заварка кратера) и др. В случае кон­ тактной (точечной и шовной) сварки это - выдержка времени всех элементов сварочного цикла и обеспечение заданной последовательности этих элемен­ тов, регулирование силы сварочного тока в зависимости от какого-либо па­ раметра, перемещение детали под электродами сварочной машины, заправка электродов или рабочих поверхностей роликов и т. п. В контактных стыко­ вых машинах это - автоматическое выполнение операций оплавления и осад­ ки, а иногда и термообработки сваренных деталей и т. п.

8.Комплексная автоматизация и механизация сборочно-сварочных ра­ бот, обеспечивающая сокращение затрат труда и повышение производитель­ ности на всех операциях изготовления сварных конструкций, включая полу­ чение заготовок, сборку изделия под сварку, собственно сварку, необходи­ мую обработку изделий после сварки, контроль готовых изделий и подготов­ ку их к отправке потребителям. Одним из направлений комплексной автома­ тизации и механизации является создание роторных автоматов, позволяющих совмещать по времени сварочные и вспомогательные операции, связанные с передачей изделий с одного рабочего места на другое.

9.Максимальное повышение производительности технологического

процесса. Например, производительность сварочной операции (комплекса всех действий, выполняемых рабочим-оператором на данном сварочном аг­ регате) может быть увеличена двумя путями: интенсификацией режима свар­ ки и созданием оборудования с автоматизацией ряда элементов рабочего цикла для обслуживания одним оператором (или бригадой) нескольких сва­ рочных головок, устройств или нескольких отдельных агрегатов.

В связи с тем, что интенсификация режимов сварки ограничена физи­ ческими свойствами материалов (прочность, жидкотекучесть и испарение металлов при высокой температуре), законами теплоотдачи и теплопередачи, инерционными свойствами объектов управления и другими факторами, вто­ рой путь увеличения производительности сварочной операции становится все более актуальным. Например, при дуговой сварке начали применять мно­ гоголовочные установки. В контактной сварке области применения оборудо­ вания с несколькими рабочими органами расширились. Это - многоточечные машины, машины для рельефной сварки, для одновременной шовной сварки двух или нескольких швов.

Повышение производительности дуговой наплавки связано с увеличе­ нием не только числа мест, но и ширины наплавляемого слоя. Это достигает­ ся применением расщепленного электрода, гребенки или электродной ленты, что требует создания соответствующего оборудования.

10.Разработка, совершенствование и применение систем и устройств для автоматического, в том числе и программного, управления процессами сварочного производства.

11.Соблюдение эргономических требований к оборудованию. Свароч­ ное оборудование находит эффективное применение в тех случаях, когда при его создании и использовании наиболее полно удовлетворяются требования, предъявляемые к эрготехническим системам, т. е. к системам человек - ма­ шина. Эти требования охватывают обеспечение безопасности труда, удобст­ во эксплуатации, снижение непроизводительных затрат времени при управ­ лении сварочным оборудованием, учет санитарно-гигиенических требований

коборудованию и производственной среде, создание комфортных условий труда для снижения физической и психической нагрузки оператора при обеспечении ритмичной организации процесса.

12.Соблюдение требований экологии и охраны труда в соответствии с действующими стандартами и требованиями. Все образующиеся при сварке и резке вредные отходы должны быть удалены и переработаны до состояния,

обеспечивающего безвредность их для людей и окружающей среды.

В современном оборудовании для автоматической и механизированной сварки кроме общеизвестных мер безопасности, предотвращающих механи­ ческие травмы и поражение электрическим током, необходим механизиро­ ванный отсос пыли и вредных газов из зоны сварки, а в ряде случаев - подача свежего воздуха на рабочее место оператора. Механизация и автоматизация транспортных и загрузочно-разгрузочных приемов, корректировочных пере­ мещений, подачи и уборки флюса снижают утомляемость оператора и спо­ собствуют снижению травматизма. Усложнение сварочной аппаратуры, станков и установок, появление многодуговых процессов, многоместных, многопозиционных и многоголовочных установок влекут за собой увеличе­ ние числа приборов контроля и управления. При этом возрастают объем ин­ формации, поступающей к оператору, и количество решений, которые он должен принимать при управлении оборудованием.

Рациональная организация работы оператора по управлению свароч­ ным оборудованием обеспечивается благодаря расположению приборов и органов управления по зонам в зависимости от функционального назначения, последовательности технологического процесса, частоты использования и значимости. Рекомендации эргономики и инженерной психологии обуслов­ ливают рациональное расположение приборов и органов управления на па­ нелях пультов и приборных щитах сварочного оборудования.

Высокие требования к качеству сварных соединений и служебным свойствам изделия предполагают автоматическое управление параметрами процесса сварки в функции целого ряда факторов, из которых многие опре­ деляются случайными отклонениями размеров и положения соединяемых элементов объекта сварки. Такое автоматическое управление наиболее эф­ фективно в том случае, когда для выработки управляющих воздействий ис­ пользуется ЭВМ, осуществляющая одновременный контроль большого ко­ личества переменных и учет сложных и разнообразных связей между ними.

Реализация автоматизированных многофункциональных систем управ­ ления технологическими процессами, построенных на базе средств вычисли­ тельной техники (АСУ ТП), требует автоматического измерения параметров процесса сварки и параметров объекта сварки. Так, для дуговой сварки пара­ метры объекта сварки в общем случае должны измеряться до зоны плавления (положение линии соединения свариваемых элементов, величина зазора ме­ жду ними или сечение разделки, величина превышения кромок и т. д.), в зоне

а также четкой кинематической связи между каретками со сварочным аппа­ ратом или инструментом и направляющими (связь осуществляется под дей­ ствием сил трения); недостаточная стабильность характеристик исполни­ тельных элементов; отсутствие свободного пространства для размещения датчиков и других дополнительных элементов, необходимых для АСУ ТП; ухудшение обзора зоны сварки при доработке для автоматизации; несовмес­ тимость входных и выходных сигналов существующих технических средств с теми, которые необходимо дополнительно использовать при автоматиза­ ции. Генеральной линией автоматизации сварки должно стать создание ново­ го высокоавтоматизированного оборудования, ориентированного на совре­ менные методы и средства автоматизации. Вместе с тем в отдельных случаях не исключена успешная автоматизация существующего оборудования. В ка­ ждом конкретном случае необходимо тщательное изучение условий для при­ нятия обоснованного решения. Потребительский рынок сварочной техники показывает, что наряду со сложной техникой с широкими функциональными возможностями большим спросом пользуется простое в эксплуатации сва­ рочное оборудование.

2.4.Классификация оборудования для механизации

иавтоматизации сварочного производства

Втабл. 4 приведен классифицированный перечень оборудования (ап­ паратов, машин, агрегатов, линий), с помощью которого осуществляется комплексная механизация и автоматизация сварочного производства. Клас­ сификация проведена по признакам технологического назначения оборудо­ вания и уровню комплексной механизации и автоматизации выполняемых работ, а также с учетом возрастающей степени комплексной, а не локальной механизации, т. е. по показателю Уг, так как именно этот показатель характе­ ризует действительный вклад той или иной машины в комплексную механи­ зацию всего производства в целом. Для определения его величины в таблице приведены средние значения локальных показателей уровня механизации У2л для каждого класса оборудования. Коэффициент т характеризует относи­ тельную долю машин данного класса в общем комплексе производственного оборудования; он равен отношению приведенной трудоемкости работ, вы­ полняемых на машинах данного класса, к общей приведенной трудоемкости всего комплекса цеха, потока).