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

К о н в е й е р н а я л и н и я с б о р к и и с в а р к и ' к у ­ з о в о в т е п л о в о з о в оборудована различными машинам»

и сварки боковых стенок кузовов. Стенки кузовов собираются излистов толщиной 1,5—2,0 мм, к которым привариваются продоль­ ные и поперечные ребра жесткости различного профиля толщиной

3—4 мм.

Скорость перемещения конвейера 6 мімин. Сварка в машине ве­ дется либо всеми электродами, либо группами электродов поочеред­ но, поперечными рядами точек. Боковая стенка кузова подается' под сварочные электроды специальным шаговым механизмом по­ дачи. Рабочий цикл машины, связанный с перемещением изделия, зажатием электродов, сваркой и командой для следующего цикла' работы, определяется программным устройством. Машина имеет 30 пар электродов, расположенных в одном ряду и питаемых де­ сятью встроенными трехфазными сварочными трансформаторам» мощностью по 240 та каждый. Привод зажатия электродов — пнев­ матический. Производительность машины, как и всей линии,— 3 комплекта, т. е. 6 стенок в смену.

Современные многоэлектродные контактные машины, как пра­ вило, монтируются из стандартных электродных головок — бло­ ков с автономными встроенными трансформаторами и приводам» зажатия (пневматическими и гидравлическими). Обычно каждая головка имеет от одной до трех пар электродов, питаемых одним трансформатором. Головки монтируются на несущей металлокон­ струкции — станине в любом количестве и с любым пространствен­ ным расположением в зависимости от конфигурации и конструкции сварного изделия. Метод компоновки машины из стандартных нормализованных блоков значительно облегчает задачу создания специализированных многоточечных машин, так как для индивиду­ ального проектирования и изготовления остается лишь сравнитель­ но несложная станина, коммутационная схема и монтаж аппаратуры управления (также из стандартных узлов).

§ 22. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫЕ ЛИНИИ IX КЛАССА

Агрегаты IX класса являются наиболее совершенными и произ­ водительными из всех видов комплексного сборочно-сварочного обо­ рудования. Они обеспечивают наивысший возможный уровень автоматизации.

Одной из характерных особенностей, отличающей автоматиче­ ские линии IX класса от механизированных линий VIII класса, является автоматизация процессов управления, т. е. тех операций, которые в механизированных линиях обычно выполняются вруч­ ную (полностью или частично).

В этой области сварочной техники гораздо меньше хороших, образцовых примеров из заводской практики, чем в области механи­ зированных линий VIII класса. Объясняется это сравнительной сложностью автоматических линий и новизной этого направления в сварочной технике.

Первые в нашей стране автоматические сборочно-сварочные ли­ нии создавались на базе контактной сварки, так как она легче под­ дается комплексной автоматизации процесса, чем электродуговая сварка и имеет более высокий уровень механизации. Поэтому авто­ матические линии, организованные на базе контактных машин, получили большее развитие, чем линии с электродуговой сваркой. В сварочном производстве наиболее совершенными и производитель­ ными являются линии, построенные по принципу вальцесварочных агрегатов-комбайнов, которые позволяют достигать высокой кон­ центрации технологических и вспомогательных операций путем объединения нескольких операций в одну. Поэтому первые автома­ тические линии построены именно на этом принципе. К этой кате­ гории автоматических линий прежде всего следует отнести трубо­ сварочные станы непрерывного действия для изготовления труб из стальной ленты, поступающей с металлургических заводов в ру­ лонах. В нашей стране на таких станах применяются различные виды электросварки. В § 21 (рис. 109) был рассмотрен полуавтома­ тический стан для производства спиральношовных труб с приме­ нением электродуговой сварки под флюсом. Линейная скорость вы­ дачи труб из этого стана не превышает 1—1,5 мімин, так как она лимитируется допустимыми скоростями дуговой сварки.

При использовании контактной сварки трубосварочные станы могут обеспечить производительность до 50 и более метров готовой трубы в минуту, т. е. значительно больше, чем при дуговой сварке. Разработанный в настоящее время метод радиочастотной сварки (см. §8) позволяет еще больше повысить производительность этих станов.

Однако контактная сварка крупнокалиберных труб на больших скоростях пока еще не может обеспечить такого высокого и стабиль­ ного качества сварных соединений, какое достигается при электро­ дуговой сварке. Поэтому в настоящее время производство ответст­ венных газопроводных труб большого диаметра, работающих под высоким давлением (до 100 ати)„ осуществляется пока методом электродуговой сварки под флюсом, несмотря на ее сравнительно низкую производительность.

388

Т р у б о с в а р о ч н ы е с т а н ы д л я п р о и з в о д с т в а

агрегаты автоматически при непрерывном движении бесконечной трубы выполняют все операции, связанные с формовкой трубы, сваркой продольного шва, снятием грата, калибровкой ее до точных размеров и разрезкой трубы на требуемую длину. На рис. 115 изо­ бражен основной— средний — участок поточной линии: конец фор­ мовочного стана 8—7, вся сварочная часть линии 6—3 и начало ка­ либровочного стана 2—1.

Начальные операции технологического процесса — разворачи­ вание рулонной ленты, ее правка, обрезка продольных кромок дисковыми ножницами или многорезцовой кромкострогальной ма­ шиной, создание компенсирующей петли, обрезка и стыковка кон­ цов ленты— аналогичны операциям, выполняемым при изготовлении спиральношовных труб (§ 21, рис. 109), за исключением добавоч­ ной операции очистки кромок от окалины и ржавчины (под контак­ ты). Формовка и сварка трубы производятся принципиально иными способами. Формовочные операции не объединяются со сварочны­ ми, а предшествуют им. Формовка производится в последовательно расположенных валковых клетях 8—7 постепенным пластическим изгибом лентьГв поперечном направлении, вплоть до соприкосно­ вения продольных кромок ленты и замыкания контура трубы. Типовый формовочный стан состоит из 6—12 горизонтальных привод­ ных клетей 8 и чередующихся с ними вертикальных неприводных клетей 7. В горизонтальных клетях производится гибка, а верти­ кальные клети служат для сохранения формы изогнутой ленты и устранения ее упругой деформации.

В ряде современных конструкций количество горизонтальных приводных клетей сокращено до 5—7; вертикальные же клети по­ следовательно смонтированы на станине в виде 2—4-х клетевой группы. При такой схеме формовки пластический изгиб профиля производится не только в горизонтальных клетях, но и в верти­ кальных.

В составе трубоформовочных станов многих крупных агрегатов имеется шовнаправляющая клеть, которая служит для точного направления заготовки в сварочную машину. Клеть имеет пово­ ротную кольцевую обойму, в которой под углом 120° относительно друг друга в одной поперечной плоскости установлены три холо­ стых валка, образующие закрытый калибр. Верхний валок имеет посередине ножевой диск, входящий в зазор между стыкуемыми кромками и удерживающий стык в требуемом положении относи­ тельно электродов сварочной машины. Во многих современных ста­ нах (рис. 115) это направляющее устройство выполнено в виде ножа

389

6, входящего в стыковой зазор, и пары вертикальных сближающих роликов 5.

Сварка сопротивлением производится специальной контактной машиной 4 с вращающимися дисковыми электродами 12, катящими­ ся по продольным кромкам свариваемой трубы. Оба электродных диска изолированы друг от друга, насажены на общий вал 11 и смонтированы в виде сдвоенного колеса с изоляционной прослой­ кой посередине. Электродные диски жестко соединены с вращаю­ щимся сварочным трансформатором 9—10 и являются концами вторичной (сварочной) цепи трансформатора. К первичной обмотке трансформатора 9 ток подсоединяется с помощью кольцевого токо­ съемника 13. Вращение электродных дисков вместе с трансформато­ ром во время сварки происходит за счет их сцепления с движущейся трубой. Специальный привод для вращения отсутствует. Сварочное давление (сжатие кромок) осуществляется вертикальными валками сварочной клети 3. Трансформатор и электроды имеют специальную систему внутреннего водяного охлаждения.

Все современные станы для сварки труб сопротивлением снаб­ жены механизмами для удаления наружного и внутреннего грата. Наиболее распространенный метод удаления наружного грата — зачистка плужковым резцом с последующей закаткой в роликах. Режущая кромка резца заточена по радиусу трубы. Срезанная стружка затем раздробляется специальным механизмом и удаляется в ящик. Из всех опробованных устройств для удаления внутренне­ го грата наиболее надежны в эксплуатации резцовые устройства различных конструкций.

Труба, выходящая из сварочной клети, имеет поперечное сече­ ние овальной формы. Для придания ей точной формы и размеров служат калибровочные валковые клети 2—1, аналогичные по своей конструкции формовочным. Для разрезки бесконечной трубы на мерные участки служат летучие отрезные устройства с вращающей­ ся вокруг оси трубы кольцевой многорезцовой головкой. Это устройство во время резания движется вместе с трубой, а затем

быстро, маршевым ходом, возвращается обратно для отрезки сле­ дующей трубы на ходу.

Производительность трубосварочной линии определяется ско­ ростью сварки, которая в зависимости от толщины стенки может изменяться в пределах 20—60 м/мин. Мощность сварочной машины для стана-152—426 равна 1500 ква.

Оборудование линий непрерывного производства прямошовных труб индукционной сваркой, токами высокой частоты, радиочастот­ ной сваркой по своему составу и назначению аналогично оборудо­ ванию рассмотренной выше линии, за исключением сварочной ма­ шины. Для всех названных способов производства труб процессы

391

подготовки рулонной ленты, формовки трубной заготовки, калиб­ ровки трубы и ее разрезки сходны.

Одним из важнейших параметров индукционной сварки труб, влияющим на формирование шва и его структуру, является темпе­ ратура нагрева кромок. При сварке труб из низкоуглеродистых сталей качественный шов может быть получен при следующем ре­ жиме: температура нагрева кромок 1380— 1450° С; величина осад­ ки кромок 0,5—1,3 от толщины стенки трубы; удельное давление осадки 4—9 кГ/мм2. Скорость сварки труб диаметром 42—426 мм с толщиной стенки 2,5—9,0 мм равна соответственно 50—20 мімин.

В последнее время в трубной промышленности получил приме­ нение новый высокопроизводительный с п о с о б с в а р к и т о ­

ка м и в ы с о к о й — р а д и о т е х н и ч е с к о й — ч а с т о -

ты [36] (см. § 8, рис. 21). Оборудование автоматической линии для производства труб этим способом на участках подготовки штрип­ са и формовки по существу ничем не отличается от описанного выше. Существенные отличия имеются у самого сварочного обору­ дования и обжимной валковой клети (рис. 116).

Для радиочастотной сварки необходимо создавать большее сва­ рочное давление, чем при контактной сварке сопротивлением. По­ этому обжимной узел сварочной клети 4 изготавливают более мощ­ ным и жестким. Величина биения удерживающих 1 и сжимающих 4 валков по центру калибра не должна превышать 0,1—0,2 мм. Пре­ вышение указанной величины может стать причиной смещения кромок трубной заготовки (образования «губы») и нарушения ста­ бильности процесса сварки.

Перед сжимающими валками устанавливают направляющий нож 2 для точного направления кромок трубы под контакты. С по­ мощью регулировочного винта направляющий нож можно пере­ мещать вдоль оси шва. Регулирование положения ножа вдоль оси сварки позволяет в некоторых пределах изменять угол схождения кромок и положение точки их схода, что оказывает существенное влияние на процесс оплавления кромок. -

392

За сварочной клетью расположено резцовое устройство 5 для удаления наружного грата, аналогичное описанному выше. Затем установлена гладильная клеть 6.

На линиях радиочастотной сварки труб может быть достигнута скорость от 10 до 70 м/мин и выше при толщине стенки соответствен­ но от 10 до 1 мм и диаметрах трубы от 529 до 12 мм.

Л и н и я п л о с к о с в о р а ч и в а е м ы X т р у б . Плоско­ сворачиваемые трубы изготавливаются из рулонной полосовой стали на станах непрерывного действия. Однако в отличие от обыч­ ных труб они выпускаются не в цилиндрическом виде, а в плоском, сплющенном. Это позволяет сворачивать их в компактные рулоны, весьма удобные для любого транспорта, без разрезки трубы на пря­ мые короткие участки. В один рулон можно свернуть трубу длиной до 300 м. Доставленный на место монтажа или эксплуатации рулон разворачивается, а затем с помощью сжатого воздуха или воды всей трубе придается круглая — цилиндрическая — форма.

Плоская труба изготавливается из двух накладываемых друг на друга стальных полос толщиной 1,5—3,0 мм, свариваемых между

3 9 3

собой по обеим продольным кромкам на всей длине. При ширине полос 130—250 мм можно выпускать трубы диаметром 75—150 мм.

Рис. 117. Автоматическая линия изго-

Трубосварочный агрегат, оборудованный роликовыми контакт­ ными машинами, автоматически и непрерывно со скоростью до 3,5 м/мин выполняет следующие операции: разворачивание двух рулонов листовой ленточной стали; очистку до металлического блеска четырех плоскостей (полосок) у свариваемых кромок; прав­ ку лент и подачу их в сварочную машину; сварку сдвоенной роли­ ковой машиной обеих кромок одновременно; правку и продвижение сваренных лент — плоской трубы; автоматическое исправление саб­ левидное™ трубы с помощью контролирующего и следящего устрой­ ства с обратной связью; контроль качества швов; сворачивание го­ товой трубы в рулон. Роликовая машина не имеет собственного привода для вращения контактных роликов, так как последние

394

вращаются и катятся по изделию при протаскивании трубы внеш­ ним валковым приводом.

Л и н и я д л я и з г о т о в л е н и я с т а л ь н ы х о т о ­ п и т е л ь н ы х р а д и а т о р о в . Эта линия представляет со­ бой один из самых совершенных образцов комплексной автомати-

/4 и

товления отопительных радиаторов.

зации сварочного производства. Она охватывает полный комплекс производства, включающий в себя не только сборочно-сварочные, но и все заготовительные и отделочные операции.

В ней реализованы наиболее прогрессивные принципы построе­ ния автоматических линий IX класса: принцип вальцесварочных комбайнов; непрерывность действия; совмещение сборочных опе­ раций со сварочными; совмещение технологических движений в процессе штамповки и сварки с линейным — транспортным; стро­ гая синхронность операций и соблюдение точного ритма производ­ ства; полная автоматизация всех основных и вспомогательных опе­ раций, а также операций управления; весьма высокое значение коэффициента комплексности т (0,95), характеризующего степень охвата автоматизацией всего комплекса производственных операций

395

Стальной отопительный радиатор панельного типа собирается и сваривается из двух штампованных листов с гофрами, образую­ щими после сварки зигзагообразный канал для горячей воды.

Исходным материалом для изготовления этих радиаторов слу­ жит рулонная полосовая сталь толщиной 1,5 мм и шириной 600— 650 мм. Радиаторы могут выпускаться пяти стандартных типораз­ меров, отличающихся длиной панели: 545; 694; 844; 1018 и 1190 мм. К каждому радиатору приваривается два трубчатых присоедини­ тельных штуцера 3/4".

Изготавливают радиаторы на линии в следующем порядке.

Один или два раза в смену в накопитель 1 (рис. 117) со склада с помощью местного крана подается несколько рулонов полосовой стали.

Периодически, по мере расходования рулонов на линии, два оче­ редных рулона специальным механизмом подаются из накопителя в разматыватель 2 двухпозиционного типа, откуда металл с обоих рулонов поступает в линию. После включения кнопки «Пуск» оба рулона одновременно разматываются в полосы, расположенные в два яруса — одна над другой. Разматывание происходит под дей­ ствием приводных и правильных валков 3, одновременно подающих полосы в двухъярусную формовочную машину 5.

В формовочной машине происходит выдавливание (штамповка) каналов будущего радиатора. Эта операция выполняется непрерыв­ но с помощью парных, синхронно вращающихся валков — штам­ пов, один из которых вьшолняет роль матрицы, а другой — пуан­ сона. Для этой цели цилиндрические поверхности валков снабжены соответствующими выступами и впадинами. Двухъярусная формо­ вочная машина'5 (для верхней и нижней полос) по своему конструк­ тивному оформлению напоминает четырехвалковый стан холодной прокатки листового металла или стан периодического проката, ког­ да профиль периодически повторяется при каждом обороте валка. Развертка цилиндрической поверхности валка служит повторяю­ щимся штампом.

Следующая операция — присоединение к верхней ленте патруб­ ков — осуществляется на движущейся ленте контактной стыковой сваркой оплавлением.

При разработке автоматической линии радиаторов одной из сложных проблем оказалась проблема автоматической приварки на ходу двух патрубков к каждому радиатору в строго заданных местах, соосно с отверстиями в корпусе радиатора. По ТУ диаметр отверстия должен быть равен внутреннему диаметру патрубка. Даже минимальное смещение патрубка относительно отверстия недопустимо, так как может привести к браку. Эта проблема реше­ на путем совмещения в машине 6 функций сборки, приварки па­

396