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

лия, особенно в начале и конце движения, система с зубчатым или цевочным зацеплением обеспечивает более надежную и точную ки­ нематику движения.

Итак, скорость сварки определяется скоростью движения веду­ щего ролика, а следовательно, и связанной с ним головки отно­ сительно копирного диска. Само же изделие при этом либо стоит

Рис. 93. Станок для сборки и сварки шахтерских ламп:

/ — станина с флюсосборннком; 2 — сварочный вращатель; 3 — корректор; 4 — свароч­ ная головка; 5 — механизм отвода головки; 6 — флюсоотсос.

неподвижно (во время сварки прямолинейных участков шва), либо поворачивается вместе с кондуктором и копирным диском (во время сварки швов на закруглениях). Скорость поворота кондуктора с изделием такова, что за время поворота головка успевает заварить закругление шва. Управление приводом кондуктора осуществляет­ ся автоматически — системой конечных и путевых выключателей, либо при помощи командоаппарата.

Производительность станка: для канистр емкостью 20 л — 60 шт/ч, для канистр емкостью 10 л — 80 шт/ч.

С т а н о к д л я с б о р к и и а в т о м а т и ч е с к о й с в а р ­ ки п о д ф л ю с о м к о р п у с о в ш а х т е р с к и х л а м п (рис. 93). В этом станке имеется автоматическое устройство,

307

обеспечивающее строгую последовательность и непрерывность сварки всех трех швов корпуса — двух кольцевых и одного продольного — без обрыва сварочной дуги. Окончание сварки предыдущего шва, например кольцевого, совпадает с началом сварки последующего, например продольного. Переключение механизмов с одного шва на другой происходит автоматически —• соответствующим командоаппаратом или системой путевых и конечных микровыключателей.

В моменты перехода рабочее движение переключается с враща­ тельного на поступательное (или наоборот) без обрыва дуги. Благо­ даря этому исключены промежуточные операции возбуждения ду­ ги и заварки кратеров, что значительно повышает не только уровень автоматизации станка и его производительность, но и качество свар­ ных соединений.

Станок снабжен пневматическим патроном-кондуктором (см. § 13, рис. -57). Его особенностью является возможность плот­ ного зажатия свариваемых кромок по всем трем швам одновремен­ но и, кроме того, прижатия к ним изнутри медных подкладок, пре­ дохраняющих швы от прожогов.

Станок снабжен флюсосборником, расположенным внутри ста­ нины, и соответствующей флюсоаппаратурой для рециркуляции флюса и подачи его в зону сварки. Скорость сварки может регули­ роваться в пределах 1—3 м/мин.

Локальный уровень механизации этого станка У2л = 70%, ком­

е д и н е н и я т р у б ч а т ы х ш т у ц е р о в с к о т е л ь н ы м и б а р а б а н а м и (рис. 94). Приварка трубчатых штуцеров 3 к ко­ тельным барабанам 2 и камерам пароводяных коллекторов является

До механизации этих работ сборка производилась на электроприх­ ватках, как отдельная операция, с помощью простейших приспо­ соблений. В настоящее время для автоматизации этих трудоемких и ответственных работ созданы специализированные сборочно-сва­ рочные автоматы и установки, одна из которых представлена на рис. 94. Оригинальным элементом этой установки является спе­ циально разработанный для этой цели двухэлектродный сварочный автомат 4 с вращательным рабочим движением.

Угловой шов выполняется двуслойным. При этом с целью уве­ личения производительности автомата и уменьшения сварочных напряжений и деформаций сварка двух слоев шва производится одновременно двумя диаметрально расположенными электродами 10,

3 0 8

движущимися последовательно один за другим на расстоянии полуокружности.

Геометрической особенностью свариваемого кругового шва яв­ ляется то, что он расположен не на плоскости, а на цилиндриче­ ской поверхности барабана и, следовательно, представляет со­ бой сложную пространственную кривую. Поэтому в конструкции

3100

та

сварочного автомата предусмотрено специальное копирное устройст­ во, с помощью которого электроды следят за кривизной барабана и за линией шва. Слежение за кривизной барабана осуществляется по системе плавающей головки, опирающейся при своем вращении о копирную подушку, поверхность которой идентична цилиндри­ ческой поверхности барабана.

309

Вторая особенность рассматриваемого автомата заключается в наличии пустотелой центрирующей цанги И, с помощью которой выполняются три операции: подача штуцеров под сборку и сварку сквозь центральную полость цанги, вследствие чего цанга до изве­ стной степени осуществляет функции магазина-питателя; установка очередного штуцера на барабан и прижатие его к посадочному гнез­ ду, т. е. выполнение сборочных операций; автоматическая центров­ ка сварочной головки относительно оси цанги и привариваемого штуцера, что происходит благодаря тому, что цанга одновременно служит осью вращения сварочной головки во время сварки круго­ вого шва.

Указанные особенности обеспечили возможность совмещения процессов сборки и сварки и их автоматизации, а также самоустанавливание сварочного автомата относительно оси штуцера и точ­ ное направление электродов по линии шва.

Рабочее движение электродов по круговому шву и подача элект­ родной проволоки в зону дуги осуществляется от одного электро­ двигателя 7 вращением специального водила с закрепленными на нем электродными мундштуками 10 и подающими проволоку роли­ ками. При этом шестерни подающих роликов, поворачиваясь вместе с водилом, обегают неподвижный зубчатый венец, закрепленный на корпусе сварочного автомата, и таким образом приводят во враще­ ние подающие ролики.

Сварочный автомат 4 подвешен к тележке 5, перемещающейся по горизонтальной направляющей 6 для установки на тот или иной штуцер. Подъем и опускание автомата при его переходе на другую позицию производится с помощью пневмоцилиндра. Автомат обо­ рудован флюсоаппаратом 9 и пультом управления 8.

В нижней — фундаментной— части станины расположен роли­ ковый стенд (кантователь) 1 с ручным приводом для периодических поворотов уложенного на нем барабана при его установке на сле­ дующий продольный ряд штуцеров. В данном случае вполне воз­ можен и какой-либо механизированный привод — электрический, пневматический или электромагнитный. Однако в этом нет особой необходимости, так как эта операция сравнительно редкая и нетру­ доемкая.

На описанной установке можно производить приварку трубча­ тых штуцеров диаметром 32, 38 и 42 мм к камерам, имеющим диа­ метр от 150 до 400 мм. Время приварки штуцера в зависимости от его диаметра колеблется в пределах 15— 24 сек и, следовательно, часовая производительность установки составляет 150—240 шт/ч.

Рассмотрим машины и установки VI класса, построенные по принципу объединения операций сборки и сварки в одну комплекс­ ную операцию и обладающие поэтому высокими показателями уров-

310

ня механизации и общей технико-экономической эффективности. К числу таких машин прежде всего следует отнести вальцесвароч­ ные станки, являющиеся одним из наиболее совершенных образцов комплексной механизации сборочно-сварочных процессов.

В а л ь ц е с в а р о ч н ы й с т а н о к д л я и з г о т о в л е ­

в следующем порядке (рис. 95). Штампованные лобовины 2 заправ­ ляются в сборочный кондуктор-вращатель. Затем заправляется пло­ ская заготовка боковины 1 и с помощью гидроцилиндра плотно при­ жимается плитой 5 к лобовинам на их прямолинейных участках. После этого начинается автоматическая сварка двух швов самоход­ ными головками 3, движущимися вдоль швов при неподвижном кондукторе (позиция /). Направление сварочного движения головок показано стрелкой. В дальнейшем сварка каждого шва происходит непрерывно по всему контуру шва, состоящему из двух прямых

311

іі одного полукруглого участка. По достижении головками начала круговых швов их движение автоматически прекращается и одно­ временно включается привод вращения кондуктора вместе с изде­ лием. На полукруглых участках (позиция II) боковина I под дей­ ствием прижимных валков 4 и благодаря вращению кондуктора загибается вокруг лобовин 2 одновременно со сваркой. При этом окружная скорость изделия равна скорости сварки.

Рис. 96. Вальцесварочный станок для изготовления кузовов шахт­ ных вагонеток:

/ — механизм подачи плоской боковины; 2 — механизм подачи лобовин; 3 — кантователь-кондуктор; 4 — сварочный автомат с нажимными устройства­ ми; 5 — несущая металлоконструкция; 6 — механизм выгрузки кузовов.

Когда кондуктор повернется на 180° и, следовательно, полукруг­ лые участки швов будут сварены, вращение автоматически прекра­ щается и одновременно снова включается механизм прямолиней­ ного движения головок со скоростью сварки вдоль прямых участков шва (позиция III). В этот же момент включается гидроцилиндр правой нажимной плиты 6, обеспечивающей плотное сопряжение кромок боковины с лобовинами. По окончании сварки кузов сни­ мается с кондуктора при помощи специального механизма с гидро­ приводом и подается на рольганг поточной линии для выполнения дальнейших технологических операций. Автоматическое управле­ ние механизмами рабочего движения и нажимными устройствами (гидроцилиндрами нажимных плит и валков), а также строгая последовательность их действия обеспечивается рефлекторной си­ стемой последовательного управления, реализованной с помощью путевых и концевых выключателей. Все другие операции (подачи заготовок, сборки, вальцовки и выдачи готовых кузовов) также пол­ ностью механизированы и частично автоматизированы.

312

Подача лобовин в кондуктор (рис. 96) осуществляется с помощью автоматизированного устройства 2, которое состоит из гидроподъем­ ника, распределителя и двух специальных манипуляторов (право­ го и левого). Гидроподъемник — это магазин лобовин, уложенных особым способом в вертикальную стопу. Лобовины выдаются по­ парно под лапы распределителя, передающего их на правый и левый манипуляторы, которые заправляют обе лобовины в кондук­ тор 3 одновременно с обеих его сторон.

Установка имеет два рабочих места, на которых попеременно производится подача заготовок и сварка (по челночной системе). Производительность установки составляет 10 іитіч при скорости-

сварки 0,8—0,9 м/мин.

Одним из основных преимуществ вальцесварочных станков яв­ ляется локализация прижимного (сборочного) давления на собирае­ мые листы именно в том месте, где в данный момент производится их сварка. Благодаря этому обеспечивается плотное (без зазора) сопряжение свариваемых деталей в зоне сварки, что гарантирует высокое качество нахлесточного соединения. В противоположность этому при одновременном зажатии деталей по всему периметру их сопряжения трудно обеспечить полное отсутствие местных зазоров,, не говоря уже о том, что суммарная величина давления в этом слу­ чае будет во много раз больше локального давления на небольшом участке шва в зоне сварки.

Основным достоинством рассматриваемых станков является то,, что они позволяют исключить операции предварительной вальцов­ ки заготовок и сборки, так как производят их сами в процессе свар­ ки. Этот прогрессивный принцип совмещения разнородных опера­ ций, который можно назвать принципом сборочно-сварочного ком­ байна, с успехом используется во многих современных машинах и агрегатах, например, в трубосварочных станах, в машинах для из­ готовления сварных профильных балок и других (см. § 21 и 22).

Весьма перспективно использование этого принципа в агрега­ тах для производства многослойных сосудов и труб высокого и сверхвысокого давления. Как известно, при высоких давлениях в сосуде требуется настолько большая толщина стенки, что стано­ вится трудным обеспечить хорошие прочностные свойства по всей ее толщине. В этом случае задача успешно решается путем приме­ нения сравнительно тонких стальных листов,наматываемых на основ­ ной барабан в виде плотного рулона, образующего цилиндриче­ скую обечайку сосуда. Так как длина такой обечайки невелика (рав­ на ширине рулонной стали), то для изготовления длинного сосуда приходится сваривать между собой несколько таких обечаек коль­ цевыми прочноплотными швами. При обычных методах сварки тол­ стостенных барабанов выполнение таких швов, учитывая большую

313

толщину стенки иеемногослойность, представляет собой довольно сложную технологическую задачу. Во-первых, требуется фасонная проточка торцовых кромок обечаек под U-образную или угловую разделку шва, во-вторых, необходима точная сборка обечаек меж­ ду собой при помощи специальных приспособлений на прихватках и,

в-третьих, требуется на­

листов с плотным прижатием их к нижележащему слою барабана при помощи прижимных валков 3.

2. Прижатие листов друг к другу по кромкам боковыми ролика­ ми 4 с целью устранения зазоров в свариваемых стыках и их пра­ вильной сборки между собой, либо с целью ограничения зазоров

314

в стыках. Если сборку стыков требуется производить с определен­ ным зазором, то это легко осуществляется с помощью ножевых раз­ делительных дисков заданной толщины, входящих в стыковые за­ зоры между листами перед обжимными валками 3.

3.Автоматическая дуговая сварка всех стыков одновременно сварочными головками 2 в зоне прижатия листов к барабану вал­ ками 3. При этом сварка листов производится с полным проваром благодаря наличию остающейся стальной подкладки, роль которой выполняет шов нижележащего слоя барабана. В результате полу­ чается узкий шов «кинжального» типа (рис. 97, в), сечение которого для данной толщины барабана в несколько раз меньше сечения обычного многослойного шва с рюмочной или угловой разделкой.

4.Автоматическая дуговая приварка крайних листов к обоим днищам сосуда (барабана). Возможна сварка барабана или трубы

ибез днищ.

5.Снятие наружного усиления шва вращающейся фрезой 1, абразивным камнем или другим устройством (в том числе резцо­ вым); эта операция производится на ходу со скоростью вращения барабана, т. е. со скоростью сварки.

Местное концентрированное прижатие листов к барабану или нижележащему слою валками 3 создает высокие удельные дав­ ления, локализованные в зоне сварки листов. Благодаря этому гарантируется отсутствие межслойных зазоров и безукоризненно плотная навивка барабана. Жесткая фиксация плотного сопряже­ ния листов (слоев) в этом месте производится самим сварным швом, соединяющим навиваемые листы не только между собой, но и с нижележащим слоем или барабаном. Таким образом, данный способ производства многослойных сосудов и труб исключает возможность от­ слаиваний и образования зазоров в процессе навивки из-за проскаль­ зывания одного слоя относительно другого, так как эти проскаль­ зывания физически невозможны без разрушения (среза) всего шва.

Способ совмещенной навивки и сварки барабана обеспечивает не только плотность его навивки, но и создает возможность обра­ зования натяга с отрицательными напряжениями во внутренних слоях барабана. Достигается это постепенным увеличением давле­ ния Q валков 5 по мере навивки барабана. При этом оси валков и сварочных головок должны быть расположены по одной образую­ щей барабана. Процесс автофретирования (создания отрицательных напряжений во внутренних слоях барабана) может быть значитель­ но облегчен местным нагревом наружных слоев перед сваркой с целью их временного температурного удлинения и последующего натяга при охлаждении после сварки.

Высокая технико-экономическая эффективность описанного спо­ соба производства многослойных сосудов и труб достигается не только

315

за счет объединения мно­ гих технологических опера­ ций в одну комплексную, но и вследствие резкого уменьшения сечения коль­ цевых швов, а следователь­ но, и снижения их трудо­

к о н т а к т н о й с в а р к и

gследует особо выделить сты-

акосварочные машины. Эти

§сущности сборочно-свароч-

дными, так как в процессе о. сварки выполняют и сбор-

*ку деталей (зажатие, цент- o' ровку, сближение, соедине- “ ние). Поэтому все обычные

§ стыковые машины, в том

§числе и серийные универ-

*сальные, можно отнести к

gка которых удостоена Ле-

^нинской премии. Эти маши-

ю ны типа К-155, К-255 и

jК-355 (рис. 98) предназна-

£чены для контактной сварки рельсов среднего и тяжело­ го типа непосредственно на железнодорожных путях, в полевых условиях; выпол­ нены они в подвесном пор­ тативном исполнении. Их можно использовать также и для работы в стационар­ ных условиях. Характер­ ной особенностью этих ма­ шин является их очень

316