Техническая подготовка сварочного производства
Обновлено: 19.05.2024
1. Принципы технологической подготовки сварочного производства
2. Технологическая подготовка сварочного производства
Технологическая подготовка любого производства, в том числе и
сварочного, представляется комплексом мероприятий по
проектированию и освоению изготовления новых и совершенствованию
выпускаемых конструкций с использованием наиболее прогрессивных
способов и средств производства. В рамках технической подготовки
можно выделить несколько разных направлений, основными из которых
являются конструкторское и технологическое, тесно взаимосвязанные
между собой.
В подготовительный период для производства особенно большое
значение приобретают правильная организация и проведение
технологической подготовки, которая по удельному весу в общем
объеме подготовки по трудоемкости и стоимости составляет в среднем
20. 25 % для единичного и мелкосерийного производства, 40. 45% для
серийного, 60. 70% для крупносерийного и массового.
3. Технологическая подготовка сварочного производства
Технологическая подготовка представляет собой coвокупность
взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую
готовность предприятий к выпуску изделий заданного качества при
установленных сроках, объеме выпуска и затратах. Основной задачей
технологической подготовки производства, определяющей главное ее
направление, является разработка прогрессивного технологического
процесса и обеспечение его необходимым технологическим оснащением,
технически и экономически наиболее соответствующим данным
производственным условиям.
Технологическая подготовка серийного производства включает в себя
разнообразные по характеру, сложные и трудоемкие работы. Например,
проектирование новых технологических процессов связано с
необходимостью предварительного проведения экспериментальных
исследований, сложных расчетов при создании специального
оборудования и приспособлений. Велик объем и выпускаемой
технологической документации.
4. Технологическая подготовка сварочного производства
Неправильно выбранный способ или режим сварки и неверно
спроектированная и изготовленная технологическая оснастка являются
распространенными причинами усложнений, возникающих при
выполнении технологических операций, или появления брака. Выбор
недостаточно точного метода контроля сопровождается переносом
необнаруженного брака на последующие этапы технологического
процесса и в эксплуатацию.
Правильные и прогрессивные решения в значительной степени
определяются качеством принятых конструкторских разработок в
проектируемом изделии.
5. Технологическая подготовка сварочного производства
Технологическая подготовка производства включает в себя:
технологическую отработку самой конструкции изделия;
проектирование, разработку и освоение наиболее прогрессивных
технологических процессов изготовления элементов и изделия в целом,
разработку необходимой технологической документации;
проектирование, изготовление и отладку специализированных и
специальных видов технологической оснастки и оборудования, средств
механизации и автоматизации.
6. Технико-организационные принципы
наиболее высокая технологическая отработка как самой конструкции,
так и способов ее изготовления, проводимая в период проектирования, в
основе чего лежит принцип максимальной технологичности;
технологическая переналадка (гибкость) производства с
максимальным использованием технологии и оснастки, применявшихся
при изготовлении ранее выпускавшихся изделий (технологическая
преемственность); это может обеспечить типизация технологических
процессов и элементов оснащения;
комплексная механизация и автоматизация производства в условиях
малой серийности и частой смены изготовляемых объектов, основанная
на широком использовании унификации и стандартизации элементов
технологической оснастки и специального оборудования;
совмещение во времени работ, выполняемых в плане технологической
подготовки производства. Все работы выполняют в определенной
последовательности и в сроки, определяемые общим графиком
подготовки производства. Календарное время выполнения всех работ по
подготовке составляет цикл подготовки производства.
7. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
Технические преимущества сварных конструкций по сравнению с
конструкциями, изготовленными с использованием других методов
получения неразъемных соединений, обеспечили им широкое
распространение в различных отраслях машиностроения.
Однако они обладают и недостатками, которые необходимо учитывать
как при проектировании, так и при производстве. Необходимо отметить
влияние технологии обработки (сварки) на исходные свойства
материала, наличие в них напряженного состояния и деформаций,
связанных со сваркой, неоднородность свойств материала в зоне
сварных соединений и др. Эти особенности определяют характер
распределения напряжений в сварных конструкциях в зависимости от
прикладываемых нагружений и сопротивляемость их эксплуатационным
воздействиям, в конечном счете влияя на надежность и долговечность
изделий.
8. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
В оценке технологичности существуют два подхода:
качественный анализ конструкции на основе инженерного опыта
специалистов;
количественная оценка по критериям, установленным ГОСТ 14201—83.
Прогрессивность сварных конструкций характеризуется возможностью
уменьшения их металлоемкости при обеспечении требуемых
эксплуатационных качеств, более полным использованием свойств
материалов. В связи с этим в теории и практике отечественного
проектирования сварных металлоконструкций логически объединяются
два направления:
поиск путей проектирования конструкций с минимальной массой и
меньшей металлоемкостью;
внедрение и использование наиболее прогрессивных технологических
процессов.
9. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
Создание наиболее экономичных сварных конструкций требует
комплексного конструктивно-технологического проектирования, при
котором вопросы конструкторского плана решаются одновременно с
вопросами технологии и трудоемкости, а обеспечение высокой
работоспособности конструкций достигается конструктивными и
технологическими мерами. Проектирование невозможно без учета
особенностей технологии.
Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наиболее
простое, быстрое и экономичное изготовление при обязательном
соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости
и других эксплуатационных качеств, т.е. в которой соблюдается
соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым
технологическим возможностям производства.
10. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
Отработка технологичности конструкций является непрерывным
процессом, начинающимся с эскизного проекта изделия и
продолжающимся на всех стадиях проектирования и изготовления как его
опытных образцов, так и серийной продукции. Содержание работ по
отработке технологичности конструкций зависит от стадии разработки
технической документации. Основные принципиальные положения,
определяющие направленность отработки технологичности конструкций,
закладываются уже в период разработки эскизного и технического
проектов изделия. Установлено, что на этом этапе достигается до 70 % и
более общего уровня технологичности конструкций. Отработка при этом
идет за счет выбора наиболее оптимальных конструктивных решений,
разъединения конструкции на основные сборочные единицы, разработки
оптимальных схем сборки и сварки, обоснованного назначения точности
изготовления и технологических мер ее достижения, выбора материала и
важнейших методов обработки и т.п.
11. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
При создании конструкций и отработке их технологичности необходимо
учитывать ряд общих условий.
1) Технологичность конструкций в значительной степени зависит от
масштаба выпуска и вида производства.
2) Технологичность отдельных элементов конструкции должна
рассматриваться и увязываться с технологичностью изделия в целом.
3) Отработку технологичности конструкций необходимо рассматривать как
комплексную задачу, учитывающую требования ко всем стадиям
производственного процесса, начиная от изготовления деталей и
заканчивая сборкой, сваркой и испытанием готовых изделий.
4) При отработке технологичности конструкций необходимо исходить в
первую очередь из учета передового опыта и наиболее высокого
технического уровня, достигнутого в данной отрасли производства. При
этом необходимо учитывать и специфику данного предприятияизготовителя, его технико-организационные особенности, оснащенность,
освоенность различных процессов и оборудования и т. п.
12. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
Вопросы, требующие в первую очередь решения при создании
технологичных сварных конструкций.
1) Выбор и применение наиболее современных методик расчета и
проектирования сварных конструкций — принцип конструктивнотехнологического проектирования.
2) Выбор оптимальных вариантов разъединения конструкций на
сборочные единицы и схем их сборки.
3) Правильный выбор материала — оказывает непосредственное влияние
на технические характеристики, массу и экономичность конструкций. При
этом необходимо учитывать, что в сочетании с требованиями,
предъявляемыми условиями эксплуатации, требование высокой
свариваемости определяет практическую пригодность материала для
сварных конструкций. Свойства материала должны удовлетворять
требованиям эксплуатации, обеспечивать необходимую свариваемость,
технологическую обрабатываемость и экономическую целесообразность.
13. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
Вопросы, требующие в первую очередь решения при создании
технологичных сварных конструкций.
4) Правильный выбор способа получения соединений в соответствии с
назначением, формой и размерами конструкций. Назначение способа
сварки в значительной степени определяется свариваемостью,
конструктивным оформлением изготовляемых узлов, степенью их
ответственности и производительностью процесса.
5) Правильное назначение типа и параметров сварных соединений в
зависимости от особенностей конструкции и характера испытываемых
нагружений. Качество сварных соединений и трудоемкость их выполнения
в значительной степени зависят от проектных решений, определяющих
тип присадочного материала, сечение швов и расчетный объем
наплавленного металла, положение сварных швов в пространстве при
выполнении сварочных работ, доступность и удобство выполнения сварки
и т. п.
14. Технологичность сварных конструкций и ее отработка
При выборе типа конструкции сварных соединений намечаемые
конструктивные решения необходимо оценивать не только с позиций
прочности, но и с позиций технологичности. При определении назначения
сварных соединений нужно учитывать возможность их выполнения с
максимальным использованием автоматизированных способов сварки,
число и размеры сварных швов должны быть минимальными и строго
соответствовать расчетам и техническим условиям. В конструкциях
необходимо использовать наиболее работоспособные и удобно
выполнимые типы соединений, стремиться к сокращению их числа и
уменьшению сечений. Расположение соединений в конструкциях должно
уменьшать или предотвращать появление сварочных деформаций, а
параметры соединений должны быть максимально унифицированы,
форма швов простая, хорошо поддающаяся описанию и выполнению
автоматической сваркой. Исключительно важным требованием является
сокращение объема расплавляемого, а особенно наплавляемого металла.
Роль, содержание и принципы технологической подготовки сварочного производства
Современное производство представляет собой сочетание различных процессов, средств производства, служб и подразделений со сложными технико-экономическими и организационными связями. Поэтому пуску любого производства всегда предшествует большая и трудоемкая подготовительная работа. Техническая подготовка любого производства, в том числе и сварочного, представляется комплексом мероприятии по проектированию и освоению изготовления новых и совершенствованию выпускаемых конструкции с использованием наиболее прогрессивных способов и средств производства. В рамках технической подготовки можно выделить несколько разных направлений, основными из которых являются конструкторское и технологическое, тесно взаимосвязанных между собой. Свойства и назначение объекта производства, особенности технологии его изготовления в основном определяют организационную структуру предприятия и характер его производственного цикла. Поэтому в подготовительный период для производства особенно большое значение приобретают правильная организация и проведение технологической подготовки, которая по удельному весу в общем объеме подготовки по трудоемкости и стоимости составляет в среднем 20 - 25% для единичного и мелкосерийного производства, 40 - 45% для серийного, 60 - 70% для крупносерийного и массового. И эти затраты непрерывно увеличиваются с усложнением новых конструкций и необходимостью сокращения сроков освоения производства.
В целом технологическая подготовка представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятии к выпуску изделий заданного качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах. Основной задачей технологической подготовки производства, определяющей главное ее направление, является разработка прогрессивного технологического процесса и обеспечение его необходимым технологическим оснащением, технически и экономически наиболее соответствующим данным производственным условиям.
Технологическая подготовка серийного производства включает разнообразные по характеру сложные и трудоемкие работы. Например, проектирование новых технологических процессов связано с необходимостью предварительного проведения экспериментальных исследований, сложных расчетов при создании специального оборудования и приспособлений. Велик объем и выпускаемой технологической документации. В то же время на технологическую подготовку производства, несмотря на ее сложность, большую трудоемкость и ответственность, устанавливают весьма сжатые сроки, а качество всех работ оказывает решающее влияние на технико-экономические показатели серийного производства. Каждое частичное решение затем многократно реализуется в серийном производстве: следовательно, каждое неудачное решение, допущенное при подготовке, неизбежно приведет к появлению многократно повторяющихся усложнении или неудовлетворительных результатов. Например, неправильно выбранный способ или режим сварки или неверно спроектированная и изготовленная технологическая оснастка являются распространенными причинами усложнении, возникающих при выполнении технологических операции, или появления брака. Выбор недостаточно точного метода контроля сопровождается проникновением не обнаруженного брака на последующие этапы технологического процесса и в эксплуатацию.
Правильные и прогрессивные решения этих вопросов в значительной степени определяются качеством принятых конструкторских разработок в проектируемом изделии. Поэтому технологическая подготовка производства включает следующее содержание:
1) технологическую отработку конструкции изделия;
2) проектирование, разработку и освоение наиболее прогрессивных технологических процессов изготовления элементов изделия в целом, разработку необходимой технологической документации;
3) проектирование, изготовление и отладку специализированных и специальных видов технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации.
Высококачественное и своевременное выполнение огромного комплекса работ по технологической подготовке производства основано на использовании ряда технико-организационных принципов. Основными из них являются:
1) наиболее высокая технологическая отработка как самой конструкции, так и способов ее изготовления, проводимая в период проектирования. в основе этого лежит принцип максимальной технологичности;
2) принцип технологической переналадки (гибкости) производства с максимальным использованием технологии и оснастки, применявшихся при изготовлении ранее выпускавшихся изделий (технологическая преемственность); применение этого принципа основано на типизации технологических процессов и элементов оснащения;
3) принцип комплексной механизации и автоматизации производства в условиях малой серийности и частой смены изготовляемых объектов, основанный на широком использовании унификации и стандартизации элементов технологической оснастки и специального оборудования и применении метода агрегатирования;
4) совмещение во времени работ, выполняемых в плане технологической подготовки производства.
Все работы выполняют в определенной последовательности и в сроки, определяемые общим графиком подготовки производства. Календарное время выполнения всех рабов по подготовке составляет цикл подготовки производства.
В свою очередь, конкретное содержание и общий объем работ по технологической подготовке зависят от заданного объема и программы выпуска изделий, от степень сложности и новизны конструкции, от качества технологической отработки изделия в процессе его проектирования и изготовления опытных образцов, от уровня кооперирования производства и других факторов. При этом большое значение приобретает учет особенностей того или иного конкретного производства.
В целом технологическая подготовка призвана обеспечить общий технологический прогресс производства, высокие технико-экономические показатели работы предприятий в соответствии с принятыми планами по выпуску изделии.
Технологическая подготовка в сварочном производстве
Современное машиностроение характеризуется применением деталей, входящих в состав машин, которые изготавливаются литьем, штамповкой, резаньем, а также с помощью сварки. К ним относятся литосварные, штампосварные, кованосварные детали и узлы.
Задача машиностроения заключается в создании оригинальных машин, необходимых для выполнения новых функций.
В современной практике такие задачи встречаются достаточно редко. Создаваемая машина представляет собой в большинстве своем итог работы инженеров нескольких поколений, однако имеет и элементы оригинальности. Разнообразие форм и размеры конструкций, их назначение и требования, предъявляемые к ним, а также прогресс техники и технологий не позволяют конструктору просто повторять готовое решение, поэтому разработка нового изделия – задача творческая, не исключающая разумной преемственности.
Развитию производства сварных конструкций в различных отраслях промышленности способствует в значительной степени широкое внедрение прогрессивных технологических процессов сварки и сварочного оборудования. При этом успехи сварочной науки и техники, используемые в производстве сварных конструкций, сварочные технологии, оборудование и материалы способствуют расширению номенклатуры и повышению качества выпускаемых изделий.
Весь курс дисциплины «Производство сварных конструкций» состоит из трех разделов:
1. Заготовительное производство.
2. Сборочно-сварочные приспособления и промышленные роботы.
3. Технология изготовления различных типов сварных конструкций.
Предлагаемый конспект лекций включает в себя информацию первого раздела, в котором студенты могут ознакомиться и закрепить знания в вопросах процессов изготовления сварных конструкций на этапе заготовительного производства, а именно: технологичности сварных конструкций, исходных данных для проектирования и изготовления сварных конструкций, а также этапы проектирования изделий, перспективы производства сварных конструкций, операции заготовительного производства и оборудование для их выполнения.
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
В ОРГАНИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Пути повышения технологичности конструкции изделия
Разработка новых изделий, обладающих новыми технико-экономическими характеристиками, является сложной комплексной задачей, для решения которой необходимо обеспечить при конкретных производственных условиях высокую технологичность изделия. Под технологичностью изделия понимается совокупность свойств его конструкции, характеризующих возможность оптимизации затрат труда, времени, средств на всех стадиях создания и эксплуатации. Таким образом, под технологичностью можно понимать ту, отвечающую требованиям эксплуатации конструкцию, проектирование, изготовление и выпуск которой обеспечивается в заданном объеме производства с высоким качеством и минимальными производственными затратами. Необходимо также, чтобы сварная конструкция отвечала требованиям технической эстетики.
Улучшение технологичности конструкции проводится по трем направлениям:
1) экономия металла;
2) снижение трудоемкости изготовления изделия;
3) экономия времени.
1. Экономия металла обеспечивается в результате поиска конструктивных оптимальных форм, а также точного учета характера и значений действующих нагрузок. Это возможно за счет использования уточненных методов расчета, позволяющих уменьшить вес изделия при сохранении и прочности конструкции. В этом случае целесообразно вместо решетчатых конструкций использовать оболочковые, а для обеспечения высокой жесткости применять гнутые элементы вместо тянутых, а также сотовые элементы конструкций. При работе на продольную устойчивость высокую прочность обеспечивают трубчатые элементы. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании высокопрочных сталей и сплавов с высокой удельной прочностью. Снижению веса металла способствует также применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных. Повысить прочность конструкций позволяет термообработка материалов.
Однако повышение прочности путем перечисленных мероприятий приводит к ухудшению свариваемости материала и снижению сопротивления разрушению. Большие перспективы связаны с применением композиционных материалов.
2. Снижение трудоемкости изготовления изделия возможно путем оптимального членения изделия на отдельные простые заготовки, при этом надо сочетать простоту форм заготовок с рациональным расположением сварных соединений. При выборе метода сварки конструктор должен учесть свариваемость материала заготовок, назначить тип соединения и обеспечить удобство выполнения сборочных операций. Выбор метода сварки включает назначение, тип сварного соединения, приемы выполнения, а также термообработку, как в заводских условиях, так и на монтаже. Точность и стабильность размеров конструкций определяется не только выбором метода, но и учетом сварочных деформаций и напряжений и мероприятий при их устранении. Необходимо помнить, что неоправданное назначение операции термообработки может существенно повысить трудоемкость изготовления изделия, что значительно скажется на себестоимости изделий особенно в условиях массового производства.
3. Экономия времени в значительной мере достигается в условиях непрерывного автоматизированного производства при крупносерийном и массовом выпуске изделий. Однако доля сварных конструкций, которые могут выпускаться в крупносерийном и массовом производстве, невелика. В мелкосерийном и единичном производстве эффективно использовать поточные линии изготовления сварных конструкций, что позволяет типизация и нормализация.
Ограниченное число деталей, их легкая сборка, возможность использования точечной контактной сварки, не требующей переворачивания изделия, – все это позволяет организовать производство сварных конструкций, например стропильных ферм, с использованием механизированных и автоматизированных поточных линий.
1.2. Этапы проектирования технологии изготовления
сварной конструкции
Процесс разработки и изготовления сварной конструкции имеет несколько этапов проектирования:
1. Техническое предложение.
2. Эскизный проект.
3. Технический проект.
4. Рабочий проект.
Этап технического предложения предполагает следующие мероприятия: от заказчика исполнителю передается техническое задание (ТЗ) – исходный документ, в котором отражается вся необходимая информация, касающаяся технических, эксплуатационных требований к исследованиям или проектируемому объекту, указываются этапы проведения работ, разрабатываемая техническая документация, показатели качества и технико-экономические требования. После получения ТЗ исполнитель предлагает заказчику несколько вариантов выполнения задания и согласовывает их с заказчиком.
На этапе эскизного проектирования выявляется принципиальная возможность обеспечения заданных служебных свойств изделия при разных вариантах оформления и оценивается их технологическая целесообразность. Генеральное конструирование, оформление предопределяются опытом создания изделия данного типа, а выбор формы и размеров отдельных элементов конструкций определяется параметрами и особенностями данной конструкции. При проектировании этих элементов конструктор, наряду с выбором материалов и метода получения заготовок, назначает расположение сварных соединений, их тип и способ сварки. Таким образом, уже на первом этапе решаются вопросы технологичности конструкции путем использования возможностей компоновки конструкций из отдельных элементов и применения прогрессивных способов сварки. Если конструкция разработана без учета технологичности, то технолог не в состоянии использовать эффективные передовые сварочные технологии.
На этапе технического проекта конструкции основных и наиболее трудоемких деталей и элементов прорабатываются в нескольких вариантах, которые сравниваются между собой по технологичности и надежности, а также по другим технико-экономическим показателям.
Этап рабочего проектирования предполагает детальную технологическую разработку выбранного варианта изготовления сварной конструкции. На этом этапе уточняются чертежи и технические условия на изготовление крупных заготовок и узлов, в том числе поступающие от смежных предприятий. После этого прорабатывается документация на все основные узлы и детали, а также составляются технические условия на сборку изделия, его испытание и эксплуатацию. Рабочие чертежи отправляются в отдел главного сварщика, где при разработке технологий, конструкции выявляются недостатки, связанные с выбором материала с учетом свариваемости видов заготовок, размеров швов, характера подготовки кромок, припусков на обработку и т.д. и т.п. По согласованию с конструктором-технологом, который ведет разработку данного изделия, вносятся изменения в чертежи и технологическую документацию.
В ряде случаев при решении сложных вопросов, к которым можно отнести выбор материалов, способа сварки, технологии, привлекается научно-исследовательская организация для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР).
1.3. Исходные данные для проектирования
и изготовления сварных конструкций
Исходными данными для проектирования и изготовления сварной конструкции являются:
1) чертеж изделия;
2) технические условия на изготовление изделия;
3) программа выпуска изделия.
1. В чертежах дается информация о материалах заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений. Это решение принимается конструктором, технолог должен принять его к исполнению, то есть технолог не имеет право вносить изменения в чертежи.
2. Технические условия на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований, предъявляемых к материалу, оборудованию, выполнению технологических и контрольных операций, и достаточно обширный список требований. Технические условия бывают общие, дополнительные и специальные. Технические условия – это результат накопленного опыта конструирования и изготовления продукции на каком-либо предприятии или отрасли.
3. Программа выпуска содержит сведения о количестве изделий, которые надо изготовить в течение определенного периода, она служит обоснованием выбора технологии и оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации. По программе выпуска производится оценка экономической эффективности предложенной разработки.
Производственный процесс изготовления сварных конструкций включает в себя различные заготовительные, сборочные, сварочные, контрольные, отделочные и другие операции. Главным требованием, определяющим последовательность этих операций, их содержание, обеспечение оснасткой и т.д., является выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости.
Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций определяется выбором варианта членения изделия на узлы, под-узлы и детали. Такое членение определяется следующим:
1. Изделие большого габарита необходимо разделять так, чтобы свести к минимуму работы на монтаже.
2. Должны быть обеспечены доступность и удобство при выполнении технологических операций и послеоперационного контроля.
3. Следует пользоваться расчетными методами для оценки ожидаемых деформаций и напряжений с тем, чтобы выбирать оптимальную последовательность сборочно-сварочных операций.
4. Точность размеров и форму сварочного изделия можно обеспечить рациональным построением технологии процесса и применением правочных работ на стадии получения заготовок, сборки и сварки отдельных узлов, поскольку правка готового изделия может быть достаточно трудоемкой или невозможной.
5. В случае необходимости улучшения механических свойств путем снятия остаточных напряжений или стабилизации размеров, в какой-либо зоне конструкции, надо выбирать такую последовательность сборки и сварки, которая позволяла бы производить местную или предварительную термообработку отдельных узлов и деталей или конструкции в целом.
1.4. Основные проблемы на пути механизации и автоматизации
при производстве сварных конструкций
При разработке технологического процесса требования экономии ручного труда всегда были и остаются основными.
Под механизацией производственного процесса понимают замену ручного труда работой машин. При автоматизированном процессе обслуживающий персонал выполняет лишь функции наладки и наблюдения за работой приборов и систем управления. Система управления – это механизмы и средства связи, обеспечивающие точное и согласованное во времени взаимодействия рабочих и вспомогательных агрегатов и устройств.
Трудовые затраты непосредственно на сварочные работы в области сварочного производства не превышают 30 % от общего объема работ производства сварных конструкций.
Большой объем занимают заготовительные, сборочные, а также другие вспомогательные и особенно транспортные операции. Следовательно, необходима механизация и автоматизация всего комплекса производства сварных конструкций. Совершенствование производства сварных конструкций требует не только наличия оборудования и механизмов, обеспечивающих операции технологического процесса, но и их рациональной компоновки. Так, в единичном и мелкосерийном производстве применяются универсальные устройства для серийного и массового производства, т.е. используется специализированное оборудование, на основе которого создаются механизированные и автоматизированные поточные линии.
Исходя из вышесказанного, основные направления совершенствования производства сварочных конструкций заключаются в следующем:
1. Увеличение серийности выпускаемых изделий путем изыскания прогрессивных конструктивных форм и технологий, отвечающих условиям непрерывного и механизированного типа производства.
2. Создание и централизованное изготовление специальной технологической оснастки.
3. Создание универсальных устройств, обеспечивающих комплексную механизацию технологических процессов в индивидуальном и мелкосерийном производстве.
Создание отечественных поточных механизированных и автоматизированных поточных линий отдельными отраслевыми министерствами в условиях неспециализированного производства ограничивает возможности этих линий при создании новых производств.
Здесь следует дать определение механизированных и автоматизированных поточных линий: они представляют собой совокупность рабочих мест, оснащенных основным и вспомогательным оборудованием, где выполняются технологические операции, связанные между собой транспортными средствами.
Расширение производства возможно при слиянии сварочных фирм с другими фирмами, специализирующимися, например, в области автоматики.
Вопросы совершенствования производства сварных конструкций могут быть решены путем создания промышленных сварочных роботов. Применение роботов в производстве сварных конструкций может избавить от необходимости создания сложного специализированного оборудования для каждой сложной и дорогостоящей автоматической линии. Универсальность роботов становится полезной благодаря относительной простоте при переходе на изготовление одного типа изделия к другому.
Эффективность технологической поточной механизированной линии с элементами автоматики может быть существенно повышена путем применения электронной вычислительной техники (ЭВМ). Система группового управления большого числа механизмов на основе ЭВМ может обеспечить работу не только на основных, но и вспомогательных операциях. С введением обратных связей этой системы с центральной ЭВМ можно организовать контроль качества выполнения технологических операций.
Таким образом, с применением ЭВМ возможна организация контроля работоспособности основного и вспомогательного технологического оборудования. Групповое управление агрегатами с помощью ЭВМ отражает один из основных принципов использования автоматических систем управления (САПР) – обеспечение полной автоматизации технологических процессов.
Технологическая подготовка в сварочном производстве
Технологический процесс изготовления сварной конструкции необходимо разрабатывать одновременно с ее проектированием. Для получения в достаточной степени технологичности конструкции надо использовать все свойства материалов, а также предусматривать максимальное использование автоматизированных способов сварки. Правильная последовательность операций сборки и сварки приводит к минимальным деформациям, повышению точности и прочности конструкции. При проектировании конструкции следует учитывать, что величина деформации зависит от свойств металла, конструктивной формы изделия, сечения свариваемых элементов, технологии сварки, то есть между технологией изготовления и самой конструкцией изделия имеется определенная взаимосвязь. Поэтому данные вопросы требуют комплексного решения на стадии разработки рабочих чертежей и рабочей технологии.
Разработка технологического процесса начинается с разработки принципиальной технологии. На этом этапе осуществляется разделение конструкции на отдельные технологические узлы, определяется необходимое сборочно-сварочное оборудование, производится технико-экономическое сравнение вариантов технологических процессов.
На основании полученной информации технолог составляет заявки на оборудование, разработку чертежей на стандартное оборудование и оснастку, которая передается в цехи для изготовления. Контроль над выполнением этих мероприятий проводит технолог, ведущий изделие.
По мере поступления сборочно-сварочного оборудования производится отладка отдельных операций технологических процессов, при этом уточняются режимы сварочных конструкций, приспособление и так далее. При разработке рабочих чертежей составляются технологии, в этот период уточняется принципиальная технология в связи с отдельными изменениями в конструкции и рабочих чертежах, определяется операция технологического процесса и последовательность, уточняется и дорабатывается конструкция оснастки, проектируются методы контроля качества и испытания изделия. Технологический процесс на следующем этапе разрабатывается на технологических картах на основании рабочих чертежей производственных возможностей технических условий. На основании карт технологических процессов определяется трудоемкость по всем видам работ, по ней определяется потребность оборудования, количество рабочих мест, сварочных материалов, основного металла, электроэнергии. Завершительным этапом технологической подготовки является изготовление опытной партии изделий, при этом уточняются все данные, относящиеся к технологическим процессам.
Выполнение технической подготовки производства сварных конструкций.
С каждым годом производство ИП «Пожванюк» Т.А. увеличивает объем выпуска готовых изделий, как по ассортименту, так и по тоннажу.
К достоинствам сварных конструкций относится:
· высокое качество и прочность соединения;
· долгий срок службы;
Если же говорить о недостатках сварных металлических конструкций, то к ним можно отнести неустойчивость металла к коррозии.
Особенности сварных конструкций.
I. Сварные конструкции характеризуются максимально прочным соединением отдельных деталей между собой, так как технология производства сварных конструкций основана на слиянии частей конструкций в единое целое на молекулярном уровне. Металл на краях деталей расплавляется до жидкого состояния, и таким образом происходит обмен молекулами. В результате получается конструкция по своей прочности максимально близкая к прочности цельной детали.
II. Еще одной особенностью сварных конструкций является то, что для их изготовления требуется меньше метала, чем для изготовления конструкций, соединенных с помощью заклепок или литых соединений.
III. Имеется у сварных конструкций — они весят меньше, чем конструкции, сделанные методом литья или собранные с помощью заклепочного соединения. И при этом по своей прочности они ничуть не уступают, а даже превосходят эти виды конструкций.
Технология производства сварных конструкций включает в себя несколько основных этапов. Для изготовления подобных металлоконструкций можно применять различные методы сварки — от автоматической и полуавтоматической до ручной электродуговой. Сварка может вестись в среде защитных газов, под флюсом и т.д. Способы сварных соединений также могут быть различными — тавровыми, торцевыми, стыковыми, угловыми и т.д.
Первым этапом производства сварных конструкций является подготовка всей технической документации, необходимой для создания детали, к которой предъявляются определенные требования.
Также важным этапом производства сварных конструкция является подготовка отдельных деталей к сварке. И здесь самое большое внимание следует уделять подготовке кромок деталей. Кромки стачиваются под определенным углом — и сделать это можно как с помощью шлифовальной машины, так и при помощи обычного напильника. Форма разделки кромок также может быть различной, но наиболее эффективной считается Х-образная разделка. Дело в том, что именно такой подход к разделке кромок может гарантировать максимально низкий объем наплавленного металла, получаемого в процессе разогрева кромок деталей, а это значит, что и качество получаемого соединения будет выше.
Одним из важных этапов при производстве сварных конструкций является их сборка. Это не только процесс, который требует большого внимания, но и работа, обладающая большой трудоемкостью — например, если производство конструкции носит индивидуальный характер, то процесс сборки может занимать до 50% всего времени ее изготовления. Дело в том, что именно от качества сборки зависит дальнейшее качество всего сварного соединения. Основными требованиями, предъявляемыми к сборке сварной конструкции, являются:
· точное соответствие размерам, указанным в проектной документации
· правильное расположение зазоров и их постоянные размеры
· точное расположение деталей конструкции, в полном соответствии с проектной документацией
· точность плоскостей конструкции и углов, под которыми они пересекаются
· обеспечение минимально возможного допуска смещения деталей, если производится их стыковое соединение.
В заключении нужно отметить, что разработка технологии производства сварной конструкции производится индивидуально для каждой отдельной подобной конструкции в соответствии с технической документацией, требованиями, предъявляемыми к готовому изделию.
Выполнение технической подготовки производства сварных конструкций, основные технологические примеры сварки и наплавки сталей, чугунов и цветных металлов.
Из листового или фасонного проката делаются различные листовые конструкции, такие например как несущие рамы, балки мостов, несущие стойки металлических конструкций или различная бытовая утварь, водяные баки и водостоки. Из листовой стали делаются резервуары, цилиндрической формы используемые нефтепродуктов или других технических жидкостей. Также из стальных листов делают паровые котлы, которые должны выдерживать большое давление и высокую температуру. Для сварки листов толщиной до 100 мм обычно пользуются электрошлаковой сваркой.
При сварке листовой стали обычно используют соединение встык или соединение внахлест. Вертикальные соединения в резервуарах обычно делают стыковым швом, а круговые соединения обычно делают внахлёст, так как обеспечить соединение без зазоров в этом случае практически невозможно, особенно для конструкций больших диаметров или при сварочных работах на большой высоте.
Конструкции перед сваркой должны проходить обязательную предварительную подготовку для обеспечения прочности и герметичности швов.
Три этапа подготовки
Правила подготовки изделий под сварку предельно просты:
Сначала обрабатываются кромки, которые подлежат сварке;
затем собираются все элементы конструкции, которые надо скрепить;
и в заключение, дополнительно очищаются все соединения, которые будут задействованы при сварке.
Кромки конструкций, подлежащие сварке, обрабатываются в соответствии с проектными чертежами конструкции и в соответствии с соответствующими ГОСТу 5264-80 и другим ГОСТам на основные конструктивные части швов конструкции. Обрабатывают кромки соединений под сварку фрезерных или на кромкострогальных станках. Или путем плазменной или кислородной резки на специально созданных для этого станках. Все размеры кромок должны соответствовать всем существующим ГОСТам.
Чугунных деталей вызывает в ремонтной практике трудности, которые определяются следующими основными причинами: 1) местный нагрев и последующее быстрое охлаждение участка сварки приводят, вследствие жесткой структуры чугуна, к значительным внутренним напряжениям, которые могут вызывать трещины в детали сразу после сварки или в процессе ее эксплуатации; 2) быстрое охлаждение зоны сварного шва и прилегающих к нему слоев металла детали способствует отбеливанию чугуна с повышением его хрупкости и трудности механической обработки; 3) сравнительно низкая температура плавления и трудноулавливаемый переход чугуна из твердого состояния в жидкое (и наоборот) затрудняют процесс получения шва.
На свариваемость чугуна оказывает большое влияние его структура. Хорошо свариваются чугуны с мелкозернистой перлитной структурой, содержащие мелкопластинчатый или глобулярный графит, хуже — чугуны с перлитно-ферритной структурой и вкраплением графита, значительно уже — ферритные чугуны с большим выделением графита.
Существует два принципиально отличающихся способа сварки чугунных конструкций: 1) с предварительным их подогревом — горячая сварка; 2) без подогрева деталей — холодная сварка.
При горячей сварке деталь нагревают в печи или другим способом до температуры 400-700°С И во время сварки поддерживают ее не ниже 500°С. Это обеспечивает выравнивание состава металла в зоне сварки, позволяет избежать сварочных напряжений и трещин и т.д. Лучшие результаты дает ацетиленокислородное пламя с присадочным материалом из чугунных прутков марок ПЧ2 и ПЧЗ. Сварка осуществляется с применением флюса. В качестве флюса используется смесь из 50% переплавленной измельченной технической буры и 50% кальцинированной соды или флюс ФСЧ-1. При заварке трещин в чугунных деталях на кромках трещин выполняют фаски (с углом разделки 70-80°), место сварки подогревают пламенем газовой горелки до 900-950°С, ил него наносят слой флюса и осуществляют сварку латунной проволокой.
Холодная сварка чугуна может также сопровождаться небольшим подогревом (до температуры не выше 400°С). Простота холодной сварки обусловила ее широкое распространение. Холодная сварка производится стальным электродом со специальной обмазкой, медноникелевыми, медножелезными, чугунными электродами, с применением шпилек и т.д.
В качестве стальных электродов используют сварочную проволоку Св-08 или Св-08А, обмазка которых включает 40-50% графита и 50-60% ферросилиция, замешанных на жидком стекле. II качестве комбинированных электродов используются медножелезные (ОЗЧ-2), медноникелевые (МНЧ-2), никелевожелезные (ЦЧ-ЗА), а также никелевые (ПАНЧ-11) сплавы.
Способ с применением стальных шпилек пригоден для восстановления толстостенных чугунных деталей. После разделки кромок на них или вблизи них устанавливают на резьбе шпильки. Диаметр шпилек в зависимости от толщины кромок принимают от 5 до 12 мм, а расстояние между ними — от 4 до 6 мм. После этого дефектный участок наваривают электродом с обмазкой типа УОНИ-13/45. Сварка производится постоянным током с обратной полярностью силой: 120А — при диаметре электрода 3 мм, 150А — при диаметре 4 мм, 220А — при диаметре 5 мм.
Сварка алюминия и его сплавов. Особенности сварки алюминия и его сплавов определяются их свойствами: 1) низкой температурой плавления (ок. 660°С); 2) высокой теплопроводностью; 3) способностью окисляться на воздухе с образованием тугоплавкой пленки, имеющей температуру плавления 2050°С; 4) высокой растворимостью водорода в расплавленном алюминии, что приводит к образованию пор в сварном шве; 5) высоким коэффициентом линейного расширения.
Наиболее трудно свариваются дуралюмины (термически упрочненные сплавы алюминий-магний), относительно хорошо сплавы АМц (алюминий-марганец) и АМг (алюминий-магний).
Алюминий и его сплавы сваривают газовой и дуговой сваркой с помощью металлических и графитовых электродов со специальной обмазкой или автоматическим способом в инертной среде (в струе аргона) под слоем флюса. Возможна также плазменная, электрошлаковая, контактная парка.
Вывод: при использовании на производстве правильных техник и приёмов сварки, можно получить прирост качества и прочности конструкции. Это в свою очередь повышает шанс отсутствия брака на производстве.
Читайте также: