Файл: Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства.pdf

процесса заготовительных и сборочных операций: введена штамповка лобовин и для этой цели поставлены в цехе соответствующие прес­ сы; исключены операции вальцовки боковины, а также ее сборки

Пример 3. Автоматизация сварки котлов железнодорожных ци­ стерн повлекла за собой не только изменение конструкции котла, но и полную реконструкцию его производства: все обечайки котла были заменены продольными листами, сборка и сварка которых про­ изводится в плоском состоянии с последующей вальцовкой в одну длинную обечайку, Таким образом, полностью изменился характер заготовительных и сборочных операций.

Пример 4. Замена ручной сварки автоматической под флюсом при изготовлении металлоконструкций повлекла за собой широкое внедрение кантователей и позиционеров, позволяющих вести свар­ ку швов в нижнем положении, что существенно повышает качество швов и производительность сварки. Это, в свою очередь, изменило характер и объем вспомогательных и подъемно-транспортных опе­ раций, которые ранее, как правило, производились с помощью мо­ стовых кранов общего назначения.

При переходе от ручных методов сварки к механизированным технологический процесс сборки и сварки изделий в большинстве случаев изменяется так, что операции сборки и сварки не расчле­ нены друг от друга, а ведутся в одном и том же сборочно-свароч­ ном кондукторе-кантователе без предварительной постановки элект­ роприхваток. В этом случае резко сокращается объем и характер сборочных, транспортных и вспомогательных операций: не требует­ ся постановка сборочных прихваток; отпадает межоперационный

транспорт от сборочного к сварочному рабочему месту и уменьшает­

ся трудоемкость кантовочных операций; исключается межопера­ ционный цикл операций по укладке и съему изделий.

Эти примеры свидетельствуют об определяющем влиянии способа сварки на все остальные операции сварочного производства ■— заго­ товительные, сборочные, вспомогательные.

Таким образом, правильный выбор механизированного способа сварки определяет не только эффективность собственно сварочных операций, но и других смежных операций, а следовательно, и всего сварочного производства в целом.

Под механизированной(илиавтоматизированной) сваркой следует понимать такой сварочный процесс, у которого механизированы (или автоматизированы) с помощью электрических, гидравличе­ ских или пневматических приводов основные рабочие операции сва­ рочного цикла: перемещение сварочной дуги, создание необходимых сварочных давлений, токоподвод и т. д. Например, при автомати­

52

ческой электродуговой сварке механизированы оба рабочих движе­ ния: подача сварочной проволоки в зону дуги (по мере ее расплав­ ления) и движение дуги по шву с заданной скоростью сварки. Оба эти движения осуществляются с помощью специальных электро­ приводов, в противоположность ручной сварке, когда оба они про­ изводятся сварщиком вручную.

Вторым распространенным примером механизированной сварки может служить контактная стыковая сварка, в которой с помощью специальных электро- и гидроприводов механизированы или авто­ матизированы основные рабочие операции: зажатие свариваемых деталей силовыми и контактными губками, перемещение деталей в процессе нагрева и оплавления, осадка с соответствующим давле­ нием и движением. Сточки зрения механизации сварочного процесса противоположностью этого машинного способа сварки является, например, точечная контактная сварка ручными клещами, которая как и ручная дуговая сварка, не может быть отнесена к категории механизированных способов.

Основой любого комплексно-механизированного сварочного про­ изводства является механизированная или автр.мащшрованная сварка. В современном, хорошо организованном сварочном произ­ водстве ручная сварка допустима лишь в минимальных объемах — для исправления брака, ремонта, сварки в местах, недоступных для сварочных автоматов, машин или полуавтоматов и т. п.

В промышленности наибольшее распространение получили сле­ дующие виды и способы механизированной и автоматизированной сварки и наплавки металлов:

Механизированные способы сварки плавлением: электродуговая автоматическая сварка ПОД флюсом; полуавтоматическая сварка под флюсом;

электродуговая автоматическая сварка в среде защитных газовъ полуавтоматическая сварка в среде защитных газов; электрозаклепочная дуговая сварка; сварка сжатой дугой (плазменно-дуговая); вибродуговая сварка и наплавка; электрошлаковая сварка; электроннолучевая сварка;

сварка неподвижным пластинчатым электродом; сварка наклонным электродом или гравитационная сварка;, сварка лежачим электродом; сварка лучом лазера.

Механизированные способы сварки давлением: контактная стыковая сварка сопротивлением; контактная стыковая сварка оплавлением; контактная точечная сварка;

63

щественно облегчает поиск оптимальной системы комплексной ме­ ханизации и автоматизации всего сварочного производства, по­ скольку главным и определяющим его компонентом является сварка.

Такой сравнительный анализ полезен еще и потому, что не всег­ да выбранный способ сварки, выгодный по своему локальному уров­ ню механизации и производительности, оказывается эффективным с точки зрения комплексной механизации и автоматизации произ­ водства. Например, если для применения контактной точечной свар­ ки в производстве изделий из горячекатаной листовой стали при­ ходится вводить на заготовительном участке добавочные операции по очистке свариваемых поверхностей от окалины, то становится сомнительной целесообразность такого способа сварки, несмотря на его высокую производительность. Возможно, что в данном слу­ чае была бы эффективнее автоматическая дуговая сварка сплошным, прерывистым или электрозаклепочным швом.

Очень выгодная на первый взгляд дуговая сварка в среде угле­ кислого газа на токах 350—450 а требует, однако, дополнительных трудозатрат, а возможно и специального механизма для очистки

имущества и недостатки рассматриваемых способов по их основным

54

эксплуатационным и техническим показателям и характеристикам:, производительности, качеству сварки, уровню механизации, об­ ласти применения, возможности комплексной автоматизации сва­ рочного процесса и всего производства в целом и др.

О б л а с т ь п р и м е н е н и я зависит от типа производства (единичного, серийного или массового), типа сварных соединений (стыковых, нахлесточных, угловых и др.), свариваемых материалов и их толщин (стали, цветных металлов и т. д.), отраслей промышлен­ ности и строительства (тяжелого машиностроения, электронной промышленности, автомобилестроения и др.), допустимого простран­ ственного положения швов при сварке (горизонтального, вертикаль­ ного, в нижнем положении) и т. д.

В приведенном ниже кратком обзоре нельзя дать исчерпывающий анализ и точные рекомендации по выбору способа и тем более режи­ ма сварки. Настоящий обзор и сравнительная оценка способов свар­ ки служат в основном для предварительного выбора технологических схем механизированной сварки и сварочного производства в целом.

§7. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ

ИАВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ

СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА ПОД ФЛЮСОМ

При автоматической электродуговой сварке (рис. 5, а) все опе­ рации по возбуждению и поддержанию дугового разряда выполняют­ ся сварочной головкой 1, которая непрерывно подает в зону дуги сварочную проволоку 3 по мере ее плавления. Перемещение дуги по шву осуществляется самоходной сварочной тележкой 2 или любым другим механизмом в зависимости от того, движется дуга относитель­ но неподвижного свариваемого изделия или, наоборот, изделие перемещается относительно неподвижной сварочной головки. При сварке круговых швов механизм сварочного движения обычно пред­ ставляет собой приводной вращатель того или иного типа, напри­ мер, манипулятор с вращающейся планшайбой, роликовый стенд (для автосварки цилиндрических сосудов), центровой вращатель, карусельно-сварочный станок и т. д.

Таким образом, при автоматической сварке, в отличие от руч­ ной, оба рабочих движения ■— подача электрода в зону дуги и его перемещение по шву — механизированы.

Рабочий, обслуживающий такую автосварочную установку (авто­ сварщик), не принимает непосредственного участия в образовании шва, но управляет процессом сварки при помощи вспомогательных

55

устройств —■пульта управления, корректоров и т. д. Кроме того,

•если процесс не автоматизирован комплексно, то рабочий выполня­ ет и многие вспомогательные операции ■— установочные, регулиро­ вочные и пр. (см. § 1). Следовательно, автоматическая сварка не является полностью автоматизированным процессом, а лишь ме­ ханизированным. Однако термин «автоматическая (и полуавтомати­

ческая) сварка» прочно укоренился в отечественной и иностранной

.литературе и, несмотря на его условность, является общепри­ знанным.

При сварке под флюсом сварочная дуга и сварочная ванна за­ щищены от воздействия окружающего воздуха слоем порошко­ образного флюса толщиной 30—50 мм и пленкой шлака, образую­ щегося при расплавлении части флюса, примыкающей к зоне дуги. Благодаря фшюсовой защите, дуга невидима и горит между электро­ дом и основным металлом в шлаковом пузыре, заполненном парами и газами, выделяемыми в столбе дуги. Расплавленный флюс (шлак) всплывает на поверхность сварочной ванны и при остывании обра­ зует шлаковую корку, легко отделяющуюся от шва.

бб

Подача (засыпка) флюса на шов обычно производится со значи­ тельным избытком и его нерасплавленная часть после затвердева­ ния шва и шлаковой корки удаляется (отсасывается) для повторно­ го использования. При автоматической сварке операции подачи и уборки флюса осуществляются при помощи специальной флюсовой аппаратуры с пневмоотсасывающим устройством.

Основным методом автоматической сварки под флюсом является сварка одним электродом, когда в зону дуги подается одна свароч­ ная проволока или электродная лента. Однако для повышения про­ изводительности процесса применяют сварку двумя и более элект­ родами, т. е. так называемую многоэлектродную или многодуговуюсварку. При многоэлектродной сварке все электроды подсоединены к одному полюсу источника питания, при многодуговой — каждый из электродов подсоединен к отдельному источнику питания и все они изолированы друг от друга.

Все методы электродуговой сварки можно отнести к двум раз­ новидностям: сварка в общую ванну, когда расплавленный всеми дугами металл образует единую ванну, кристаллизующуюся как одно целое; сварка в раздельные ванны или сварка раздвинутыми дугами. В последнем случае каждая дуга образует свою ванну » последующая дуга (задняя) расплавляет уже закристаллизовавшу­ юся верхнюю часть шва, сваренного передней дугой.

Многоэлектродная сварка ведется только в одну общую ванну.

Многоэлектродную и многодуговую сварку нельзя смешивать сосваркой несколькими сварочными головками одновременно на раз­ ных участках шва, когда сварка ведется в раздельные (независимые)* ванны, удаленные друг от друга.

Преимущества автоматической сварки под флюсом заключаются в следующем: 1) по сравнению с известными способами сварки плав­ лением самая высокая производительность, превышающая ручную, сварку в 4—6 раз при однодуговом процессе и в 15—20 раз при мно­ годуговом процессе, например, при сварке продольных швов труб;

2)высокое качество и хороший внешний (товарный) вид сварных соединений;

3)малый удельный расход электродного металла и электроэнер­ гии вследствие меньшего (по сравнению с ручной сваркой) сечения шва по наплавленному металлу (в тепловозостроении на 25%), а также уменьшения потерь на угар, разбрызгивание и огарки;

4)высокий уровень локальной механизации сварочного процесса

ивозможность комплексной его автоматизации;

5)улучшение условий труда, так как отпадает необходимость в- защите глаз и лица сварщика от действия дуги.

Недостатки:

67

1)невозможность сваривать швы или производить наплавку в ■вертикальном или наклонном положении (можно только в горизон­ тальном);

2)невозможность (или нецелесообразность) сварки швов мало­ го калибра, менее 3 лш;

3)сложность и громоздкость сварочного оборудования по

■сравнению с ручной и полуавтоматической сваркой и, как след­ ствие, меньшая маневренность и мобильность;

4)необходимость более тщательной (по сравнению с ручной свар­ кой) подготовки кромок и более точной сборки деталей под сварку;

5)затруднен контроль за направлением дуги по шву из-за неви­

димости дуги (если отсутствует система автоматического направле-

•ния дуги по шву); 6) невозможность сварки стыковых швов на весу, т. е. без под-

.кладки или предварительной подварки корня шва; 7) загрязнение воздуха флюсовой пылью. Области рационального применения:

1.Почти все отрасли металлообрабатывающей промышленности, т. е. кроме производства изделий из металла очень малой толщи­ ны с малокалиберными швами.

2.По типу производства — от мелкосерийного до массового.

3.По типу свариваемых металлов — главным образом малоугле­ родистые стали толщиной от 3 до 100 мм.

4.Сварка прямолинейных швов, стыковых и угловых калибром 5— 50 мм протяженностью от 0,8 м и более со свободным входом и выходом сварочной головки для начала и конца шва; сварка коль­

цевых швов (в том числе многослойных) при толщинах до 100—■

120мм.

5.Наплавочные работы, в том числе широкослойная наплавка ленточным электродом или гребенкой электродов или несколькими

•головками одновременно.

6. В перспективе — высокопроизводительная сварка ленточным электродом.

ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА ПОД ФЛЮСОМ

Этот способ сварки (рис. 5, б) отличается от автоматической тем,

•что в нем механизировано лишь одно рабочее движение — подача сварочной проволоки в зону дуги, а перемещение дуги по шву про­ изводится вручную. Подача проволоки осуществляется при помощи специального подающего механизма с электроприводом, позволяю-

•щим регулировать скорость подачи. Манипуляции дугой для под­

58