Назад: 4.4.1. Технологические
схемы
4.4.2. Схема
совмещения операций
Примером реализации первой технологической схемы
является установка для сварки тавровых балок, получившая широкое распространение
в судостроении (рис.4.8). С помощью крана или вручную в установку закладывают
заготовки стенки и полки. Их взаимная ориентация осуществляется системой
роликов 1, 2. Устранение зазора между полкой и стенкой и привод продольного
перемещения балки производится с помощью роликов 3, 4. Концы балки
поддерживаются регулируемыми опорами 5, которые перемещаются вдоль сварочной
установки вместе с балкой. Высота 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 расположение полки в месте сварки. Благодаря возможности
корректировать высоту стоек 5 установка позволяет сваривать криволинейные
балки. Сварка поясных швов осуществляется двумя автоматами одновременно с двух
сторон. Существующие установки, позволяют сваривать балки длиной не менее
Рис.4.8. Станок-автомат для сварки тавровых балок
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 Automatic [18]. Она обеспечивает высокопроизводительное автоматическое
изготовление сварных балок для судостроения и других отраслей промышленности.
На подающем конвейере происходит
автоматическое центрирование заготовок стенки и полок. Установка включает
встроенное устройство для исправления деформаций изгиба с индуктивным нагревом,
что исключает дополнительные затраты времени на отдельную операцию правки балки
после ее сварки.
До и после сварочной машины располагаются
различное оборудование 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
вспомогательным оборудованием.
· Входной конвейер с возможностью
регулирования положения 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
оборудование могло эффективно работать в условиях автоматизированного
производства, оно должно быть гибким. Для этого очень важно, чтобы все
устройства и установки системы были интегрированы в централизованную
компьютерную систему.
Точность подающего конвейера напрямую
влияет на качество и точность готовой балки. Балка поддерживается и подается
через сварочную машину в точно ориентированном положении с помощью
горизонтальных и вертикальных роликов входного конвейера (рис.4.9).
Рис.4.9. Входной (подающий)
конвейер
Подъемное устройство (секция) подающего
конвейера располагает заготовку стенку балки точно посредине заготовки полки и
в таком положении подает их к сварочной машине. Далее стенка с полкой проходят
комплект первых вертикальных подающих валков и останавливаются. Измеряется реальная
ширина полки, и эти данные передаются в систему управления сварочной машины.
Автоматическое центрирующее устройство
располагает стенку балки всегда посредине полки, даже в том случае, когда
ширина полки изменяется по ее длине.
Перед поступлением в сварочную машину
(рис.4.10), во время прохождения заготовки балки через три пары центрирующих
валков, осуществляется окончательное продольное центрирование заготовки балки.
Скорость подающего конвейера синхронизирована со скоростью сварки балки сварочной
машиной, контролируется системой управления машины.
Рис.4.10. Машина для сварки
балок таврового профиля
Все предварительно выбранные параметры для
машины, например, размеры балки и соответствующие сварочные параметры, вводятся
оператором или вводятся из базы данных системы планирования производства.
Поэтому имеется возможность сваривать тавровые балки различного размера без
остановки действующего производства.
Балка сваривается без предварительной
прихватки стенки с полкой.
Сварка начинается и заканчивается за
Все внешние устройства соединены с блоком
управления. Блок управления имеет возможность связываться через модем с
внешними удаленными системами проверки и управления, что позволяет использовать
различные программы и пользоваться внешней помощью при диагностике и обслуживании
блока управления.
Блок управления оборудован также встроенной
системой мониторинга качества. Осуществляется постоянный мониторинг таких
параметров, как осевое положение, скорость сварки, отклонения 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
необходимости пополнения флюса или проволоки подается предупредительный сигнал.
Важным новшеством является возможность
выпуска прямых балок таврового сечения с высокой степенью точности и
повторяемости без необходимости проведения «послесварочной» процедуры правки.
Исправление сварочных деформаций изгиба, неизбежно появляющихся вследствие
того, что швы смещены относительно центра тяжести сечения балки, осуществляется
в процессе ее сварки, что исключает необходимость ручной правки.
Для устранения остаточных деформаций
использован один из методов термической правки – метод наложения "ложного
валика". Одновременно с выполнением сварки с помощью индуктора нагревают
узкую полосу металла в верхней части балки, аналогично тому, как это делают при
использовании 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
потери на нагрев окружающего воздуха.
· Отсутствие токсичных газов.
· Возможность контроля и автоматического
(программируемого) 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 образования
подрезов и магнитное дутье дуги. Применение нескольких проволок позволяет
удлинить участок введения тепла, что обеспечивает возможность увеличения
скорости сварки без образования подрезов. Лучшим способом исключить или
уменьшить дутье дуги является сварка тандемом.
В машине используется сварка под флюсом
двумя парами сварочных головок, расположенных по обеим сторонам стенки балки
(рис.4.11,а).
Рис.4.11. Расположение сварочных
головок постоянного и переменного тока
в
машине для сварки балок таврового профиля – а; установка для сварки поясных
швов с транспортирующим рольгангом – б
Одна из головок производит сварку на
постоянном токе, другая – на переменном. Головка постоянного тока является
ведущей; головка переменного тока – ведомой. Расстояние между проволоками –
При такой технике легко достигается
скорость сварки, равная 1 м/мин.
Каждая сварочная головка точно
устанавливается в нужном пространственном положении при помощи суппортов со
шкалами. Бобины с проволокой (масса –
Для качественной высокоскоростной сварки
большое значение имеет чистота поверхности свариваемых заготовок балки. Они не
должны иметь окалины и ржавчины. Для очистки применяют шлифовку или дробеструйную
обработку.
Машина для сварки балок IT-100 Automatic за счет высокой степени автоматизации
одновременно увеличивает производительность и улучшает качество продукции.
На рис.4.11,б показан вариант сварки
двутавровых балок двумя сварочными автоматами с перемещением балки относительно
сварочных автоматов. Для приварки второго пояса балку необходимо повернуть на
180° и установить в исходную позицию.