книги / Производство сварных конструкций (Изготовление в заводских условиях)

Если проектом предусмотрена частая расстановка попереч­ ных ребер, трудоемкость сварки ребер и поясных швов стано­ вится соизмеримой. В мелкосерийном производстве применение автоматической сварки только поясных швов не даёт сущест­ венного эффекта и балки с часто расположенными рёбрами це­ лесообразно изготавливать методом свободной сборки с после­ дующей полуавтоматической сваркой ячеистым способом. Во избежание появления деформаций изгиба, сварку соседних по­ перечных ребер производят в противоположных направлениях (рис. 3.42 в). Такая рекомендация связана с тем, что поперечная усадка сварного соединения, присоединяющего ребро, в конце шва имеет большую величину, чем в начале. Сварка отдельными ячейками обеспечивает фиксирование взаимного расположения элементов балки, исключает во многих случаях операции правки грибовидности, а при изготовлении тавровых балок позволяет уменьшить деформации изгиба продольной оси.

4.3. Изготовление балок в крупносерийном производстве

Увеличение объема выпуска однотипной продукции делает экономически целесообразным применение более дорогого спе­ циализированного оборудования, обеспечивающего высокую механизацию работ и значительное повышение производитель­ ности труда. В крупносерийном производстве получили разви­ тие две технологические схемы.

Первая предполагает выполнение всех или большинства опе­ раций в одном агрегате. Достоинством такой схемы является совмещение выполнения операций во времени. Недостатком яв­ ляется сложность конструктивного исполнения, сравнительно узкая специализация станка и, как правило, неполный охват все­ го технологического процесса.

Вторая схема предполагает расчленение технологического процесса на операции и выполнение каждой операции на от­ дельных специализированных станках, связанных между собой транспортирующими устройствами. Достоинством такой схемы является возможность комплексной механизации и автоматиза­ ции всего технологического процесса, включая заготовительные операции, а недостатком - сравнительно большая производст­ венная площадь.

141

Схема совмещения операций в одном агрегате.

Примером реализации первой технологической схемы явля­ ется установка для сварки тавровых балок, получившая широкое распространение в судостроении (рис. 4.8). С помощью крана или вручную в установку закладывают заготовки стенки и пол­ ки. Их взаимная ориентация осуществляется системой роликов 1, 2. Устранение зазора между полкой и стенкой и привод про­ дольного перемещения балки производится с помощью роликов 3, 4. Концы балки поддерживаются регулируемыми опорами 5, которые перемещаются вдоль сварочной установки вместе с балкой. Высота расположения поддерживающих роликов (на стойках 5) в процессе сварки автоматически корректируется так, чтобы не препятствовать ролику 3 плотно прижимать стенку к полке, и вместе с тем обеспечивать горизонтальное расположе­ ние полки в месте сварки. Благодаря возможности корректиро­ вать высоту стоек 5 установка позволяет сваривать криволиней­ ные балки. Сварка поясных швов осуществляется двумя автома­ тами одновременно с двух сторон. Существующие установки, позволяют сваривать балки длиной не менее 1,5 м, имеющие высоту стенки не более 800 мм и радиус кривизны не менее 2,5 м. Сварка длинных, криволинейных тавровых балок затруднена. Станок оставляет несваренную концевую часть шва на длине около 200 мм, обычно её заваривают вручную.

Рис. 4.8. Станок-автомат для сварки тавровых балок.

142

При втором пропуске через установку можно приваривать второй пояс для образования двутавровых балок.

По данной схеме фирма ЭСАБ выпустила новую машину для сварки балок IT-100 Automatic1. Она обеспечивает высокопроиз­ водительное автоматическое изготовление сварных балок для судостроения и других отраслей промышленности.

На подающем конвейере происходит автоматическое центри­ рование заготовок стенки и полок. Установка включает встроен­ ное устройство для исправления деформаций изгиба с индук­ тивным нагревом, что исключает дополнительные затраты вре­ мени на отдельную операцию правки балки после ее сварки.

До и после сварочной машины располагаются различное обо­ рудование и устройства:

•Подающий конвейер, обычно располагающийся после резательной машины.

•Шлифовальное устройство и дробеструйная установка.

•Устройство (стенд) подъема стенки.

•Устройство (стенд) центрирования положения стенки (по мере продвижения к сварочной машине).

•Машина сварки балок таврового профиля с вспомога­ тельным оборудованием.

•Входной конвейер с возможностью регулирования по­ ложения сваренной балки по высоте.

•Охлаждающее устройство.

•Правильное оборудование.

•Дробеструйная установка.

•Грунтовочная камера.

•Установка для вырезки отверстий и выемок.

•Централизованная система управления.

Для того, чтобы современное производственное оборудова­ ние могло эффективно работать в условиях автоматизированно­ го производства, оно должно быть гибким. Для этого очень важ­ но, чтобы все устройства и установки системы были интегриро­ ваны в централизованную компьютерную систему.

Точность подающего конвейера напрямую влияет на качест-

1 Н. Kaufmann, Efficient production o f Stiffeners for Shipbuilding, Svetsaren Vol. 58, No. 1,2003, p. 9-15.

143

ниторинга качества. Осуществляется постоянный мониторинг таких параметров, как осевое положение, скорость сварки, от­ клонения величин тока и напряжения. При выходе параметров за допустимые пределы раздается предупредительный сигнал.

IT-100 Automatic имеет также систему слежения за расходом сварочных материалов: за некоторое достаточное время до не­ обходимости пополнения флюса или проволоки подается преду­ предительный сигнал.

Важным новшеством является возможность выпуска прямых балок таврового сечения с высокой степенью точности и повто­ ряемости без необходимости проведения «послесварочной» про­ цедуры правки. Исправление сварочных деформаций изгиба, не­ избежно появляющихся вследствие того, что швы смещены отно­ сительно центра тяжести сечения балки, осуществляется в про­ цессе ее сварки, что исключает необходимость ручной правки.

Для устранения остаточных деформаций использован один из методов термической правки - метод наложения "ложного вали­ ка" (см. глава 3, стр. 125). Одновременно с выполнением сварки с помощью индуктора нагревают узкую полосу металла в верх­ ней часть балки, аналогично тому, как это делают при использо­ вании метода "ложного валика". При остывании усадка участка, нагретого индуктором, компенсирует действие усадочной силы от сварки поясных швов. Применение индукционного метода нагрева имеет несколько достоинств:

•Концентрированный нагрев увеличивает эффективность

правки.

•Меньший риск перегрева поверхности.

•Бесшумность процесса.

•Непосредственный нагрев металла балки и меньшие по­ тери на нагрев окружающего воздуха.

•Отсутствие токсичных газов.

•Возможность контроля и автоматического (программи­ руемого) регулирования величины тепловложения.

Индукторы располагаются по обеим сторонам стенки балки у направляющих роликов.

При сварке на больших токах факторами, ограничивающими скорость сварки, являются повышенная вероятность образова­ ния подрезов и магнитное дутье дуги. Применение нескольких

146

Они не должны иметь окалины и ржавчины. Для очистки при­ меняют шлифовку или дробеструйную обработку.

Машина для сварки балок IT-100 Automatic за счет высокой степени автоматизации одновременно увеличивает производи­ тельность и улучшает качество продукции.

Схема расчленения технологического процесса на операции. В качестве примера практической реализации второй техно- .

логической схемы рассмотрим (рис. 4.12) схему поточной линии завода им. Бабушкина (г. Днепропетровск).

Со склада металла листы стенки подают мостовым краном на рольганг 1. В случае, если стенка балки составляется из двух листов, то на рольганге 1 производится обрезка торцов кисло­ родной резкой и автоматическая сварка стыка стенки на флюсо­ вой подушке с магнитным прижимом. Сваренные листы рычаж­ ным кантователем 2 кантуются на рольганг 3, где производят сварку стыка стенки с противоположной стороны. После правки в листоправильных вальцах 4 заготовка стенки с помощью маг­ нитных манипуляторов 6, рольганга 5 и специальных направ­ ляющих тележек, проходит дисковые ножницы 7, обеспечи­ вающие проектный размер высоты стенки, подвергается очистке кромок под сварку и подается в питатель 11.

Для полок используются универсальный прокат (полосовой прокат), для которого не требуется обработка продольных кро­ мок. Заготовки полок имеют длину, равную длине свариваемой балки. С помощью мостового крана их укладывают на рольганг 8 и подают в листоправильную машину 9. Далее, на рольганге 10, производят зачистку средней части полки под сварку и мос­ товым электромагнитным краном передают их в питатель 11. Поворотное устройство питателя устанавливает полки верти­ кально, обеспечивая предварительную ориентацию деталей бал­ ки. Затем полки вместе с горизонтально расположенной стенкой балки поступают на сборочный стан 12. Питатель выполняет, также, функцию накопителя заготовок, что обеспечивает воз­ можность синхронизации работы заготовительного отделения и сборочно-сварочного.

Все операции в сборочном стане механизированы. При сбор­ ке двутавровых балок большой высоты в сборочном стане пре­ дусмотрено устройство для предварительного растяжения стен-

148

Пояса и стенку балки соединяют непрерывными сборочными швами малого размера (ниточными швами). Это позволяет не предъявлять жесткие требования к величине зазора и выполнять сварку с увеличенными зазорами, без опасения появления про­ жогов, кроме того, непрерывный сборочный шов способствует лучшему удержанию стенки в растянутом состоянии по сравне­ нию с прихватками. Два сборочных ниточных шва у обоих поя­ сов выполняют одновременно в положении «в угол» автомати­ ческой сваркой под флюсом при скорости сварки до 144 м/ч.

Из сборочного стана собранная балка поступает на рольганг 13, где производится удаление шлака и приварка выводных пла­ нок в виде тавриков. Затем электромагнитный кантователь 14 кантует балку на 180° с тем, чтобы первый основной шов был выполнен с противоположной стороны по отношению к прихваточному шву. Такая последовательность позволяет получить симметрию деформации грибовидности полки, что облегчает операцию правки.

Сварка поясных швов выполняется последовательно на четы­ рех рабочих местах 15. Передвижение балки с одного рабочего места на другое полностью механизировано с помощью роль­ гангов и поперечных конвейеров. Перед сваркой на каждом ра­ бочем месте двутавровая балка устанавливается в положение «в лодочку» и сваривается трехдуговым автоматом под флюсом со скоростью 90-И20м/ч.

При сварке основных швов полностью переплавляют сбороч­ ные.

На начальном и завершающем участках сварного шва про­ цесс сварки осуществляется последовательным включением и отключением отдельных дуг с синхронным изменением скоро­ сти сварки. Это позволяет значительно сократить размеры участ­ ка нестабильного формирования шва в начале сварки и кратера в конце шва при сохранении высокой скорости сварки основной части и сократить размеры выводных планок до 150н-200 мм.

После сварки балку подают на последовательно расположен1 ные машины для устранения сварочных деформаций - грибо­ видности полок по схеме, показанной на рис.4.13. Устранение грибовидности полок производится за счет пластической де­ формации металла, поэтому для устранения упругого последей­

150