Технологических процессов сварки
На этапе эскизного проектирования технологического процесса сварки выявляют принципиальную возможность обеспечения заданных служебных свойств сварной конструкции при различных вариантах конструктивного оформления и оценивают их технологическую целесообразность.
Генеральное конструктивное оформление обычно определяется предшествующим опытом создания конструкции данного типа. Напротив, выбор формы и размеров отдельных элементов определяется параметрами и особенностями конкретной проектируемой конструкции. При проектировании этих элементов одновременно с выбором материала и метода получения заготовок конструктор назначает расположение сварных соединений, их тип и способ сварки. Таким образом, основные вопросы технологичности сварных конструкций решаются уже на первом этапе проектирования путем умелого использования больших возможностей компоновки из отдельных элементов и применения наиболее прогрессивных приемов изготовления с помощью сварки.
Технолог не в состоянии эффективно использовать передовую технологию там, где конструкция разработана без учета технологичности. Поэтому на всех стадиях проектирования сварной конструкции и при отработке технологичности конструктивных решений участие технологов-сварщиков обеспечивается как через технологические отделы конструкторских бюро, так и путем согласования с отделом главного сварщика.
|
|
|
На стадии технического проекта конструкции всех основных узлов и наиболее трудоемких деталей обычно разрабатывают в нескольких вариантах, которые затем сравнивают по их технологичности и надежности в эксплуатации. В случае необходимости производят расчеты трудоемкости изготовления, металлоемкости и других показателей. Не всегда удается изыскать вариант, существенно превосходящий все другие; тогда выбор производят на основании того показателя, который в данном случае является решающим.
На этапе рабочего проектирования производят детальную технологическую проработку принятого варианта конструкции. В первую очередь прорабатывают чертежи и технические условия на крупные детали, в особенности на поставляемые извне, затем
прорабатывают чертежи всех основных узлов и деталей и технические условия на их изготовление, сборку, монтаж и испытания. Рабочие чертежи направляют в отдел главного сварщика, где при разработке рабочей технологии спроектированной конструкции
выявляют недостатки, связанные в основном с выбором материалов (по их свариваемости), с видом заготовок, размеров швов, с характером подготовки кромок, припусков на механическую обработку, допусков формы и размеров, методов контрольных операций. Необходимые изменения по согласованию с конструктором вносят в чертежи и технологическую документацию до запуска конструкции в производство. В ряде случаев при создании принципиально новых типов сварных конструкций, а также при освоении новых материалов или сварочных процессов к решению наиболее сложных вопросов привлекают научно-исследовательские организации.
|
|
|
На стадии проектирования работа по улучшению технологичности обычно проводится по следующим трем направлениям.
Экономия металла. Поиск наилучших конструктивных форм, возможно более точный учет характера и значений действующих нагрузок, применение уточненных методов расчета позволяют конструктору экономить металл, устраняя излишний запас прочности и уменьшая массу слабо участвующего в работе металла. Целесообразно вместо пространственных решетчатых конструкций использовать оболочковые; удовлетворять требованиям высокой жесткости, применяя гнутые или гофрированные тонколистовые, а также сотовые элементы; при работе конструкции на продольную устойчивость использовать трубчатые элементы.
Выбор металла открывает большие возможности снижения массы конструкции. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании прочных и высокопрочных сталей, а также сплавов с высокой удельной прочностью (алюминиевых, титановых). Снижению массы конструкции способствует применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных, а также использование термообработки. Однако повышение прочности металла нередко сопровождается ухудшением его свариваемости или снижением сопротивления разрушению, поэтому экономия металла за счет повышения его прочности целесообразна только при учете всех этих факторов. Большие перспективы имеет применение композиционных материалов, например двухслойных сталей.
|
|
|
Снижение трудоемкости изготовления. Важным является выбор размеров и методов получения деталей, а также приемов их сварки. При проработке конструктивной схемы и ориентировочном подсчете размеров сечений еще не имеет существенного значения, будет ли конструкция монолитной или сварной. Вопросы, непосредственно связанные со сваркой, возникают при членении изделия на отдельные заготовки. Намечая расположение сварных соединений, проектировщик не только задает форму и размеры отдельных заготовок, но и в значительной степени предопределяет решение ряда таких конструктивных и технологических вопросов, как методы получения заготовок, типы соединений, приемы сварки и др. Поэтому выбор варианта расчленения весьма важен с точки зрения его влияния на технологичность конструкции.
|
|
|
При проектировании уникальных конструкций большого размера и массы членение нередко является единственно возможным решением задачи, так как изготовить такие изделия целиком не позволяет недостаточная мощность существующего оборудования. При членении сложных деталей желательно сочетать простоту форм отдельных заготовок с рациональным расположением сварных соединений. Так, например, цельнолитую сложную стальную отливку большого размера приходится формовать в полу цеха с большими затратами ручного труда. Переход к сварному варианту из небольших простых литых заготовок позволяет применить машинную формовку и значительно сократить трудоемкость.
Нередко условия нагружения различных частей сварной конструкции различаются весьма заметно. В этом случае целесообразно выбирать материалы и методы получения деталей с учетом различия требований к механическим свойствам отдельных частей.
При выборе метода сварки конструктор, учитывая свариваемость металла деталей, должен назначить тип соединения и обеспечить удобство выполнения сборочно-сварочных операций. Доставка крупных сварных конструкций целиком к месту эксплуатации
нередко оказывается нецелесообразной или невозможной. В этом случае часть сварочных операций выполняют при монтаже. Подход к выбору способа сварки и конструктивному оформлению соединений для заводской и монтажной сварки может быть различным. Поэтому размеры элементов и места расположения монтажных швов назначают одновременно с выбором способа сварки. Выбор метода сварки обычно включает назначение типа сварного соединения, приемов его выполнения и применения присадочного металла, а также термообработки (если это необходимо). Эти данные предопределяют механические свойства сварного соединения и значения допускаемого напряжения, что необходимо для расчетов на прочность.
На стадии рабочего проектирования конструктивное оформление сварных соединений прорабатывают более детально. На чертежах указывают характер обработки кромок, допуски на размер с учетом припусков на последующую механическую обработку узла или изделия.
Вопросы точности и стабильности размеров конструкции не исчерпываются выбором способа сварки. Существенными являются учет сварочных деформаций и напряжений, а также назначение технологических мероприятий по их предотвращению и устранению. Эти вопросы решают на стадии рабочего проектирования как с целью обоснования значений допусков и припусков, так и с точки зрения целесообразности проведения термообработки. Многие весьма ответственные изделия вполне надежно работают после сварки без какой-либо термической обработки. В то же время применение термообработки нередко заметно улучшает механические свойства и структуру сварных соединений, способствует повышению их работоспособности. Неоправданное назначение операции термообработки может существенно увеличить трудоемкость изготовления изделий, в особенности в условиях серийного производства. Вопрос, проводить ли послесварочную термообработку или отказаться от нее, решают, принимая во внимание химический состав металла, метод сварки, марку просадочного материала, конструктивное оформление соединений и узлов, требования к механическим свойствам, условия эксплуатации и др.
Экономия времени. Наибольшая экономия времени достигается в процессе непрерывного поточного автоматизированного производства в условиях крупносерийного и массового выпуска продукции, когда все операции согласованы во времени и выполняются механизмами. Однако доля сварных конструкций, изготовляемых в условиях крупносерийного и массового производства, относительно невелика (кузова автомобилей, приборы, трубы). Основными являются серийное и мелкосерийное производство с часто меняющейся номенклатурой, но здесь традиционные методы механизации и автоматизации малоэффективны, особенно при выполнении операций сборки и сварки. Более перспективна автоматизация сварочного производства благодаря использованию современных промышленных роботов.
Под механизацией производственного процесса понимают замену ручного труда работой машин. При автоматизированном процессе обслуживающий персонал выполняет лишь функции наладки и наблюдения за работой приборов и систем управления. Систему управления составляют механизмы и средства связи, обеспечивающие точное и согласованное во времени взаимодействие рабочих и вспомогательных агрегатов и устройств.
В области сварочного производства трудовые затраты собственно на сварочные работы обычно не превышают 30%. Большой объем занимают заготовительные, сборочные и вспомогательные, особенно транспортные, операции. Следовательно, повышение производительности только сварочных работ не может дать существенного эффекта. Отсюда вытекает необходимость комплексной механизации и автоматизации сварочного производства, охватывающей не только основные (заготовительные, сборочные, сварочные, отделочные), но и вспомогательные (транспортные, контрольные и др.) операции.
Разработка технологии имеет целью обеспечить оптимальные условия выполнения каждой отдельной операции и всего процесса в целом. Так как для разных типов сварных конструкций представления об оптимальности технологического процесса могут сильно отличаться, то соображения о рациональном построении процесса изготовления будут подробно рассматриваться в главах, посвященных изготовлению типовых сварных конструкций. Однако требование экономии живого труда является общим.
Совершенствование производства сварных конструкций требует не только наличия механизмов, способных осуществлять все необходимые операции технологического процесса, но и рациональной их компоновки. При этом требования, как к механизмам, так и к их компоновке определяются характером производства. Так, для серийного и мелкосерийного производств требуются универсальные устройства, пригодные для работы в широком диапазоне типоразмеров заготовок и изделий. Для крупносерийного и массового производства используют более производительное специализированное оборудование в составе поточных, автоматических и роторных линий конкретного целевого назначения. Создание линий со специализированным оборудованием требует больших затрат на проектирование, изготовление и монтаж, тогда как в случае смены выпускаемой модели изделия эти линии переналадке обычно не поддаются. Более целесообразны перелаживаемые гибкие автоматизированные производственные системы (ГАПС).
Гибкой производственной системой можно назвать систему, состоящую из универсального станка и квалифицированного рабочего. Противоположностью ей является жесткая система. состоящая из специализированного однопозиционного станка и рабочего-оператора низкой квалификации. Универсальность промышленных роботов дает возможность автоматизировать практически любые операции, выполняемые человеком, а быстрота смены программы позволяет обеспечить ту же гибкость, которой обладает производство, обслуживаемое человеком.
Замена специализированного оборудования роботами уже позволила создать сварочные автоматические линии и робототехнические комплексы, способные в условиях крупносерийного производства одновременно выпускать несколько модификаций изделия. Для серийного и мелкосерийного производств создание подобных ГАПС на основе использования робототехники еще впереди.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 296; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!