книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства

Часть II

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

§ 12. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ

И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Следует различать три вида оборудования сварочных цехов: основное, с помощью которого осуществляются собственно свароч­ ные операции; вспомогательное и механическое; оборудование для комплексной механизации и автоматизации, представляющее собой сочетание первых двух видов, дополненное соответствующими ме­ ханизмами взаимодействия, связи и управления.

Термин «вспомогательное» механическое оборудование несколь­ ко условен, так как с помощью этого оборудования можно выпол­ нять не только вспомогательные операции, но и некоторые основ­ ные операции сварочного производства, например сборочные, иног­ да операции движения сварочной дуги по шву и др.

Для всех наиболее распространенных механизированных спо­ собов сварки промышленность выпускает серийные сварочные ап­ параты и машины, главным образом, универсального типа и общего назначения.

С помощью этих машин и аппаратов, как правило, осуществ­ ляют механизацию, а иногда и автоматизацию только основных сварочных операций и то не в полной мере; вспомогательные же и смежные операции — не выполняют. Следовательно, для осуще­ ствления комплексной механизации и автоматизации сварочного производства наличие таких машин и аппаратов недостаточно. Лишь некоторые специализированные машины, выпускаемые в индивиду­ альном и мелкосерийном производстве, охватывают более полный комплекс операций сборочно-сварочного цикла.

Сочетание или агрегатирование оборудования первого и второго видов позволяет получить комплексно механизированную установ­ ку или поточную линию, состоящую из нескольких машин и уста­ новок, расположенных в технологической последовательности изго­ товления сварного изделия и связанных общей системой межопе­ рационного транспорта. В комплексном агрегате, представляющем собой сборочно-сварочный автомат или автоматическую линию, полностью автоматизированы также и операции управления.

171

В этих агрегатах, как и в обычных механизированных поточных линиях, могут выполняться не только сварочные, но и другие тех­ нологические операции по изготовлению сварной продукции, в ча­ стности операции по сборке деталей, контролю, а также по изме­ нению формы деталей или их обработке, например, формовка труб при изготовлении сварной трубы из ленты или листа, гибка звеньев и снятие грата при изготовлении сварных цепей, вальцовка обе­ чаек вагонеточных кузовов в процессе их сварки и пр.

Сварочное оборудование, в том числе комплексно механизиро­ ванное или автоматизированное, может быть установлено не толь­ ко в сварочных цехах или сварочных потоках, но также и на таких предприятиях и в таких поточных линиях, которые не имеют не­ посредственного отношения к сварочному производству, например, в автоматических линиях изготовления электро-и радиоламп, бы­ товых приборов, велосипедов и т. д. Эти линии обычно охватывают большой комплекс технологических операций, по своему характеру весьма далеких от сварки. Рассмотреть все эти не сварочные опера­ ции и средства их механизации в настоящей книге невозможно, по­ этому основное внимание будет уделено лишь тем элементам поточ­ ной линии, которые непосредственно связаны со сборочно-свароч­ ным процессом.

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ

В табл. 14 приведены сведения о характере и объеме сварочных операций, которые выполняются серийными сварочными машинами и аппаратами универсального типа, выпускаемыми нашей промыш­ ленностью.

В табл. 14 указано серийное сварочное оборудование главным образом универсального типа для некоторых способов механизи­ рованной сварки. Для всех остальных способов механизированной сварки оборудование выпускается по индивидуальным заказам единичными экземплярами или небольшими партиями. Это обору­ дование, как правило, специализировано для сварки однотипных изделий серийного и массового производства.

Кроме того, в табл. 14 не выделены подвесные сварочные голов­ ки, так как в большинстве случаев они представляют собой часть сварочного автомата, содержащую механизм подачи электродной проволоки, но не имеющую самоходной тележки.

Как видно из табл. 14, далеко не каждая сварочная машина или аппарат обеспечивает механизацию или автоматизацию всего ком­ плекса сварочных операций, не говоря уже о вспомогательных.

172

Поэтому даже при машинных методах сварки некоторые сварочные операции и многие вспомогательные приемы сварочного процесса приходится выполнять вручную, либо создавать для их механизации специальные устройства и механизмы. Эти устройства, как правило, не входят в комплект обычного сварочного оборудования, выпу­ скаемого промышленностью в централизованном порядке. Одной из задач комплексной механизации и автоматизации сварочных про­ цессов является создание этих дополнительных устройств и меха­ низмов, в большинстве случаев специализированных для того или

дования особенно характерна для электродуговых сварочных авто­ матов и полуавтоматов, которые не обеспечивают выполнёния мно­ гих ответственных операций сварочного процесса. К числу таких операций относятся: направление дуги по линии шва, илщслежение дуги по шву; начальное возбуждение дуги (при сварке на малых плотностях тока); заварка кратеров в начале и в конце шва; вклю­ чение подачи флюса и его отсоса или включение и выключение защитного газа (в необходимой последовательности или синхрон­ ности с включением и выключением сварочного тока и движения дуги по шву) и т. д. Без автоматического выполнения этих опера­ ций комплексная автоматизация сварочного процесса невозможна.

Во многих случаях дуговые сварочные автоматы не могут вы­ полнять одну из основных операций — рабочее движение дуги по шву. В первую очередь это относится к сварке кольцевых швов, когда требуется вращать изделие с заданной скоростью относитель­ но неподвижной сварочной головки. В этих случаях, кроме свароч­ ного аппарата, необходимо иметь специальное электромеханиче­ ское оборудование для вращения изделия, сблокированное с элект­ росхемой всей сварочной установки.

Нередко и прямолинейное сварочное движение целесообразно производить специальными тележками или устройствами, не вхо­ дящими в комплект серийного сварочного автомата, например при автоматической сварке длинных балок крупного профиля, когда швы располагаются на разных высотах и расстояниях, выходящих за пределы установочного регулирования сварочных автоматов. В этих случаях целесообразно применение велосипедных или гла­ гольных тележек с подъемно-выдвижной консолью для сварочной го­ ловки. Такие тележки выпускаются нашей промышленностью в цент­ рализованном порядке (см. § 13), как вспомогательное механическое оборудование. В некоторых случаях для непрерывности и поточ­ ности технологического процесса целесообразно сообщать рабочее движение изделию, а не сварочной головке, например, в проходных валковых станах для сварки труб (особенно спиральношовных),

173

Таблица 14

Функции сварочных машин и аппаратов универсального типа

176

в станах для сварки длинных балок фасонного профиля с одновре­ менной их сборкой в валковых клетях и т. д. (см. рис. 109, 122).

Таким образом, даже такая ответственная операция, как рабо­ чее движение дуги по шву, не всегда выполняется сварочным автома­

правило, не снабжено аппаратами для отсоса флюса и его рецирку­ ляции. Поэтому установки для сварки под флюсом должны быть обо­ рудованы соответствующей флюсовой аппаратурой.

В части функциональной ограниченности аналогично обстоит дело и с оборудованием для многих других видов сварки — элект­ роннолучевой, диффузионной в вакууме, индукционной, радиочас­ тотной, электрошлаковой и др.

Таким образом, с помощью серийного сварочного оборудования невозможно осуществлять комплексную механизацию не только сварочного производства в целом, но даже и сварочных процессов. Для этого требуется еще ряд устройств и механизмов, выполняю­ щих как вспомогательные операции сварочного процесса, так и не­ которые основные — сварочные.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ И МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В основу классификации этого вида оборудования (табл. 15), разработанной ИЭС им. Е. О. Патона, ВПТИтяжмаш и другими организациями, положен принцип функционального назначения оборудования. По этому главному признаку вспомогательное и ме­ ханическое оборудование разделено на семь групп с соответствую­ щими подгруппами и типами оборудования.

Оборудование первой группы, предназначенное для установки и поворота свариваемых изделий, разделено на две подгруппы: не­ поворотное и поворотное.

Простейшие неповоротные устройства предназначены для укладки изделия при сборке, сварке или отделке и правке. Эти уст­ ройства разделены на три типа: стеллажи, плиты и столы.

Более сложные — поворотные устройства — предназначены не только для первичной установки свариваемого изделия, но и для его оперативных поворотов при сборке, сварке, отделке или конт­ роле и испытаниях. Это оборудование разделено по назначению на манипуляторы, позиционеры, вращатели, кантователи, роликовые стенды и поворотные столы. Обычные сварочные манипуляторы предназначены для наклона изделий в удобное для сварки поло­ жение и вращения их со скоростью сварки при автоматической, полуавтоматической и ручной сварке кольцевых швов.

177

Таблица 15

Классификация вспомогательного и механического оборудования сварочных цехов

Особую группу составляют специальные манипуляторы, которы­ ми сварщик или сборщик манипулирует, когда приходится вести дистанционную сварку или сборку, т. е. производить операции сборки или сварки (или управлять ими) на расстоянии, например при сборке и сварке изделий в закрытых камерах с радиоактивной атмосферой.

Позиционеры предназначены для поворота и вращения изделий относительно двух взаимно перпендикулярных осей с установоч­ ной маршевой скоростью, а также для наклона их в удобное поло­ жение при сборке, сварке и отделке. Таким образом, позиционеры в отличие от сварочных манипуляторов не имеют регулируемого вращения со скоростью сварки.

Сварочные вращатели предназначены для вращения изделий с рабочей скоростью вокруг одной оси при автоматической, полу­ автоматической или ручной сварке кольцевых швов. Кантователи служат для поворота (кантовки) изделий и установки их в удобное положение при сборке, сварке и отделке. Роликовые стенды пред­ назначены для вращения цилиндрических изделий с рабочей или маршевой скоростью при сборке, сварке, отделке, контроле и испы­ таниях сварных конструкций; поворотные столы — для вращения изделий с маршевой скоростью вокруг одной оси и установки их в удобное положение при сборке, сварке и отделке.

Оборудование для сборки (группа 2) используется для фикси­ рования и закрепления собираемых деталей свариваемого узла и обеспечения необходимой точности и качества собираемых и свари­ ваемых изделий. Конструкция сборочной установки, стенда или приспособления зависит от конфигурации и размеров собираемого изделия, вида и масштаба производства. Обычно сборочное устрой­ ство состоит из основания и ряда фиксирующих и закрепляющих элементов. При этом в качестве оснований часто применяется ука­ занное выше оборудование для установки и поворота свариваемых изделий. Сборочные установки, стенды и приспособления обычно специализированы на изготовление одного или небольшой группы однотипных изделий. Однако применяемые в этих устройствах ме­ ханизмы и приспособления для установки и поворота собираемых изделий (основания) и фиксирующие и закрепляющие элементы имеют типовое универсальное значение и используются в различ­ ных сборочных устройствах. Наряду с этим имеются переносные сбо­ рочные приспособления, которые применимы для различных видов сварных конструкций и используются самостоятельно. Поэтому устройства для сборки сварных конструкций разделены на три подгруппы: фиксирующие и закрепляющие элементы; переносные приспособления и сборочные устройства.

180

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

В табл. 16 приведен классифицированный перечень оборудова­ ния (аппаратов, машин, агрегатов, линий), с помощью которот осуществляется комплексная механизация и автоматизация свароч­ ного производства; классификация произведена по признакам тех­ нологического назначения оборудования и уровню комплексной механизации и автоматизации выполняемых работ.

Уровень механизации работ оценивается качественными показа­ телями У2л и У2 (см. формулы 13, 14).

Первый из них У2л определяет уровень локальной механиза­ ции, обеспечиваемый машиной данного класса вне зависимости от ее участия в общем комплексе сварочного производства. Следователь­ но, он определяет уровень механизации лишь тех работ и опера­ ций, которые выполняются на данной машине или с помощью дан­ ного устройства. Второй показатель У2 обязательно учитывает долю участия данной машины в общем комплексе рассматриваемого сварочного производства, оцениваемую коэффициентом т, и опре­ деляет уровень комплексной механизации всего производственного комплекса: У2 = У2лт . Чем меньше доля участия этой машины в общем производственном комплексе (или потоке), тем меньше ве­ личина уровня комплексной механизации У2 при неизменном зна­

Классификация оборудования для комплексной механизации и автоматизации сварочного производства (табл. 16) произведена по возрастающей степени комплексной, а не локальной механизации, т. е. по показателю У2, так как именно этот показатель характери­ зует действительный вклад той или иной машины в комплексную механизацию всего производства в целом. Для определения его ве­ личины в табл. 16 приведены средние значения локальных показа­ телей уровня механизации У2л для каждого класса оборудования, установленные на основе теоретических расчетов и обследования большого количества предприятий промышленности, а также сред­ ние приближенные значения коэффициентов т для наиболее типич­ ных сборочно-сварочных технологических потоков в судостроении, машиностроении, производстве металлоконструкций и труб, строи­ тельстве резервуаров и др. Коэффициент т характеризует относи­ тельную долю машин данного класса в общем комплексе произ­ водственного оборудования; он равен отношению приведенной трудоемкости работ, выполняемых на машинах данного класса, к общей приведенной трудоемкости всего комплекса (цеха, потока).

181