Введение

Известно несколько десятков способов сварки и их разновид­ностей. В одних случаях уже применены самоприспосабливающиеся системы (например, в дуговой, контактной сварке), в других — использована только механизация процесса, в третьих — сварка осуществляется полностью вручную.

Открытие в 1942 г. В.И.Дятловым явления саморегулирования дуги позволило создать и широко использовать простые и надежные сварочные установки с постоянной скоростью подачи электрода.

С 1950 г. создатели сварочного оборудования широко использу­ют методы теории автоматического управления и вычислительную технику.

Большое влияние на развитие и широкое применение при рас­четах статических и динамических режимов сварочных процессов методами теории автоматического регулирования, на проектирование автоматического сварочного оборудования оказали работы ученых: Б.Е.Патона, Ф.А.Аксельрода, Б.Д.Орлова, А.С.Гельмана, В.К.Лебедева, П.Л.Чулошникова, Н.В.Подолы, Ю.А.Паченцева, Д.С.Балковец — в области контактной сварки; Б.Е.Патона, В.К.Лебедева, А.И.Чвертко, Н.С.Львова, Э.М.Эсибяна, В.В.Смирнова и др. — в области электродуговой, шлаковой сварки и наплавки; Ю.Н.Ланкина, В.М.Язовских, В.Я.Беленького, В.В.Башенко, В.Н.Ластовиря, О.К.Назаренко, В.А.Виноградова, В.А.Казакова, В.А.Лаптенка и др. — в области электронно­лучевой сварки; Б. Е. Патона, Г.А.Спыну, В.А.Тимченко, Ф.А.Киселевского — в области роботизации дуговой и контактной сварки.

В 1970-80-е гг. начались работы по оснащению сварочного оборудования следящими системами с электромагнитными и опти­ческими датчиками для автоматической ориентации электрода по линии стыка.

В середине 1980-х гг. М.Л.Лифшицем, Д.Д.Никифоровым и другими учеными были разработаны телевизионные системы для автоматической коррекции положения сварочной ванны относительно свариваемого стыка при электронно-лучевой сварке.

В 1977 г. Гладковым Э.А. был предложен новый мето­дологический подход к анализу процессов в сварочном контуре как единой электрогидродинамической системы источник-дуга-сварочная ванна (в которой сварочная ванна рассматривается в качестве непосредственного объекта регулирования). Это позво­лило в дальнейшем заложить основы проектирования систем управления сварочными процессами с применением ЭВМ, приближться к разработке автоматизированных систем управления сва­рочными процессами.

Значительный вклад в разработку и внедрение автоматизированного сварочного оборудования в 1980 – 90-е и последующие годы внесли сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского института электросварочного оборудования (ВНИИЭСО) в Санкт-Петербурге (ныне Институт сварки России), Института электросварки им. Е.О.Патона (ИЭС) в Киеве, ЦНИИТМАШ в Москве, Ржевского научно-производственного объединения «Электроме­ханика», Научно-исследовательского и конструкторского института монтажной технологии (НИКИМТ) и МГТУ им. Н.Э.Баумана в Москве, НПО «Технотрон» в Чебоксарах, Псковского завода электросварочного оборудования (ПЗЭСО), Симферопольского завода сварочного оборудования («СЭЛМА») и др.

Слово «автоматизация» происходит от греческого слова «автоматос», что означает «самодвижущийся». В современном мире под автоматизацией принято понимать операции производственного процесса, в которых все действия, включая и управление протеканием процесса, происходят без непосредственного участия человека. Человек только налаживает устройства и контролирует их работу.

Современное сварочное оборудование имеет высокую производительность. Сварка токами высокой частоты обеспечивает формирование швов при изготовлении труб со скоростью 50 м/мин. Скорость двух- и трехдуговой сварки под флюсом достигает 200...250 м/ч. Точечные машины для контактной сварки обеспечивают производительность сварки до 350 точек в минуту.

Подлинный прогресс в развитии сварочного производства определяют механизация и автоматизация процесса сварки, особенно при комплексном подходе к задаче, т.е. если ее решение будет затрагивать все этапы сварочного производства — заготовитель­ные, транспортные, загрузочные, сварочные, сборочные и отделочные операции. При механизации и автоматизации сварочного производства можно повысить производительность труда, качество продукции, сократить численность обслуживающего персонала. Труд рабочего в этих условиях становится более содержательным и творческим.

В зависимости от степени механизации процесса рабочий частично или полностью освобождается лишь от выполнения мускульных усилий. Однако за ним полностью сохраняются функции контроля и управления.

Автоматизация процесса сварки — это перевод сварочного оборудования на автоматический режим работы, внедрение в производство ряда устройств, действующих полностью без участия человека. Автоматизация производства, процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация производства — основа развития современной промышленности, генеральное направление технического прогресса. Цель автоматизация производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства. Различают автоматизацию производства: частичную, комплексную и полную.

Современная промышленность должна развиваться в направлении автоматизации производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий, позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация проектирования технологии и управления производственными процессами — один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Автоматизация сварочного производства является важнейшим средством увеличения производительности труда, повышения качества сварных изделий и улучшения условий труда.

В настоящее время особое внимание уделяется ускорению замены и модернизации морально устаревших машин и агрегатов, наращиванию объемов выпуска специализированного сварочного и вспомогательного оборудования общего назначения, в том числе оснащенного системами программного управления, созданию новых технологических процессов и прогрессивных средств малой механизации, которые бы в сочетании с основным сварочным оборудованием обеспечили комплексную автоматизацию производственного процесса, повышение производительности и улучшение условий труда.

Характерным признаком современного производства является частая сменяемость изделий. При этом требования к производительности в условиях мелко- и среднесерийного производства значительно возрастают. Противоречия требований мобильности и производительности находят разрешение в создании гибких производственных систем (ГПС). Высокая эффективность производства достигается рациональным сочетанием оборудования, организацией транспортных операций и управления ГПС.

В роботизации наметился коренной поворот — от транспортно-загрузочных роботов к технологическим: в конструкциях роботов используются подвесные конструкции, поворотные звенья, электромеханические приводы и т.д.

Наиболее высокая эффективность мероприятий по автоматизации производственных процессов присуща предприятиям, характеризующимся большой серийностью выпускаемых изделий, высокой надежностью автоматизированных процессов, минимальной частотой и длительностью переналадок, минимальными дополнительными затратами на автоматизированное оборудование, с большим опытом автоматизации.

Использование гибких производственных систем и технологических модулей позволяет изготовлять детали в любом порядке и варьировать их выпуск в зависимости от производственной программы, сокращает затраты и время на подготовку производства, повышает коэффициент использования оборудования, изменяет характер работы персонала, повышая удельный вес творческого, высококвалифицированного труда.

На мировом рынке представлено оборудование для автоматизированной сварки под торговыми марками Lincoln Electrik и Miller (США), Air Liquide (Франция), ESS Schweisstechnik (Германия), Maus (Италия), Kemppi (Финляндия), Fronius (Австрия), Oerlicon Schweiss-technik (Швейцария), Orbitec (Германия), SAF (Франция), TIG-A-MATIC (Германия), Protem (Германия). На российском рынке оборудование для орбитальной сварки предлагают в основном крупные иностранные производители — Polysoude (Франция), Axxair (Франция), ESAB (Швеция), Arc Machine Inc. (США). В СССР разработка и производство такого оборудования велись в организациях Минмонтажспецстроя, Минатомэнерго и Минавиапрома. Однако производилось его мало, и поступало оно только на специализированные предприятия. Сейчас такие установки изготавливают НПО НИКИМТ (Москва), ОАО «Электромеханика» (Ржев), НПФ «Технотрон» (Чебоксары), ООО «Констар» (Обнинск) и различные небольшие организации (в основном это монтажные управления бывших советских министерств). Микропроцессорную технику можно отнести к сварочному оборудованию нового поколения, характеризуемому большим быстродействием, многофункциональностью в решении технологических задач, гибкостью перестройки и выбора рабочих программ, удобством в регулировке и визуализации параметров режима сварки, малыми габаритными размерами и высокой надежностью в работе.