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

ма, установленного в конце потока. При этом возврат тележек про­ изводится так же, как и спутников (см. п. 10).

5. Транспортная система, в которой тяговым органом служит само свариваемое изделие в виде стальной ленты, проволок или длинных прутков, из которых свариваются соответственно трубы, панельные радиаторы, арматурные сетки и пр. Характерной осо­ бенностью большинства таких систем является наличие в них вал­ кового привода, одноили многоклетевого.

Примеры рационального использования различных транспорт­ ных систем в механизированных и автоматических линиях и общие рекомендации по их применению приведены в § 21 и 22.

12. К о м п о н о в к а л и н и й . Существуют два способа компоновки механизированных и автоматических линий: 1) из су­ ществующих серийных машин или из имеющегося в парке оборудо­ вания с частичной их реконструкцией; 2) из специально сконструи­ рованных машин, в том числе агрегатных.

Первый способ обычно применяется при построении линий, осу­ ществляемых в порядке реконструкции действующего производства. Казалось бы выгоднее строить механизированные и автоматические линии из серийных, стандартных машин и аппаратов, приспосаб­ ливая к ним только транспортные устройства и проводя их частич­ ную реконструкцию. Однако практика показала, что большинство таких линий пока не дает удовлетворительных результатов. В сва­ рочном производстве почти все надежно действующие в настоящее время механизированные и особенно автоматические линии созданы на основе специально сконструированных машин и сборочно-сва­ рочных агрегатов. Примеры таких машин и комплексных агрегатов приведены в § 15—22.

Компоновка сборочно-сварочных линий и типы устанавливае­ мого на них оборудования в значительной мере определяются тем обстоятельством, что эти линии в подавляющем большинстве узко специализируются для выпуска изделий одного типа или типораз­ мера. В связи с этим механизированные и автоматические линии сварочного производства, как правило, компонуются из специали­ зированного, нестандартного оборудования.

Механизированные линии VIII класса могут компоноваться из специализированных сварочных станков и машин IV класса или сбо­ рочно-сварочных машин VI класса с добавлением транспортных устройств.

Автоматические линии IX класса компонуются из машин и стан­ ков пятого и седьмого классов (см. § 17 и 19) либо конструируются как единая комплексная машина, специализированная для изго­ товления изделий одного типоразмера.

358

§ 21. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫЕ ЛИНИИ VIII КЛАССА

Современные сборочно-сварочные линии охватывают обширный комплекс технологических операций, который включает в себя не только обязательные сварочные и сборочные операции, но и ряд смежных операций, не связанных непосредственно со сваркой, в частности заготовительные операции (рихтовку, резку, формовку, очистку и др.), отделочные (зачистку швов, покраску и др.), конт­ рольные и сдаточные операции и межоперационный транспорт.

Рассмотрим наиболее характерные и показательные образцы комплексной механизации сварочного производства, реализован­ ной в виде механизированных поточных линий VIII класса в раз­ ных отраслях промышленности: в трубном производстве, в машино-, автомобиле-, вагоностроении и на предприятиях строительной ин­ дустрии.

Из всех существующих в настоящее время сборочно-сварочных линий самой высокой производительностью и самыми высокими по­ казателями уровня механизации сварочных работ обладают линии производства сварных труб — прямошовных, спирально-шовных, плоскосворачиваемых. Это объясняется, во-первых, большими ско­ ростями сварки (до 3 м/мин при дуговой сварке и до 50 м/мин и выше при сварке т. в. ч.); во-вторых, совмещением процесса сварки со сборкой, а иногда и с формовкой трубы (в производстве спирально-шовных труб); в-третьих, высоким коэффициентом ис­ пользования сварочных агрегатов, достигающим 100% при непре­ рывной («бесконечной») сварке труб из рулонной стали.

Сварка прямошовных труб малого диаметра обычно выполняется на автоматических линиях IX класса непрерывного действия.

Сварка труб большого диаметра (529— 1220 мм) выполняется на механизированных и частично автоматизированных линиях VIII класса.

Линия производства прямошовных тр>бдиаметром 426—820 мм. Схема линии и состав ее технологического оборудования приведены на рис. 107. В соответствии с этой схемой все семнадцать технологи­ ческих операций осуществляются последовательным потоком на четырех участках линии: участке подготовки листа 1—5, формовки 6—8, сварки 10—12 и отделки труб 13—17. Линия расчленена на отдельные агрегаты, связанные межоперационными буферными складами-накопителями, следовательно, линия оборудована тран­ спортной системой с гибкими связями.

Некоторые агрегаты работают при непрерывном движении обраба­ тываемого изделия, в частности сварочные станы 10 и 12, кромко­ строгальный 3, стан для форзагиба кромок 6. Другие агрегаты

359 •

работают и выполняют технологические операции при неподвижном положении изделия, например, прессы для формовки труб 7 и 8, трубообрезной станок 13, экспандер 15 и др.

Отличительной особенностью агрегатов первой группы является совмещение транспортного движения с технологическим при свар­ ке, строгании, формовке, что дает существенную экономию времени на этих рабочих местах и сокращает продолжительность цикла.

Второй особенностью рассматриваемой линии является ее раз­ ветвление на тех позициях, где продолжительность операций зна­ чительно превышает заданный ритм потока. Такое разветвление на несколько параллельных потоков (и агрегатов) произведено на сварочных позициях линии, где рядом установлены три стана на­ ружной сварки труб (на позиции 10) и пять станов внутренней свар­ ки (на позиции 12).

Производительность этих станов соответственно в три и в пять раз меньше производительности других агрегатов, установленных на неразветвленных участках линии.

Третьей особенностью линии являются специальные многоду­ говые сварочные автоматы, обладающие весьма высокой произво­ дительностью. Они работают на скоростях до 3,5 м/мин при токе до 3000 а, что для дуговой сварки под флюсом является почти пре­ дельным. В производственных условиях выполнение сварки на та­ ких больших скоростях невозможно без высокой степени автомати­ зации сопутствующих операций и, в первую очередь, операции точ­ ного направления электродов по свариваемым кромкам, так как иначе будут неизбежны случаи смещения шва, вызывающие брак трубы. Поэтому установленные в поточной линии трубосварочные станы оборудованы следящими устройствами, обеспечивающими автоматическое направление электродов по шву.

Схема следящего устройства состоит из трех блоков: датчика,

360

усилителя и исполнительного механизма, отклоняющего электрод в нужную сторону. Основной частью следящего устройства являет­ ся датчик, так как от его чувствительности и надежности зависит четкая работа всей схемы.

В Институте электросварки им. Е. О. Патона разработаны две системы датчиков. Один датчик фотоэлектрический; работа его основана на использовании полупроводниковых фотоэлементов,

-+ -+ - + - + -+-Е -Э - + -+ -+ -+ - +•

- +

производства прямошовных труб.

на поверхность которых попадает световой луч, отраженный от светлой, так называемой, опорной линии. Эта линия наносится на поверхность трубы заранее, параллельно одной из свариваемых кромок. В другой системе в качестве следящего элемента использо­ ван индуктивный датчик, представляющий собой Ш-образный маг­ нитный сердечник, в среднем стержне которого имеется катушка, получающая питание с частотой 3000 гц при напряжении 10 в. На крайних стержнях сердечника, расположенных симметрично по обе стороны стыка, помещены измерительные катушки, вклю­ ченные навстречу друг другу. При симметричном положении дат­ чика относительно оси стыка система уравновешена. Отклонение датчика в ту или иную сторону от оси стыка приводит к изменению плотности вихревых токов под крайними стержнями магнитной си­ стемы, вследствие чего в катушках индуктируются различные по величине и фазе э. д. с. и появляется результирующая э. д. с., дающая команду корректирующему механизму на перемещение го­ ловки, а следовательно, и на перемещение связанного с ней датчика в симметричное относительно оси стыка положение.

Возникающая в фотоэлектрическом или индуктивном датчике э. д. с. поступает во второй элемент следящей системы, где, усили­ ваясь по величине и мощности, подается к обмотке управления электромашинного усилителя (ЭМУ). Усилитель является источ­ ником питания двигателя исполнительного механизма, который

361

перемещает сварочную головку в нужном направлении и та­ ким образом восстанавливает симметричное относительно оси шва положение датчика, а следовательно, и сварочной головки.

Следящую систему с индуктивным датчиком можно использовать также при сварке изделий из алюминия, латуни и других металлов.

Технологический процесс производства труб на линии (рис. 107) состоит из следующих комплексных операций: изготовления штрипсов, т. е. плоских листовых заготовок — карт, из которых затем сворачивается труба (7—5); формовки труб, т. е. придания им ци­ линдрической формы (6—8)\ сварки наружных продольных швов (70); сварки внутренних продольных швов (72); калибровки труб с помощью гидравлических экспандеров-расширителей (15); конт­ роля, отделки и сдаточных испытаний.

Сборка и сварка наружных стыковых швов производится на ста­ ционарном валковом стане непрерывного действия, который в про­ цессе сварки обжимает трубу и тем самым плотно прижимает сва­ риваемые кромки одну к другой. Труба при этом движется относи­ тельно сварочных головок с заданной скоростью сварки.

Сварка внутренних швов выполняется не поступательным дви­ жением трубы, как в предыдущем случае, а возвратно-поступатель­ ным, поскольку сварочный автомат вводится внутрь трубы на длин­ ной штанге. Труба движется относительно головки при помощи са­ моходной тележки с ролико-опорами, на которых она уложена.

Все операции на линии производятся в следующем порядке. Со склада металла пакеты листов периодически подаются мостовым краном на стеллажи листоукладчика 7, расположенные по обеим сторонам приемного рольганга. Такое расположение стеллажей позволяет во время разгрузки одного из них укладывать листы на другой. Магниты листоукладчика снимают со стеллажей из стопы по одному листу и опускают его на рольганг, который подает лист в девятивалковую правильную машину 2.

После правки лист поступает в кромкострогальную машину 3, в которой осуществляется двусторонняя строжка кромок листа и снятие фасок под сварной шов. Кромкострогальная машина пред­ ставляет собой ряд последовательно расположенных клетей, снаб­ женных приводными валками, при помощи которых лист удержи­ вается от боковых смещений и транспортируется по линии. В про­ цессе движения листа осуществляется строжка кромок неподвиж­ ными резцовыми головками. Общее число резцов — 48.

Затем на позиции 4 производится поперечная обрезка передне­ го и заднего концов листа универсальными ножницами 4 гильотин­ ного типа. Далее лист поступает в дробеметную установку 5 для очистки обеих продольных кромок листа от окалины и ржавчины на ширине 50—70 мм сверху и снизу.

362

После этого лист поступает на участок формовки трубы. Первой операцией формовки является форзагиб продольных кромок, ко­ торый производится на специальном валковом стане 6 за один про­ ход. Кромки загибают по радиусу, соответствующему радиусу го­ товой трубы. Стан состоит из четырех последовательно располо­ женных клетей: одной подающей с цилиндрическими валками и трех гибочных с профилирующими валками.

Вторая операция — предварительная формовка (холодная штам­ повка) трубы — производится на гидравлическом прессе 7, где лист по всей своей длине приобретает U-образную форму за один ход пуансона. Корытообразная листовая заготовка с загнутыми кром­ ками вводится подающим устройством в пресс до упора, после чего балка пресса с верхним штампом автоматически опускается, осу­ ществляя формовку за один ход, а затем поднимается в исходное положение. При подъеме верхнего штампа сформированная заго­ товка также поднимается вверх с помощью пневматических подъем­ ников с роликами, по которым следующей заготовкой выталки­ вается на подъемный рольганг перед прессом окончательной фор­ мовки.

С этого рольганга U-образную заготовку вводят в мощный гид­ равлический пресс 8 для окончательной формовки трубы в правиль­ ный цилиндр и некоторого ее обжатия (чеканки) в конце хода пуан­ сона. Формовка трубы в этом прессе производится наружными полуцилиндрическими штампами за один ход пуансона. Далее от­ формованная труба поступает на сварочный участок линии, где осуществляется двусторонняя сварка продольного шва трубы.

Начало и конец сварного шва выводят на технологические план­ ки, которые приваривают к трубе перед подачей заготовки в трубо­ сварочный стан. Это позволяет сократить расходный коэффициент металла и вывести со шва трубы на технологическую планку кра­ терные участки, где возможно образование трещин. В последнее время найдены методы заварки кратеров непосредственно на изде­ лии, без технологических планок.

Стан наружной сварки труб (рис. 108) состоит из шести клетей — двух вертикальных с неприводными валками, трех вертикальных с приводными валками и одной сварочной клети, оборудованной сварочным автоматом. Вертикальные клети с приводными валками предназначены для сжатия кромок трубной заготовки и ее пере­ движения в процессе сварки.

В состав стана входит внутренняя оправка специальной конст­ рукции, снабженная распорными роликами и медными башмаками. Эти башмаки, расположенные на гусеничной ленте, плотно прижи­ маются изнутри к трубной заготовке и предотвращают протекание металла из сварочной ванны внутрь трубы.

363