Механизация сборочно-сварочных работ

В комплексе мероприятий по профилактике производственного травматизма при сварке наряду с правильном организацией работ главное место занимают мероприятия по автоматизации и механизации основных сварочных процессов. Для механизации сборки вместе с применением универсальных сборочных приспособлений для прихватки деталей широкое применение получают специальные сборочные механизмы с механическими, пневматическими и гидравлическими устройствами. Для механизации ручной сварки в зависимости от типа производства и размеров изделия все большее применение получают поворотные ручные и приводные механизмы, обеспечивающие поворот и наклон изделия в одной плоскости или в нескольких плоскостях. Для механизации установки изделий под автоматическую сварку продольных швов находят применение ручные и приводные поворотные механизмы.

При современной организации сварочных работ в серийном производстве использование приспособлений обязательно. Сборка и сварка без приспособлений допускается только в отдельных случаях, когда идет небольшая партия детален и конструировать и изготовлять специальные зажимные приспособления нецелесообразно.

Для сборки и сварки используют опорные плиты, сборочно-сварочные стенды, стяжки и распоры, поворотные приспособления, кантователи, позиционеры, кондукторы. Плиты для сборки изготовляют из чугуна с пазами для закладки болтов, закрепляющих изделия, и отверстиями для установки упоров. Постоянные сборочно-сварочные стенды делают из двутавровых балок, швеллеров пли рельсов с продольными пазами для крепящих болтов.

В последнее время широкое распространение получают быстродействующие зажимные устройства: пневматические, электромагнитные и гидравлические. Для их включения в действие достаточно повернуть кран, рычаг или нажать кнопку. Стяжки и распоры применяют Для стягивания между собой листов или распора их изнутри, например, при сварке цилиндрических обечаек. Поворотные приспособления удобны для сварки кольцевых швов, приварки днищ, сварки валов. Изделие вращается на роликах или в центрах станка. При помощи кантователей поворачивают свариваемые конструкции в сборе на опорных роликах, что позволяет вести сварку всех швов в нижнем, т. е. наиболее удобном положении.

Манипуляторы применяют в качестве универсальных поворотных приспособлений при сварке различных машиностроительных конструкций. Наибольшее распространение получили карусельные и консольные манипуляторы. Планшайба манипулятора может поворачиваться в пределах 180—360^o с помощью электродвигателей.

Позиционеры отличаются от манипуляторов тем, что не имеют переменной регулируемой скорости вращения планшайбы и поэтому не могут применяться для вращения изделия при автоматической сварке кольцевых швов. Позиционеры служат для поворота и установки изделия в наиболее удобное для сварки положение.

Кондукторы обычно состоят из рамы-каркаса с расположенными на нем упорами и зажимами для закрепления деталей. При помощи кондукторов устанавливают взаимное расположение частей изделия; они ускоряют сборку и повышают ее точность, а также уменьшают коробление деталек при сварке.

Сборочно-сварочные стенды, манипуляторы, сборочные станки и различные приспособления для выполнения сварочных работ в цеховых и монтажных условиях являются необходимым звеном любого сварочного производства. Сварочные посты, участки, цехи должны быть обеспечены кроме сборочно-сварочных приспособлений подъемными устройствами. Так, например, при массе изделий более 30 кг, а на тех участках, где сварка изделий ведется систематически, при массе изделий более 20 кг, их установка на стол сварщика или на сварочный станок либо в приспособление для сварки, а также съем изделий должны производиться С помощью подъемных устройств: ручной или электрической тали, пневматического подъемника, мостового крана, катучей балки и т. п. При подъеме грузов категорически запрещается кому-либо находиться под грузом и в зоне его возможного падения. Все подъемные механизмы должны систематически проверяться службой главного механика предприятия.

Современное машиностроение с массовым выпуском продукции требует максимальной механизации всех операций металлообработки, в том числе и различных процессов сварки. В этом случае устройство специальных сварочных цехов и отделений нецелесообразно. Как правило, различные сварочные операции выполняются в общем потоке производства. Процессы сварки разбиваются на отдельные операции, которые выполняются в заданном темпе на специально заданном для этого оборудовании с максимально возможной степенью механизации сборочно-сварочных работ. На ряде предприятий созданы специальные автоматические сборочно-сварочные линии, в которых все операции выполняют без применения ручного труда. К числу таких производств можно отнести трубосварочные заводы, па которых все процессы заготовки, сборки, калибровки и испытания труб с продольным или спиральным расположением швов полностью механизированы. Широко применяется автоматизация сварочных процессов в автомобилестроении, вагоностроении, судостроении и других отраслях массового производства.

В ряде производств с большим успехом применяются стенды, приспособления и технологические линии, созданные для выполнения сборки и сварки отдельных изделий или сложных узлов. Такие установки позволяют быстро и достаточно точно собирать изделия и производить их сварку. Практика механизации и автоматизации сборочных и сварочных процессов показала, что благодаря их внедрению на предприятиях удалось значительно снизить травматизм, улучшить условия труда к обеспечить безопасность работающих.

Автоматизация сварочных процессов

Необходимость автоматизации сварочных процессов определяется, прежде всего, такими их характерными особенностями, как высокие энергетические параметры, скоротечность отдельных этапов энергетических преобразований и процесса формирования сварного соединения, труднодоступность зоны сварки для непосредственного измерения и контроля, повышенный уровень вредных воздействий на здоровье человека и необходимость оперативной оптимизации сварочных процессов в соответствии с выбранным критерием.

Цель автоматизации сварочных процессов - получение сварных соединений с требуемыми свойствами при наилучших технико-экономических показателях без непосредственного участия человека. Автоматизация сварочных процессов, при которой повышается точность управления и контроля, а также исключается влияние на технологический процесс субъективных факторов (мастерство рабочего, его утомляемость и т. п.), направлена прежде всего на повышение качества сварных соединений и его стабилизацию в пределах партии однотипных изделий. Исключение или сведение к минимуму количества недопустимых дефектов сварных швов снижает потери рабочего времени, энергетических и материальных ресурсов, связанные с исправлением брака.

Автоматизация сварочных процессов сопровождается реальным повышением производительности труда и экономией трудовых ресурсов.

Социальный аспект автоматизации предполагает освобождение человека от непосредственного выполнения сварочных операций и управления сварочным оборудованием прежде всего в условиях вредных, либо опасных для здоровья, а также при выполнении рутинных операций нетворческого характера. Автоматизация сопровождается созданием новых средств производства, которые в свою очередь служат основой разработки и применения прогрессивных технологий сварки.

Непосредственное решение общей задачи автоматизации сварочного производства затруднено многомерностью объектов. Выбор оптимального варианта стратегии управления сварочными процессами определяется типом технологического процесса и основными целями. Аппаратура и системы управления классифицируются по алгоритму управления, который определяет выбор альтернативной цели управления.

20.1 Сварочные флюсы, их классификация, технические требования, предъявляемые к флюсам для автоматической электродуговой и электрошлаковой сварки и наплавки. Технологические схемы их производства.

Основным назначением флюсов, применяющихся при полуавтоматической и автоматической сварке, является защита расплавленного металла от вредных воздействий кислорода и азота воздуха. Флюсы представляют собой сыпучий материал с различной степенью зернистости и различным составом. Состав и зернистость флюса оказывают существенное влияние на устойчивость процесса сварки и качество сварного соединения. Образующаяся на поверхности металла шва шлаковая корка должна легко отделяться. Особенно существенное значение отделение шлаковой корки имеет для сварки многослойных стыковых и валиковых швов. Наряду с этим при сварке под флюсом необходимо допускать как можно меньшее выделение вредных газов. Слой флюса, находящийся в зоне сварки, должен быть достаточным для обеспечения хорошей защиты. При сварке стали на обычных режимах толщина слоя флюса должна быть не менее 40 мм. Недостаточная толщина флюса — одна из причин образования пор в наплавленном металле из-за проникновения в зону горения дуги кислорода и азота воздуха.

К флюсу предъявляют следующие требования: флюс должен хорошо удалять образовавшиеся при сварке окислы; плавиться раньше, чем свариваемый металл; хорошо растекаться по шву, чтобы прикрыть собой сварочную ванну; не должен оказывать вредного действия на металл шва; должен хорошо отделяться от шва после сварки; составляющие флюса должны быть простыми и недефицитными.

При изготовлении флюсов используются следующие вещества: бура, борная кислота, окислы или соли натрия, калия, бария, фтора, лития и др. Состав флюсов выбирают в зависимости от состава и свойств свариваемого металла. Борная кислота и ее соединения являются наиболее распространенными флюсами при сварке и пайке меди и ее сплавов. При газовой сварке чугуна в качестве флюсов берут чаще всего окислы или соли натрия — едкий натрий, углекислый натрий и др.

Флюсы делят на неплавящиеся, керамические и плавильные.

Керамические флюсы.
Сухие компоненты шихты замешиваются в жидком стекле. Полученную массу измельчают путем продавливания. Потом прокаливают, просеивают для получения частиц определенного размера.
Частицы сухой смеси могут быть скреплены за счет спекания. Происходит это при повышенных температурах без расплавления. Затем гранулируют до необходимого размера. Керамические флюсы имеют и свои недостатки: малая прочность, вследствие чего в процессе транспортировки или эксплуатации меняют свою грануляцию.

Не плавильные флюсы приготавливаются в виде механической смеси. Наиболее распространенны керамические флюсы. По составу близки к составу основного покрытия.
Легирование металла флюсом достигается путем введения в их состав ферросплавов.
Сочетание легирующих элементов может быть различно, а это позволяет получать практически любой состав металла шва.

Чтобы определить, как изменились свойства шва, надо замерить твердость в различных местах.

Плавильные флюсы.

Сплавы оксидов и солей металлов. Процесс их изготовления включает следующие стадии:

1. Расчет и подготовка шихты.
2. Выплавка флюса.
3. Грануляция.
4. Сушка, если использовалась мокрая грануляция.
5. Просеивание.

Предварительно измельченные части флюса загружают в дуговые или плавильные печи. После расплавления и выдержки до окончания реакции при температуре 1400 C флюс выпускают из печи.

При сухой грануляции флюс выливается в металлические формы. После остывания отливка дробится, при этом используются валки. Размер частиц 0,1-3 мм. Затем флюсы просеивают.

Сухая грануляция применяется для гигроскопических флюсов, содержащих большое количество фтористых и хромистых солей.

Преимущество этих флюсов в том, что они могут быть использованы несколько раз.

Используют для сварки алюминиевых и титановых сплавов.

Мокрый способ грануляции: расплавленный флюс выпускается из печи достаточно тонкой струей и попадает в емкость с проточной водой. В ряде случаев используют дополнительную струю воды.
Далее идет просеивание.

Получают различную грануляцию. Флюс сушат при температуре 250-300 C, а после дробят, если возникает необходимость. После этого просеивают.

Флюс представляет из себя неровные зерна светло-серого, красно-бурого и коричневого цвета.

Транспортируют в герметичной таре, полиэтиленовых мешках, бочках.

Плавильный флюс не может содержать легирующих элементов в чистом виде, так как они окисляются в процессе изготовления. Поэтому легирование происходит путем восстановления окислов флюсов.

Различают стекловидный и пемзовидный характер зерна.
Строение зерна зависит от состава расплава флюса, степени его перегрева.
В зависимости от этого, флюс может получаться плотным, прозрачным, пористым, рыхлым.
Следует учитывать, что пемзовидный флюс при том же химическом составе, имеет в полтора-два раза меньший вес, чем стекловидный.

Данные флюсы хуже защищают металл от воздействия воздуха, но обеспечивают хорошее формирование шва при больших плотностях тока и скоростях сварки.

Буквы в обозначениях флюсов:
М – мелкий
С – стекловидный
П – пемзовидный
СП – смешанный