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

магнитным сборочным стендом, магниты которого, расположенные вдоль линий швов, плотно притягивают к себе кромки листов, вы­ равнивают их в одну плоскость и удерживают их стыки до тех пор, пока швы не будут сварены. Между магнитами, расположенными по обе стороны оси шва, вмонтированы в плиту медные подкладки, предохраняющие шов от прожогов и протекания жидкого металла в зазор.

Таким образом, все устройства сборочного стенда располагают­ ся ниже уровня свариваемых листов и верхняя плоскость их оста­ ется совершенно свободной. Это дает возможность использовать для автосварки такое простое и недорогое оборудование, как сва­ рочные тракторы, которые свободно перемещаются по поверхности изделия.

Подобные электромагнитные стенды со сварочными тракторами давно нашли широкое применение в судостроении, транспортном машиностроении и др. Они с успехом применяются в поточных ли­ ниях производства плоскостных секций судовых корпусов. Такие стенды (см. рис. 56) имеются теперь почти на всех судостроитель­ ных заводах.

В новейших вариантах поточных линий для изготовления рулонированных заготовок вместо электромагнитных стендов и свароч­ ных тракторов применяют более производительные высокомехани­ зированные установки тяжелого типа. Они оборудованы гидравли­ ческими или пневматическими зажимами для собираемых листов и самоходными сварочными автоматами, движущимися во время свар­ ки не по изделию, а по направляющим балкам. Однако оба вариан­ та рассматриваемых линий характерны не своими сборочно-свароч­ ными устройствами и их конструкцией, а принципом индустриали­ зации строительства, положенным в их основу и реализованным благодаря применению метода рулонирования листовых конст­

швом, поэтому линия двухъярусная. На верхнем ярусе производит­ ся сборка полотнища и автоматическая сварка всех его стыковых соединений снаружи; на нижнем — сварка всех стыков с обратной стороны, контроль качества сварных соединений и исправление де­ фектов. Работа на линии ведется в следующем порядке.

Предварительно выправленные листы, прямолинейные кромки которых обработаны по длине и ширине с допуском ± 1,5 мм, в не­ обходимой последовательности, определяемой конструкцией изде­ лия (резервуары, газгольдеры и др.), укладывают мостовым краном или другим транспортным устройством в секционный магазин 2,

377

емкость которого рассчитывают из условий запаса на две или более смен работы.

Магазин состоит из отдельных ячеек решетчатого типа, равно­ мерно распределенных по ширине сборочно-сварочного стенда с за­ зорами, обеспечивающими свободную укладку пакетов из листов.

Захват листов из магазина и подачу их на сборочный стенд вы­ полняет самоходная и подъемно-транспортная тележка 3. На ее

Рис. 111. Линия изготовления крупногабаритных резервуаров.

портальной раме расположены (в соответствии с шагом секций ма­ газина) подъемные пневмоцилиндры 4. На штоке каждого пневмо­ цилиндра подвешена балка с пневмоприсосами 16, которые обеспе­ чивают надежный захват только одного листа из каждого магази­ на (в противоположность электромагниту, который может захватить их несколько). Количество пневмоцилиндров и расстояние между ними зависит от количества и ширины параллельно укладываемых листов.

Сборку листов полотнища выполняют боковые 6 и задний 5 тол­ катели. На балке заднего толкателя и на прижимной балке 15 по­ перечного стыка имеются ограничители 7, исключающие возмож­ ность наползания листов друг на друга при их стыковке. Уложен­ ные на сборочный стенд листы подводятся под ограничитель задним толкателем 5. Затем боковые толкатели 6 пневморычажного или иного типа сдвигают листы в поперечном направлении до упора кромок друг в друга без зазора.

378

Один из боковых толкателей имеет ограниченный ход до заранее установленного жесткого упора для фиксации нижней кромки по­ лотнища. Второй боковой толкатель переставляют в зависимости от количества и ширины собираемых листов, т. е. от ширины по­ лотнища. Собранное в поперечном направлении полотнище подви­ гается задним толкателем к задней кромке ранее собранного и сва­ ренного участка полотнища. При этом задние кромки листов соби-

вок; 7 — флгосоаппарат; 8 — тележка сварочного автомата; 9 — сварочная головка; 10 — рычажные клавишные пневмоприжимы.

раемой секции выравниваются в одну линию балкой толкателя. Примкнувшие к торцу полотнища кромки листов собранной секции плотно прижимаются к медной подкладке или флюсоподушке стен­ да рычажными пневмоприжимами клавишного типа с усилием 2 т на 1 пог. м кромки листа. Эти прижимы 17 смонтированы на передвижной мостовой балке 8 в два ряда, расположенных по обе стороны от стыка. На балке закреплены также направляющие рель­ сы для самоходного двухдугового сварочного автомата 9, с помощью которого и производится сварка поперечного стыка полотнища.

Конструктивной особенностью этого стыка, существенно затруд­ няющей автоматизацию его сварки, является неодинаковая по дли­ не шва толщина свариваемых листов. Изменение толщины листов

379

в стыке вызывает необходимость менять на ходу режим сварки. В связи с этим каждая из двух сварочных головок двухдугового автомата подключена к источнику питания независимо, что дает возможность отключать одну из них при переходе к сварке листов меньших толщин. Команды на изменение режима сварки подаются концевыми выключателями.

Одновременно со сваркой поперечного стыка на следующей по­ зиции поточной линии производится сварка продольных стыков полотнища. Позиция сварки продольных швов оборудована анало­ гичными прижимными балками 10, 12 с клавишными пневмопри­ жимами 17 и направляющими рельсами для сварочных автоматов. Эти устройства смонтированы на двух несущих фермах 11. Сварку продольных швов выполняют одновременно два автомата 14 того же типа, что и сварку поперечного шва, расположенные на сдвоенной передвижной балке 13, обеспечивающей их установку в рабочее положение последовательно над каждой парой свариваемых швов.

В рассматриваемой поточной линии установка для сборки и свар­ ки продольных швов (рис. 112) является одной из основных, так как на ней выполняется главный объем сборочно-сварочных работ.

Сварка продольных и поперечных стыков на нижнем ярусе (с обратной стороны полотнища) производится без прижимов одно­ временно со сваркой на верхнем ярусе. Порядок сварки, сварочная аппаратура и ее размещение такие же, как и на верхнем ярусе.

Автоматическое направление электрода по стыку обеспечивается следящей системой. Подача флюса и его уборка также автоматизи­ рованы.

Одновременно со сваркой на участке, следующем за нижней сварочной площадкой, контролируют качество сварных соединений и исправляют дефекты в ранее сваренной секции.

По окончании сварки полотнище освобождают' от прижимов и передвигают в следующее рабочее положение, т. е. на шаг поточной линии, равный длине секции полотнища. Одновременно с переме­ щением производится окраска готового полотнища при помощи спе­ циального механизированного устройства. Передвижение полот­ нища происходит под действием сворачивающего устройства 1 (рис. 111), оборудованного также приспособлениями и механизмами для съема готового рулона и перекатки его на платформу.

После передвижки полотнища на шаг, верхняя мостовая балка 8 для прижима поперечного шва устанавливается по задней кромке полотнища и прижимает его к медной или флюсовой подкладке. На этом заканчивается один цикл работы линии и начинается сле­ дующий.

Работа линии в значительной степени автоматизирована. Сигнал об окончании каждой операции автоматически передается в коман­

380

381

образом поперечную балку; и, наконец, к готовой балке прива­ риваются фасонные лапки (упоры) для откидных крышек ва­ гона.

В соответствии с этим процессом поточная линия разбита на три последовательно расположенных участка, связанных между собой специальными устройствами межучасткового транспорта и буфер­ ными складками-накопителями: 1 — участок сборки и автомати­ ческой сварки балок; II — участок сборки и приварки упоров к стенкам балок, а также сварки упоров между собой; III — участок комплектовки готовых балок.

Наибольший интерес представляет первый участок, на котором производятся все основные работы по изготовлению балок. Он ха­ рактерен весьма высоким уровнем комплексной автоматизации сбо­ рочно-сварочных работ, позволяющим квалифицировать этот уча­ сток как автоматическую линию IX класса. Но так как этот уча­ сток сопряжен с другими — неавтоматизированными— участками, то всю поточную линию в целом приходится рассматривать как ме­ ханизированную VIII класса.

Первый участок линии (рис. 113) содержит: а) два комплекта одинакового, но зеркально расположенного оборудования для сбор­ ки и сварки соответственно правых и левых стенок с нижними поя­ сами балки и б) один комплект оборудования для сборки этих под­ узлов между собой и приварки их к верхнему поясу балки. Таким образом, на первых позициях участка линия разветвлена на две симметричные части, предназначенные для изготовления подузлов. Обе ветви затем сливаются в один поток, на котором из этих подуз­ лов и верхнего пояса изготавливается вся балка (кроме упоров).

В основу построения этого основного участка линии заложены следующие принципы: полная автоматизация всех основных и вспо­ могательных операций; производство сборки балок без прихваток и сварка их в жестких сборочных кондукторах; применение авто­ матической дуговой сварки порошковой проволокой, причем свар­ ка производится одновременно с обеих сторон стенки в тавр по ко­ пиру; синхронность выполнения всех операций и отсутствие зна­ чительных межоперационных складов (в пределах данного участка); выполнение основных технологических операций (сборки и сварки) при неподвижном изделии и в связи с этим применение ритмично пульсирующей транспортной системы, действующей в межопера­ ционные периоды времени.

Переход на сварку порошковой проволокой в среде углекисло­ го газа взамен ранее применявшейся сварки под флюсом позволяет исключить операцию обивки шлаковой корки, а двусторонняя свар­ ка в тавр вместо сварки в лодочку увеличивает производитель­ ность на этой операции почти вдвое. Кроме того, этот способ свар­

382

ки позволяет получить требуемый, а не завышенный катет углово­ го шва, который неизбежно получается при сварке под флюсом.

Технологический процесс изготовления балок осуществляется в следующем порядке (рис. 113).

Элементы балок — стопки вертикальных стенок (по 70 шт.) и нижних поясов — периодически подаются мостовым краном в ма­ газины-питатели вертикальных стенок 1 и нижних поясов 2. На транспортер-питатель 2 может укладываться по три стопки поя­ сов, которые по мере их потребления перемещаются транспортером под манипулятор 10.

Нижний пояс из питателя 2 укладывается манипулятором в гнезде сборочного кондуктора. Затем при помощи пневматического манипулятора 10 с вакуумными присосками стенка берется со стоп­ ки, поворачивается в вертикальное положение, устанавливается на нижний пояс и фиксируется защелками. После этого оба элемен­ та передвигаются на следующую позицию — в сборочно-сварочную клеть 3 или 9, где устанавливаются в точное положение друг отно­ сительно друга. Затем вертикальный лист пневматическими зажи­ мами прижимается к нижнему поясу балки. В таком положении одновременно с двух сторон производится сварка двух угловых швов двумя самоходными сварочными автоматами.

Характерной конструктивной особенностью этих швов являет­ ся то, что они расположены не по прямой, а по ломаной линии. Чтобы обеспечить непрерывность сварки этих швов и их горизонтальное положение во время сварки на всех участках шва, в конструкции сборочно-сварочного агрегата предусмотрен специальный, автома­ тически действующий механизм, с помощью которого весь кондук­ тор вместе со свариваемой балкой может поворачиваться вокруг точки «перелома», устанавливая очередной участок шва в горизон­ тальное положение. Этот поворот происходит в тот момент, когда сварочные автоматы в своем движении подойдут к окончанию пер­ вого — горизонтального — участка шва и к началу второго — нак­ лонного, т. е. к точке «перелома» оси швов.

По окончании сварки стенки с нижним поясом сваренный под­ узел — «полубалка» — выдается из сварочной клети на следую­ щую позицию, оборудованную автоматическим перегрузчиком 4. Одновременно в освободившуюся сварочную клеть подается следую­ щая пара элементов.

Действие второй — левой — ветви линии, на которой таким же маршрутом одновременно изготавливается левая «полубалка», иден­ тично работе описанной ветви, с той лишь разницей, что все про­ исходит в зеркальном изображении.

Сваренные части балки (левая и правая) захватываются пневмо­ зажимами погрузчиков 4 и укладываются в роторные кантователи-

383

накопители 5, из которых при помощи автооператоров 7 они попар­ но захватываются и устанавливаются на ранее поданный в сбороч­ ную клеть из питателя 6 верхний пояс балки. При укладке подузлов и сборке балки этот пояс располагается внизу. В таком положении ранее сваренные элемены балки вместе с верхним поясом передают­ ся на следующую позицию — в сварочную клеть 8, где они точно фиксируются друг относительно друга и зажимаются. После этого производится автоматическая сварка четырех швов одновременно четырьмя автоматами. По окончании сварки балка освобождается и выдается из сварочной клети на разгрузочную тележку. Одно­ временно в освободившуюся сварочную клеть подается следующий комплект элементов балки. С разгрузочной тележки балка с по­ мощью подъемно-поворотного устройства 11 укладывается на шлеп- пер-накопитель 12, являющийся буферным межучастковым скла­ дом. Этим накопителем завершается первый — автоматизирован­ ный участок линии.

Второй участок содержит 14 рабочих мест (параллельных и по­ следовательных), на которых производится установка упоров, их приварка к стенкам балок, сборка и приварка деталей уплотнения, очистка швов от шлака и брызг.

Со шлеппера-накопителя 12 сваренные балки с помощью мани­ пуляторов 13 передаются и укладываются в кондукторы 14. Затем из ящика-контейнера берут и закладывают упоры и другие мелкие детали, которые пневмоприжимами плотно прижимаются к стенке балки и привариваются к ней полуавтоматической сваркой. Анало­ гичные операции производятся на следующей позиции после пере­ кантовки балки на обратную сторону кантователем 15.

После этого готовые балки с помощью местных подъемно-тран­ спортных устройств передаются на третий, завершающий участок линии — склад комплектации балок, где они группируются в ва­ гонные комплекты по 4 или по 8 штук, в зависимости от типа и гру­ зоподъемности вагона.

Второй и третий участки поточной линии значительно менее ав­ томатизированы по сравнению с первым. Это объясняется трудно­ стями автоматизации на втором участке сборки и сварки мелких деталей, имеющих сложный контур шва, и сравнительно малой тру­ доемкостью операций, производимых на третьем участке.

Ритм поточной линии — 2,4 мин. Производительность (годовой выпуск) — 89 000 балок в год. Количество основных производ­ ственных рабочих при двухсменной работе — 38 чел., вспомогатель­ ных — 12 чел., всего — 50 чел.

Чтобы оценить технико-экономическую эффективность описан­ ной линии, сравним с методом производства поперечных балок на одном из крупных вагоностроительных заводов. Несмотря на то,

384

что при существующем производстве применяется автоматическая сварка под флюсом, все же благодаря низкому уровню комплексной механизации сборочно-сварочных и вспомогательных работ, эф­ фективность этого производства весьма невелика. Достаточно при­ вести цифры годового выпуска на одного производственного (основ­ ного) рабочего: по существующему варианту— 1100 балок в год; по новому — 2300. Таким образом, внедрение комплексно механи-

г твд

зированной поточной линии позволяет повысить производительность труда в 2,1 раза. Уровень комплексной механизации У2 по старому варианту равен 0,4; по новому — 0,7.

Рассмотрим примеры механизированных поточных линий VIII класса, где применена контактная сварка.

М е х а н и з и р о в а н н а я л и н и я д л я с б о р к и и с в а р к и к р ы ш е к л ю к о в ж е л е з н о д о р о ж н о г о п о л у в а г о н а (рис. 114). Потребность в этих крышках состав­ ляет 14—16 шт. на один полувагон. Основной элемент крышки — штампованный стальной лист размерами примерно 1,6 X 1,4 м

итолщиной 5 мм. К этому листу привариваются точечной сваркой одна или две поперечные балки корытообразного профиля и три продольные балки жесткости, выштампованные из листа толщиной 4 мм. Общее число сварных точек на каждой крышке составляет примерно 160 шт.

Всостав линии (рис. 114) входит следующее основное оборудо­ вание: дробеметная очистная камера 3, в которой металл перед то­ чечной контактной сваркой очищается от окалины и ржавчины; сборочное устройство 9 с передающим конвейером; многоэлектрод­ ная сварочная машина 10\ конвейер 12 с кантователями для сварки

итранспорта изделий; проходная окрасочная камера 5; центральный пульт управления 6.

Заготовки крышек люков поступают на линию из прессового цеха пачками по 30—35 шт. и укладываются возле механического укладчика /, которым по одной перекладываются на кантователь 2. Кантователь навесного устройства 2 автоматически навешивает крышку на захваты воздушного цепного конвейера 4, подающего крышки в проходную дробеструйную камеру 3. После дробеструй­ ной камеры крышки поступают в покрасочную камеру 5, где с по­ мощью пульверизаторов покрываются электропроводящей краской.

С цепного конвейера крышка автоматически сбрасывается пневма­ тическим сбрасывателем 8 на приемный стол 7, а оттуда штанговым транспортером перемещается в сборочный кондуктор 9. Здесь на крышку укладываются привариваемые к ней детали, прижимаются пневматическими прижимами и прихватываются дуговой сваркой. Собранное изделие по транспортеру передается на приемный стол многоэлектродной сварочной машины 10. Из машины крышка пере­ мещается пневматическим оператором 11 на конвейер дополни­ тельной сварки 12, где детали к крышке привариваются вручную или полуавтоматической дуговой сваркой. Для удобства сварки конвейер 12 оснащен специальными кантователями 13 и 14.

Цикл работы транспортных средств линии синхронизирован с работой сварочной машины. Кантователи и прочее оборудование включается при помощи электропневматичееких клапанов, сбло­ кированных электрической схемой с приводом движения цепного конвейера.

Основным агрегатом линии является шестнадцатиточечная кон­ тактная машина 10 с гидроприводом сжатия и двухсторонним токоподводом. Она состоит из станины портального типа, 32 гидравли­ ческих электродных головок (16 верхних и 16 нижних), стола с по­ дающим механизмом, гидростанции с гидропанелью управления, сварочных трансформаторов, пускорегулирующей аппаратуры и системы охлаждения электродов. В машине установлено восемь однофазных трансформаторов мощностью по 180 ква, каждый из которых в определенной последовательности питает две пары элект­ родов. Одновременно свариваются восемь точек.

Сжатие групп электродов, выполняющих сварку данного ряда точек, и своевременное перемещение изделия производится про­ граммным устройством кулачкового типа.

Машина работает по жесткому автоматическому циклу. Опера­ ции сжатия электродов, сварки, проковки и возврата электродов в исходное положение протекают в функции времени, которое за­ дается электронным регулятором. Продолжительность цикла свар­ ки одного изделия 196 сек.

Поточная линия сборки и сварки крышек люков позволяет по­ высить уровень комплексной механизации У2 на данном участке до 50%.

Эта линия по сравнению с рассмотренными выше поточными линиями производства сварных труб и двутавровых балок, охваты­ вает значительно меньший комплекс производственных операций. В частности, она не охватывает заготовительных и отделочных опе­ раций. Благодаря этому значение коэффициента т этой линии, а следовательно, и значение уровня комплексной механизации не­ сколько ниже, чем у линий производства труб и балок.

386