Экспертиза материалов ЭУМК 1 страница

Материалы для ЭУМК

· В. В. Овчинников — д-р техн. наук, профессор ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», академик Международной академии информатизации, Отличник изобретательства авиационной промышленности.

Экспертиза материалов ЭУМК

· Н. О. Петрусева — преподаватель специальной дисциплины «Сварочное производство» ГОУ СПО г. Москва «Строительный колледж № 41» (электронный учебник);

· Г. А. Борисова — преподаватель высшей квалификационной категории ГБПОУ г. Москвы «Колледж автомобильного транспорта № 9» (контрольно-оценочные средства).

Версия 1.1.0.0

· © «Академия-Медиа», 2018

· © Издательский центр «Академия», 2018

· © Образовательно-издательский центр «Академия», 2018

 

Предисловие

Дан­ный учеб­ник яв­ля­ет­ся частью учеб­но-ме­тоди­чес­ко­го ком­плек­та по про­фес­сии «Свар­щик (руч­ной и час­тично ме­хани­зиро­ван­ной свар­ки (нап­лавки))». Учеб­ник пред­назна­чен для изу­чения про­фес­си­онально­го мо­дуля «Под­го­тови­тельно-сва­роч­ные ра­боты и кон­троль ка­чес­тва свар­ных швов пос­ле свар­ки».

Тех­но­логи­чес­кий про­цесс из­го­тов­ле­ния свар­ных конс­трук­ций вклю­ча­ет в се­бя пос­ле­дова­тельное вы­пол­не­ние за­гото­вительных, сбо­роч­ных, сва­роч­ных, кон­трольных, от­де­лоч­ных и дру­гих опе­раций. Пре­об­ла­да­ющи­ми спо­соба­ми свар­ки яв­ля­ют­ся элек­тро­дуго­вая, кон­так­тная и элек­трош­ла­ковая. В нас­то­ящий пе­ри­од бур­но раз­ви­ва­ют­ся ла­зер­ная свар­ка и свар­ка тре­ни­ем с пе­реме­шива­ни­ем.

Раз­ра­бот­ка тех­но­логии пре­дус­матри­ва­ет вы­бор схем ба­зиро­вания, пос­ле­дова­тельнос­ти сбор­ки, тех­но­логи­чес­кой ос­нас­тки, эле­мен­тов прис­по­соб­ле­ний, вспо­мога­тельно­го инс­тру­мен­та и ма­тери­алов. При этом ре­ша­ют от­дельные за­дачи: вы­бор сва­роч­но­го обо­рудо­вания, наз­на­чение сва­роч­ных ма­тери­алов, па­рамет­ров ре­жимов свар­ки и ме­тодов кон­тро­ля в про­цес­се и пос­ле окон­ча­ния свар­ки.

Ис­ходны­ми дан­ны­ми при про­ек­ти­рова­нии сва­роч­но­го тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са яв­ля­ют­ся чер­те­жи свар­ной конс­трук­ции, тех­ни­чес­кие ус­ло­вия на ее из­го­тов­ле­ние и пла­ниру­емая прог­рамма вы­пус­ка. Чер­те­жи и тех­ни­чес­кие ус­ло­вия со­дер­жат дан­ные о при­меня­емых ма­тери­алах, кон­фи­гура­ции за­гото­вок, раз­ме­рах, ти­пах свар­ных со­еди­нений. В чер­те­жах и тех­ни­чес­ких ус­ло­ви­ях оп­ре­деле­ны так­же кри­терии для оцен­ки ка­чес­тва по­луча­емых свар­ных со­еди­нений. Ха­рак­тер тре­бова­ний к ка­чес­тву свар­ной конс­трук­ции за­висит от осо­бен­ностей ус­ло­вий ее экс­плу­ата­ции и воз­можных пос­ледс­твий вы­хода из строя.

Раз­ра­бот­ка тех­но­логии име­ет целью обес­пе­чить оп­ти­мальные ус­ло­вия вы­пол­не­ния каж­дой от­дельной опе­рации и все­го про­цес­са в це­лом. Для раз­ных свар­ных конс­трук­ций пред­став­ле­ние об оп­ти­мальнос­ти тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са мо­жет сильно от­ли­чаться, по­это­му воп­ро­сы ра­ци­онально­го про­ек­ти­рова­ния тех­но­логии из­го­тов­ле­ния свар­ных конс­трук­ций рас­смат­ри­ва­ют­ся на при­мерах их из­го­тов­ле­ния. Осо­бую важ­ность при этом при­об­ре­та­ют воп­ро­сы ат­теста­ции сва­роч­но­го про­из­водс­тва.

Сва­роч­ная тех­ни­ка ха­рак­те­ризу­ет­ся большим раз­но­об­ра­зи­ем при­меня­емо­го обо­рудо­вания, что обус­ловле­но ши­роким раз­ви­ти­ем сва­роч­но­го про­из­водс­тва, раз­ра­бот­кой но­вых спо­собов и при­емов свар­ки. Со­от­ветс­твен­но тре­бу­ет­ся ук­рупнен­ная клас­си­фика­ция сва­роч­но­го обо­рудо­вания.

В ком­плект обо­рудо­вания сва­роч­но­го це­ха ма­шинос­тро­ительно­го пред­при­ятия вхо­дит обо­рудо­вание двух ви­дов:

1) собс­твен­но сва­роч­ное обо­рудо­вание, осу­щест­вля­ющее про­цесс свар­ки и его ре­гули­рова­ние. В его сос­тав вхо­дят сва­роч­ные го­лов­ки, ав­то­маты и по­лу­ав­то­маты, сва­роч­ные тран­сфор­ма­торы, вып­ря­мите­ли и дру­гие ис­точни­ки пи­тания, кон­так­тные ма­шины и др.;

2) ме­хани­чес­кое сва­роч­ное обо­рудо­вание, с по­мощью ко­торо­го осу­щест­вля­ют­ся не сва­роч­ные опе­рации, к ко­торым от­но­сят­ся сбо­роч­ные, тран­спортные, кан­то­воч­ные опе­рации, ра­бочее и ус­та­новоч­ное пе­реме­щение сва­роч­ных ор­га­нов, раз­личные вспо­мога­тельные опе­рации.

Для на­ибо­лее рас­простра­нен­ных спо­собов свар­ки се­рийно вы­пус­ка­ет­ся сва­роч­ное обо­рудо­вание в ви­де сва­роч­ных ап­па­ратов и ма­шин, глав­ным об­ра­зом уни­вер­сально­го и об­ще­го наз­на­чения. Эти ма­шины и ап­па­раты, как пра­вило, осу­щест­вля­ют ме­хани­зацию (а иног­да и ав­то­мати­зацию) только ос­новных сва­роч­ных опе­раций, и то не в пол­ной ме­ре: вспо­мога­тельные и смеж­ные опе­рации (нап­ри­мер, сбо­роч­ные и тран­спортные) не вы­пол­ня­ют. Сле­дова­тельно, для ком­плексной ме­хани­зации и ав­то­мати­зации сва­роч­но­го про­из­водс­тва на­личие та­ких ма­шин и ап­па­ратов яв­но не­дос­та­точ­но.

Фун­кци­ональная ог­ра­ничен­ность се­рийно­го сва­роч­но­го обо­рудо­вания пер­во­го ви­да осо­бен­но ха­рак­терна для элек­тро­дуго­вых сва­роч­ных ап­па­ратов и по­лу­ав­то­матов, ко­торые не обес­пе­чива­ют вы­пол­не­ние не­кото­рых собс­твен­но сва­роч­ных опе­раций, нап­ри­мер, нап­равле­ние ду­ги по ли­нии шва; на­чальное воз­бужде­ние ду­ги (при свар­ке на ма­лых плот­ностях то­ка); за­вар­ка кра­теров в на­чале и кон­це шва; вклю­чение по­дачи флю­са и его от­сос или вклю­чение и вык­лю­чение за­щит­но­го га­за (в не­об­хо­димой пос­ле­дова­тельнос­ти и син­хрон­ности с вклю­чени­ем или вык­лю­чени­ем сва­роч­но­го то­ка и дви­жения по шву) и др.

Во мно­гих слу­ча­ях ду­говые сва­роч­ные ав­то­маты не мо­гут вы­пол­нять од­ну из ос­новных сва­роч­ных фун­кций — сва­роч­ное дви­жение по шву. Это, в пер­вую оче­редь, от­но­сит­ся к за­дачам свар­ки кольце­вых швов, ког­да тре­бу­ет­ся вра­щать из­де­лие с за­дан­ной ско­ростью от­но­сительно не­под­вижной сва­роч­ной го­лов­ки.

Не­ред­ко пре­делы ре­гули­ровоч­ных пе­реме­щений сва­роч­ных ав­то­матов ока­зыва­ют­ся не­дос­та­точ­ны­ми и тре­бу­ет­ся при­мене­ние спе­ци­альных те­лежек и ко­лонн с подъем­но-выд­вижной кон­солью для сва­роч­ной го­лов­ки.

Оче­вид­но, что с по­мощью се­рийно­го сва­роч­но­го обо­рудо­вания не­воз­можно осу­щес­твить ком­плексную ме­хани­зацию не только сва­роч­но­го про­из­водс­тва в це­лом, но да­же и сва­роч­ных про­цес­сов, для это­го тре­бу­ет­ся еще ряд ус­тройств и ме­ханиз­мов, вы­пол­ня­ющих как вспо­мога­тельные опе­рации сва­роч­но­го про­цес­са, так и не­кото­рые ос­новные (сбо­роч­ные и сва­роч­ные), т. е. тре­бу­ет­ся ме­хани­чес­кое сбо­роч­но-сва­роч­ное обо­рудо­вание.

Ме­хани­чес­кое сва­роч­ное обо­рудо­вание клас­си­фици­ру­ет­ся по прин­ци­пу фун­кци­онально­го наз­на­чения.

Сбо­роч­ное обо­рудо­вание пред­назна­чено для фик­си­рова­ния и за­креп­ле­ния де­талей сва­рива­емой конс­трук­ции или ее уз­лов и обес­пе­чения не­об­хо­димой точ­ности и ка­чес­тва со­бира­емых и сва­рива­емых из­де­лий.

Конс­трук­ция сбо­роч­но­го стен­да, кон­дукто­ра или прис­по­соб­ле­ния за­висит от кон­фи­гура­ции раз­ме­ров со­бира­емо­го из­де­лия, тех­но­логии его свар­ки, а так­же от ви­да и мас­шта­бов про­из­водс­тва.

В за­виси­мос­ти от фун­кци­онально­го наз­на­чения рас­смат­ри­ва­емое обо­рудо­вание под­разде­ля­ет­ся на собс­твен­но сбо­роч­ное, в ко­тором про­из­во­дят­ся только сбо­роч­ные опе­рации, и сбо­роч­но-сва­роч­ное, в ко­тором про­из­во­дят­ся не только сбо­роч­ные, но и сва­роч­ные опе­рации.

Обя­зательны­ми эле­мен­та­ми всех сбо­роч­ных ус­тройств яв­ля­ют­ся все­воз­можные фик­са­торы и при­жимы.

К фик­са­торам от­но­сят­ся упо­ры (пос­то­ян­ные, по­ворот­ные, от­кидные, выд­вижные и съем­ные); ус­та­новоч­ные пальцы (пос­то­ян­ные, встав­ные и от­кидные, ко­рот­кие, длин­ные, сре­зан­ные); приз­мы (жес­ткие и ре­гули­ру­емые); шаб­ло­ны, ло­жемен­ты.

К за­креп­ля­ющим эле­мен­там от­но­сят­ся при­жимы с руч­ным (вин­то­вые, ры­чаж­ные, ры­чаж­но-вин­то­вые, эк­сцентри­ковые) и ме­хани­зиро­ван­ным (пнев­ма­тичес­кие, гид­равли­чес­кие, элек­тро­маг­нитные, элек­тро­меха­ничес­кие, ва­ку­ум­ные и др.) при­водом.

В дан­ном учеб­ни­ке ос­новное вни­мание уде­лено рас­смот­ре­нию ос­новно­го обо­рудо­вания для про­из­водс­тва свар­ных конс­трук­ций ме­тода­ми свар­ки плав­ле­ни­ем и дав­ле­ни­ем из ме­тал­лов и по­лимер­ных ма­тери­алов.

К ос­новно­му сва­роч­но­му обо­рудо­ванию от­но­сят­ся ис­точни­ки пи­тания для ду­говой свар­ки. Мож­но от­ме­тить ко­рен­ной пе­реход к при­мене­нию ин­вертор­ных ис­точни­ков пи­тания ду­ги. Та­кие ис­точни­ки пи­тания при­меня­ют­ся для ду­говой руч­ной и ме­хани­зиро­ван­ной свар­ки, свар­ки под флю­сом, свар­ки неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом, воз­душно-плаз­менной рез­ки.

Прин­ци­пи­альное от­ли­чие ин­вертор­ных ис­точни­ков пи­тания от ис­точни­ков вы­пол­ненных по тра­дици­он­ной схе­ме зак­лю­ча­ет­ся в том, что в ин­верто­рах се­тевое нап­ря­жение вып­рямля­ет­ся и с по­мощью элек­трон­ных клю­чей (IGBT-мо­дулей или MOSFET-тран­зисто­ров) пре­об­ра­зу­ет­ся в пе­ремен­ное нап­ря­жение с час­то­той бо­лее 20 кГц, ко­торое пи­та­ет сва­роч­ный тран­сфор­ма­тор с дальнейшим вып­рямле­ни­ем сва­роч­но­го то­ка.

Ин­вертор­ные ис­точни­ки пи­тания обес­пе­чива­ют воз­можность ре­гули­ров­ки та­ких па­рамет­ров про­цес­са, как фор­си­рова­ние сва­роч­но­го то­ка и уп­равле­ни­ем ди­нами­чес­ки­ми ха­рак­те­рис­ти­ками сва­роч­ной ду­ги за счет из­ме­нения ин­дуктив­ности сва­роч­ной це­пи. Лег­кость и ста­бильность воз­бужде­ния сва­роч­ной ду­ги обес­пе­чива­ет­ся ре­гули­ров­кой про­цес­са го­ряче­го стар­та — на­чально­го сва­роч­но­го то­ка и дли­тельностью про­цес­са стар­та. Для по­лу­ав­то­матов пре­дус­мотрен так­же ре­жим плав­но­го на­рас­та­ния ско­рос­ти свар­ки в на­чале про­цес­са. Пре­дус­мотре­но дис­танци­он­ное уп­равле­ние ис­точни­ком пи­тания, рас­сто­яние от ис­точни­ка пи­тания до мес­та свар­ки мо­жет дос­ти­гать 30 м. Ох­лажде­ние ис­точни­ков пи­тания — воз­душное с ав­то­мати­чес­кой ре­гули­ров­кой ин­тенсив­ности ох­лажде­ния. При этом за счет вы­сокой час­то­ты пе­ремен­но­го нап­ря­жения, пи­та­юще­го сва­роч­ный тран­сфор­ма­тор, его раз­ме­ры и мас­са су­щес­твен­но (в 5—10 раз) сни­жа­ют­ся. Су­щес­твен­но сни­жа­ет­ся ре­ак­тивная сос­тавля­ющая пот­ребля­емой мощ­ности и со­от­ветс­твен­но по­выша­ет­ся ко­эф­фи­ци­ент мощ­ности до зна­чений 0,8—0,9 про­тив зна­чений 0,5—0,7 для тра­дици­он­ных ис­точни­ков, КПД ин­вертор­но­го ис­точни­ка дос­ти­га­ет 85%, что обес­пе­чива­ет су­щес­твен­ную эко­номию энер­го­пот­ребле­ния — сни­жение пол­ной пот­ребля­емой мощ­ности и фаз­ных то­ков, сни­жение ка­питальных вло­жений в ре­конс­трук­цию элек­тро­сетей, а ин­вести­ций — на строи­тельство но­вых си­ловых под­стан­ций.

При под­го­тов­ке учеб­ни­ка в на­ибольшей сте­пени уч­те­ны тре­бова­ния ФГОС СПО по про­фес­сии «Свар­щик (руч­ной и час­тично ме­хани­зиро­ван­ной свар­ки (нап­лавки))».

ГЛАВА1Проектирование технологических процессов изготовления сварных конструкций

· 1.1. Принципы классификаций сварных конструкций

· 1.2. Технические условия на изготовление сварных конструкций

· 1.3. Технологичность изготовления сварных конструкций

· 1.4. Общие принципы проектирования технологических процессов сварки

 

1.1Принципы классификаций сварных конструкций

Большое раз­но­об­ра­зие свар­ных конс­трук­ций зат­рудня­ет их еди­ную клас­си­фика­цию. Свар­ные конс­трук­ции мож­но клас­си­фици­ровать:

§ по спо­собу по­луче­ния за­гото­вок — лис­то­вые, ли­тос­варные, ко­ванос­варные, штам­посвар­ные;

§ це­лево­му наз­на­чению — ва­гон­ные, су­довые, ави­аци­он­ные и др.;

§ ха­рак­терным осо­бен­ностям ра­боты — бал­ки, ра­мы, фер­мы, ем­кости, со­суды, ра­бота­ющие под дав­ле­ни­ем, тру­бы и тру­боп­ро­воды, кор­пусные конс­трук­ции и др.

При рас­смот­ре­нии воп­ро­сов про­ек­ти­рова­ния и из­го­тов­ле­ния свар­ных конс­трук­ций пос­ледние це­лесо­об­разно клас­си­фици­ровать в за­виси­мос­ти от ха­рак­терных осо­бен­ностей ра­боты. В этом слу­чае мож­но вы­делить сле­ду­ющие ти­пы свар­ных конс­трук­ций.

Бал­ки — конс­трук­тивные эле­мен­ты, ра­бота­ющие в ос­новном на по­переч­ный из­гиб; жес­тко со­еди­нен­ные меж­ду со­бой бал­ки об­ра­зу­ют рам­ные конс­трук­ции.

Ко­лон­ны — эле­мен­ты, ра­бота­ющие пре­иму­щес­твен­но на сжа­тие или сжа­тие с про­дольным из­ги­бом.

Ре­шет­ча­тые конс­трук­ции — сис­те­ма стер­жней, со­еди­нен­ных в уз­лах та­ким об­ра­зом, что они ис­пы­тыва­ют глав­ным об­ра­зом рас­тя­жение или сжа­тие; к ре­шет­ча­тым конс­трук­ци­ям от­но­сят­ся фер­мы, мач­ты, ар­ма­тур­ные сет­ки и кар­ка­сы.

Конс­трук­ции, ис­пы­тыва­ющие из­бы­точ­ное дав­ле­ние, — конс­трук­ции, к ко­торым предъяв­ля­ют тре­бова­ние гер­ме­тич­ности со­еди­нений; к это­му ти­пу конс­трук­ций от­но­сят­ся раз­личные ем­кости, со­суды и тру­боп­ро­воды.

Кор­пусные тран­спортные конс­трук­ции — конс­трук­ции, под­верга­ющи­еся ди­нами­чес­ким наг­рузкам, по­это­му к ним предъяв­ля­ют тре­бова­ния вы­сокой жес­ткос­ти при ми­нимальной мас­се (ос­новные конс­трук­ции дан­но­го ти­па — кор­пу­са су­дов, ва­гонов, ку­зова ав­то­моби­лей).

Де­тали ма­шин и ап­па­ратов ра­бота­ют пре­иму­щес­твен­но при пе­ремен­ных, мно­гок­ратно пов­то­ря­ющих­ся наг­рузках, по­это­му ха­рак­терным тре­бова­ни­ем для них яв­ля­ет­ся по­луче­ние точ­ных раз­ме­ров, обес­пе­чива­емое глав­ным об­ра­зом ме­хани­чес­кой об­ра­бот­кой за­гото­вок или го­товых де­талей (при­мера­ми та­ких конс­трук­ций яв­ля­ют­ся ста­нины, ва­лы, ко­леса).

1.2Технические условия на изготовление сварных конструкций

На­деж­ность и дол­го­веч­ность свар­ных конс­трук­ций, их эко­номич­ность в из­го­тов­ле­нии и экс­плу­ата­ции яв­ля­ют­ся ос­новны­ми по­каза­теля­ми ка­чес­тва тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са из­го­тов­ле­ния конс­трук­ций в сбо­роч­но-сва­роч­ном про­из­водс­тве. При про­ек­ти­рова­нии тех­но­логии из­го­тов­ле­ния свар­но­го из­де­лия раз­ра­баты­ва­ют ком­плекс ра­бот, вклю­ча­ющий в се­бя за­гото­вительные, сбо­роч­ные, сва­роч­ные и кон­трольные опе­рации. Ис­ходны­ми дан­ны­ми для про­ек­ти­рова­ния тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са из­го­тов­ле­ния свар­ной конс­трук­ции яв­ля­ют­ся чер­те­жи из­де­лия, тех­ни­чес­кие ус­ло­вия и пла­ниру­емая прог­рамма вы­пус­ка.

Чер­те­жи со­дер­жат дан­ные о ма­тери­але за­гото­вок, их кон­фи­гура­ции, раз­ме­рах, ти­пах свар­ных со­еди­нений, т. е. ре­шения, ко­торые бы­ли при­няты конс­трук­то­ром в про­цес­се про­ек­ти­рова­ния из­де­лия, и дол­жны быть при­няты к ис­полне­нию тех­но­логом. Тех­но­лог не име­ет пра­ва вно­сить из­ме­нения в чер­те­жи, по­это­му лю­бому от­кло­нению от чер­те­жа дол­жно пред­шес­тво­вать его ис­прав­ле­ние конс­трук­то­ром.

Прог­рамма вы­пус­ка со­дер­жит све­дения о чис­ле из­де­лий, ко­торые на­до из­го­товить в те­чение кон­крет­но­го сро­ка (нап­ри­мер, за год). Эти циф­ры слу­жат ос­но­вани­ем для вы­бора обо­рудо­вания, тех­но­логи­чес­кой ос­нас­тки, средств ме­хани­зации и ав­то­мати­зации. Кро­ме то­го, по прог­рамме вы­пус­ка про­из­во­дят оцен­ку эко­номи­чес­кой эф­фектив­ности это­го вы­бора. Про­из­водс­твен­ный про­цесс из­го­тов­ле­ния из­де­лий вклю­ча­ет в се­бя раз­личные тех­но­логи­чес­кие, кон­трольные и тран­спортные опе­рации. Глав­ное тре­бова­ние, оп­ре­деля­ющее пос­ле­дова­тельность вы­пол­не­ния этих опе­раций, их со­дер­жа­ние и обес­пе­чение ос­нас­ткой, — вы­пол­не­ние за­дан­ной прог­раммы вы­пус­ка из­де­лий вы­соко­го ка­чес­тва в сжа­тые сро­ки при ми­нимальной сто­имос­ти.

Ус­ловно все конс­трук­ции мож­но под­разде­лить на три груп­пы:

§ груп­па 1 — осо­бо от­ветс­твен­ные конс­трук­ции, раз­ру­шение ко­торых мо­жет при­вес­ти к че­лове­чес­ким жер­твам (со­суды, ра­бота­ющие под дав­ле­ни­ем, гру­зоподъем­ные ма­шины, тран­спортные ус­тройства и др.);

§ груп­па 2 — от­ветс­твен­ные конс­трук­ции, раз­ру­шение ко­торых вы­зыва­ет большие ма­тери­альные по­тери (ус­тройства тех­но­логи­чес­ких ли­ний, вы­ход из строя ко­торых при­водит к ос­та­нов­ке всей ли­нии);

§ груп­па 3 — не­от­ветс­твен­ные конс­трук­ции — все про­чие.

Ус­ло­вия экс­плу­ата­ции конс­трук­ции и воз­можные пос­ледс­твия вследс­твие ее не­качес­твен­но­го из­го­тов­ле­ния оп­ре­деля­ют тех­ни­чес­кие ус­ло­вия (тре­бова­ния) к тех­но­логии из­го­тов­ле­ния этой конс­трук­ции.

Тех­ни­чес­кие ус­ло­вия на из­го­тов­ле­ние оп­ре­делен­но­го ти­па конс­трук­ций со­дер­жат пе­речень тре­бова­ний, ко­торые предъяв­ля­ют­ся к ма­тери­алам, обо­рудо­ванию, а так­же к вы­пол­не­нию тех­но­логи­чес­ких и кон­трольных опе­раций. Тех­ни­чес­кие ус­ло­вия (сог­ласно ГОСТ 2.114—2016) дол­жны со­от­ветс­тво­вать тре­бова­ни­ям тех­ни­чес­ко­го за­дания и стан­дартов на дан­ный вид про­дук­ции, т. е. учи­тывать опыт про­ек­ти­рова­ния, из­го­тов­ле­ния и экс­плу­ата­ции, на­коп­ленный при вы­пус­ке по­доб­ных из­де­лий.

1.3Технологичность изготовления сварных конструкций

Оп­ти­мальны­ми яв­ля­ют­ся конс­трук­тивные фор­мы, ко­торые от­ве­ча­ют слу­жеб­но­му наз­на­чению из­де­лия, обес­пе­чива­ют на­деж­ную ра­боту в пре­делах за­дан­но­го ре­сур­са, поз­во­ля­ют из­го­товить из­де­лие при ми­нимальных зат­ра­тах ма­тери­алов, тру­да и вре­мени — эти приз­на­ки оп­ре­деля­ют по­нятие тех­но­логич­ности конс­трук­ции. Кро­ме то­го, не­об­хо­димо, что­бы конс­трук­ция от­ве­чала тре­бова­ни­ям тех­ни­чес­кой эс­те­тики, ко­торые дол­жны соб­лю­даться на всех ста­ди­ях про­ек­ти­рова­ния и из­го­тов­ле­ния конс­трук­ций.

Тех­но­логич­ность конс­трук­ции — вы­бор та­кого ее конс­трук­тивно­го офор­мле­ния, ко­торое обес­пе­чива­ет удобс­тво и прос­то­ту из­го­тов­ле­ния свар­но­го из­де­лия лю­быми ви­дами свар­ки и при раз­личных ре­жимах.

Тех­но­логич­ность конс­трук­ции обес­пе­чива­ет­ся вы­бором ме­тал­ла, фор­мы сва­рива­емых эле­мен­тов и ти­пов со­еди­нений, ви­дов (спо­собов) свар­ки и ме­роп­ри­ятий по уменьше­нию сва­роч­ных де­фор­ма­ций и нап­ря­жений.

Тех­но­логич­ность кон­крет­ной конс­трук­ции оце­нива­ют ка­чес­твен­но и ко­личес­твен­но.

Ка­чес­твен­ная оцен­ка ха­рак­те­ризу­ет тех­но­логич­ность обо­бщен­но на ос­но­вании опы­та ис­полни­теля. Она пред­шес­тву­ет ко­личес­твен­ной оцен­ке и вы­ража­ет­ся чис­ленным по­каза­телем, ха­рак­те­ризу­ющим сте­пень удов­летво­рения тре­бова­ни­ям тех­но­логич­ности конс­трук­ции. Не­об­хо­димость ко­личес­твен­ной оцен­ки, но­мен­кла­тура по­каза­телей и ме­тоди­ка их оп­ре­деле­ния ус­та­нав­ли­ва­ют­ся от­расле­выми стан­дарта­ми и стан­дарта­ми пред­при­ятий.

Тех­ни­чес­кие пре­иму­щес­тва свар­ных конс­трук­ций по срав­не­нию с конс­трук­ци­ями, из­го­тов­ленны­ми с ис­пользо­вани­ем дру­гих ме­тодов по­луче­ния не­разъем­ных со­еди­нений, обес­пе­чили им ши­рокое рас­простра­нение в раз­личных от­раслях ма­шинос­тро­ения. Од­на­ко они об­ла­да­ют ря­дом осо­бен­ностей, ко­торые не­об­хо­димо учи­тывать как при про­ек­ти­рова­нии, так и при про­из­водс­тве свар­ных конс­трук­ций, в час­тнос­ти, су­щес­твен­ное воз­действие тех­но­логии об­ра­бот­ки на ис­ходные свойства ма­тери­ала, на­личие в них нап­ря­жен­но­го сос­то­яния и де­фор­ма­ций, свя­зан­ных со свар­кой, не­од­но­род­ность свойств ма­тери­ала в зо­не свар­ных со­еди­нений и др. Эти осо­бен­ности ока­зыва­ют за­мет­ное вли­яние на ха­рак­тер пе­рерас­пре­деле­ния нап­ря­жений в свар­ных конс­трук­ци­ях в за­виси­мос­ти от прик­ла­дыва­емых наг­ру­зок и соп­ро­тив­ля­емость их экс­плу­ата­ци­он­ным воз­действи­ям, в ко­неч­ном сче­те вли­яя на на­деж­ность и дол­го­веч­ность из­де­лий.

Тех­но­логич­ной счи­та­ет­ся конс­трук­ция, обес­пе­чива­ющая на­ибо­лее прос­тое, быс­трое и эко­номич­ное из­го­тов­ле­ние при обя­зательном соб­лю­дении не­об­хо­димых ус­ло­вий проч­ности, ус­тойчи­вос­ти, вы­нос­ли­вос­ти и дру­гих экс­плу­ата­ци­он­ных ка­честв, т. е. в ко­торой соб­лю­да­ет­ся со­от­ветс­твие прог­рессив­ных конс­трук­тивных ре­шений пе­редо­вым тех­но­логи­чес­ким воз­можнос­тям про­из­водс­тва. От­сю­да по­нятие тех­но­логич­ности конс­трук­ции пред­став­ля­ет­ся как до­вольно слож­ная ха­рак­те­рис­ти­ка, оп­ре­деля­емая ком­плек­сом прог­рессив­ных конс­трук­тивных и тех­но­логи­чес­ких ре­шений, поз­во­ля­ющих при обес­пе­чении всех не­об­хо­димых экс­плу­ата­ци­он­ных ка­честв из­де­лия до­биться в про­цес­се из­го­тов­ле­ния вы­соких про­из­водс­твен­ных по­каза­телей — сни­жения ме­тал­ло­ем­кости, быс­тро­го ос­во­ения в про­из­водс­тве, ми­нимальной тру­до­ем­кости и се­бес­то­имос­ти.

Сле­дова­тельно, тех­но­логич­ность ле­жит в ос­но­ве на­илуч­ше­го ис­пользо­вания конс­трук­тор­ско-тех­но­логи­чес­ких ре­зер­вов для на­ибо­лее пол­но­го ре­шения за­дач, свя­зан­ных с по­выше­ни­ем тех­ни­ко-эко­номи­чес­ких по­каза­телей ка­чес­тва из­де­лий и их из­го­тов­ле­ни­ем с соб­лю­дени­ем тех­ни­чес­ких тре­бова­ний, по­это­му дос­ти­жение вы­сокой тех­но­логич­ности яв­ля­ет­ся ос­новной целью тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ки конс­трук­ций, про­води­мой в пе­ри­од под­го­тов­ки про­из­водс­тва.

В прак­ти­ке сов­ре­мен­но­го ма­шинос­тро­ения су­щес­тву­ют два ме­тода от­ра­бот­ки конс­трук­ций на тех­но­логич­ность.

Пер­вый зак­лю­ча­ет­ся в ана­лизе тех­ни­чес­кой до­кумен­та­ции пос­ле окон­ча­ния про­ек­ти­рова­ния и раз­ра­бот­ки ра­боче­го про­ек­та из­де­лия. В этом слу­чае про­водит­ся ана­лиз уже име­ющейся до­кумен­та­ции в от­но­шении удов­летво­рения тре­бова­ний тех­но­логич­ности, предъяв­ля­емых про­из­водс­твом кон­крет­но­го за­вода-из­го­тови­теля. Обыч­но та­кой ана­лиз про­водит­ся па­рал­лельно с раз­ра­бот­кой ра­бочей тех­но­логии и ор­га­низа­ци­ей се­рийно­го про­из­водс­тва но­вого из­де­лия. При этом в тех­ни­чес­кую до­кумен­та­цию вно­сят­ся лишь нез­на­чительные из­ме­нения, ма­ло вли­яющие на прин­ци­пи­альные конс­трук­тивные ре­шения, раз­ра­бот­ка конс­трук­ции к это­му мо­мен­ту прак­ти­чес­ки за­вер­ше­на. Эф­фектив­ность та­кого под­хо­да не­высо­ка.

По вто­рому ме­тоду от­ра­бот­ка тех­но­логич­ности конс­трук­ций яв­ля­ет­ся неп­ре­рыв­ным про­цес­сом, на­чина­ющим­ся с эс­кизно­го про­ек­та из­де­лия и про­дол­жа­ющим­ся на всех ста­ди­ях про­ек­ти­рова­ния и из­го­тов­ле­ния как его опыт­ных об­разцов, так и се­рийной про­дук­ции. Та­кой под­ход во всех слу­ча­ях да­ет большую эф­фектив­ность, осо­бен­но с точ­ки зре­ния свое­вре­мен­ной тех­но­логи­чес­кой под­го­тов­ки и ос­во­ения се­рийно­го про­из­водс­тва, а так­же в от­но­шении про­веде­ния не­об­хо­димых на­уч­ных ис­сле­дова­ний и эк­спе­римен­тальных ра­бот, вы­яв­ле­ние ти­пажа обо­рудо­вания и раз­ра­бот­ки ре­комен­да­ций по внед­ре­нию но­вых прог­рессив­ных тех­но­логи­чес­ких про­цес­сов.

Со­дер­жа­ние ра­бот по от­ра­бот­ке конс­трук­ций на тех­но­логич­ность за­висит от ста­дии раз­ра­бот­ки тех­ни­чес­кой до­кумен­та­ции.

От­ме­тим, что ос­новные прин­ци­пи­альные по­ложе­ния, оп­ре­деля­ющие нап­равлен­ность от­ра­бот­ки тех­но­логич­ности конс­трук­ций, зак­ла­дыва­ют­ся уже в пе­ри­од раз­ра­бот­ки эс­кизно­го и тех­ни­чес­ко­го про­ек­тов. Опы­том оте­чес­твен­ной и за­рубеж­ной про­мыш­леннос­ти ус­та­нов­ле­но, что бо­лее 70 % об­ще­го уров­ня тех­но­логич­ности конс­трук­ций дос­ти­га­ют на эта­пе тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ки, сов­па­да­ющим с пе­ри­одом эс­кизно­го и тех­ни­чес­ко­го про­ек­ти­рова­ния.

Уже на ста­дии эс­кизно­го про­ек­ти­рова­ния вы­яв­ля­ют воз­можность осу­щест­вле­ния раз­личных конс­трук­тивных ре­шений и оце­нива­ют их тех­но­логи­чес­кую це­лесо­об­разность. От­ра­бот­ка тех­но­логич­ности идет за счет вы­бора на­ибо­лее оп­ти­мальных конс­трук­тивных ре­шений, рас­чле­нения конс­трук­ции на ос­новные сбо­роч­ные еди­ницы, раз­ра­бот­ки об­щих схем сбор­ки и свар­ки, обос­но­ван­но­го наз­на­чения точ­ности из­го­тов­ле­ния и вы­яв­ле­ния важ­нейших раз­мерных це­пей, вы­бора ма­тери­алов и важ­нейших тех­но­логи­чес­ких ме­тодов об­ра­бот­ки.

Прин­ци­пи­альные воп­ро­сы из­го­тов­ле­ния свар­ной конс­трук­ции ре­ша­ют­ся уже на пер­вом эта­пе ее про­ек­ти­рова­ния. Вто­рой этап тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ки сов­па­да­ет с раз­ра­бот­кой ра­боче­го про­ек­та и из­го­тов­ле­ни­ем опыт­ных об­разцов. При этом от­ра­баты­ва­ет­ся до 20…25% все­го эф­фекта тех­но­логич­ности. На эта­пе ра­боче­го про­ек­ти­рова­ния про­из­во­дит­ся де­тальная тех­но­логи­чес­кая про­работ­ка при­нято­го ра­нее ва­ри­ан­та конс­трук­ции. Про­из­во­дит­ся вы­бор ра­ци­ональных за­гото­вок и спо­собов их по­луче­ния, оп­ре­деля­ют­ся ме­ры по обес­пе­чению тре­бова­ний тех­но­логич­ности при об­ра­бот­ке раз­личны­ми спо­соба­ми, вы­бира­ют­ся конс­трук­тивные и тех­но­логи­чес­кие ба­зы, обес­пе­чива­ет­ся удобс­тво под­хо­дов к мес­там со­еди­нений, нор­ма­лиза­ция ма­тери­алов, по­луфаб­ри­катов и па­рамет­ров со­еди­нений. Де­тально про­раба­тыва­ет­ся конс­трук­тивное офор­мле­ние всех свар­ных со­еди­нений с ука­зани­ем ха­рак­те­ра об­ра­бот­ки кро­мок, до­пус­ков на раз­ме­ры и при­пус­ков на об­ра­бот­ку пос­ле свар­ки.

Для дос­ти­жения точ­ности и сох­ра­нения раз­ме­ров конс­трук­ций пос­ле свар­ки пре­дус­матри­ва­ют тех­но­логи­чес­кие ме­роп­ри­ятия по пре­дот­вра­щению и ус­тра­нению сва­роч­ных нап­ря­жений и де­фор­ма­ций. Эти воп­ро­сы так­же про­раба­тыва­ют на ста­дии ра­боче­го про­ек­ти­рова­ния как в це­лях обос­но­вания ве­личин до­пус­ков на раз­ме­ры за­гото­вок, при­пус­ков на пос­ле­ду­ющую ме­хани­чес­кую об­ра­бот­ку свар­но­го из­де­лия, так и для оп­ре­деле­ния ра­ци­ональнос­ти при­мене­ния опе­раций тер­мо­об­ра­бот­ки.

Все воп­ро­сы по тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ке конс­трук­ций в пе­ри­од про­ек­ти­рова­ния ре­ша­ют­ся тех­но­логи­чес­ки­ми служ­ба­ми про­ек­тно-конс­трук­тор­ских ор­га­низа­ций в тес­ном сот­рудни­чес­тве с конс­трук­то­рами. К рас­смот­ре­нию про­ек­тов но­вых из­де­лий, уров­ня их тех­но­логич­ности и со­от­ветс­твия тре­бова­ни­ям про­из­водс­тва и на­меча­емо­му мас­шта­бу вы­пус­ка прив­ле­ка­ют­ся тех­но­логи­чес­кие служ­бы пред­при­ятий-из­го­тови­телей и спе­ци­али­зиро­ван­ных тех­но­логи­чес­ких на­уч­но-ис­сле­дова­тельских ор­га­низа­ций. По окон­ча­нии ра­боче­го про­ек­ти­рова­ния и из­го­тов­ле­ния опыт­ных об­разцов дол­жна за­вер­шаться и от­ра­бот­ка тех­но­логич­ности конс­трук­ций. На дальнейших эта­пах соз­да­ния и ос­во­ения вы­пус­ка из­де­лий от­ра­бот­ка тех­но­логич­ности, как пра­вило, не пре­выша­ет 5…10% об­ще­го уров­ня.

Вы­сокая тех­но­логич­ность соз­да­ва­емых конс­трук­ций мо­жет быть обес­пе­чена только при тес­ном вза­имо­действии конс­трук­тор­ских служб на всех ста­ди­ях соз­да­ния из­де­лия, осо­бен­но в пе­ри­од его про­ек­ти­рова­ния.

Ана­лиз сов­ре­мен­ных тех­но­логи­чес­ких про­цес­сов по­казы­ва­ет, что для соз­да­ния тех­но­логич­ных конс­трук­ций не­об­хо­димо ис­пользо­вать на­ибо­лее эко­номич­ные и про­из­во­дительные ме­тоды об­ра­бот­ки и пе­редо­вые фор­мы ор­га­низа­ции про­из­водс­тва. Од­на­ко пол­ное и всес­то­рон­нее ис­пользо­вание су­щес­тву­ющих прог­рессив­ных тех­но­логи­чес­ких ме­тодов и про­цес­сов воз­можно только при соб­лю­дении ря­да до­пол­ни­тельных тре­бова­ний. Нап­ри­мер, не­раци­онально ис­пользо­вать ав­то­мати­чес­кие ли­нии в еди­нич­ном про­из­водс­тве, в то вре­мя как при­мене­ние ав­то­мати­чес­ких ли­ний в мас­со­вом про­из­водс­тве яв­ля­ет­ся од­ним из пра­вильных ре­шений. По­это­му при соз­да­нии конс­трук­ций и от­ра­бот­ке их тех­но­логич­ности не­об­хо­димо учи­тывать ряд сле­ду­ющих об­щих ус­ло­вий:

1) т ех­но­логич­ность конс­трук­ций в зна­чительной сте­пени за­висит от мас­шта­ба вы­пус­ка и ви­да про­из­водс­тва. Конс­трук­ция, тех­но­логич­ная для од­но­го мас­шта­ба вы­пус­ка, мо­жет ока­заться не тех­но­логич­ной для дру­гого. Опыт по­казы­ва­ет, что при пе­рехо­де от од­но­го мас­шта­ба вы­пус­ка к дру­гому конс­трук­ции под­верга­ют­ся зна­чительным из­ме­нени­ям, а при большой раз­ни­це — в мас­шта­бах ко­рен­ной пе­рера­бот­ки всей конс­трук­ции;

2) тех­но­логич­ность от­дельных эле­мен­тов конс­трук­ции дол­жна рас­смат­ри­ваться и увя­зываться с тех­но­логич­ностью из­де­лия в це­лом. По­выше­ние тех­но­логич­ности от­дельных эле­мен­тов мо­жет выз­вать из­ме­нения, ко­торые в ито­ге ухуд­ша­ют от­ра­бот­ку всей конс­трук­ции или при­водят к сни­жению ее тех­ни­ко-экс­плу­ата­ци­он­ных ха­рак­те­рис­тик. От­ра­бот­ку тех­но­логич­ности конс­трук­ций не­об­хо­димо рас­смат­ри­вать как ком­плексную за­дачу, учи­тыва­ющую тре­бова­ния ко всем ста­ди­ям про­из­водс­твен­но­го про­цес­са, на­чиная от из­го­тов­ле­ния за­гото­вок и кон­чая сбор­кой, свар­кой и ис­пы­тани­ем го­товых из­де­лий. Про­из­водс­тво свар­ных конс­трук­ций вклю­ча­ет большое чис­ло раз­но­об­разных тех­но­логи­чес­ких про­цес­сов. Их свя­зи и вза­им­ное вли­яние в большинс­тве слу­ча­ев не­оди­нако­вы и не­од­нознач­ны, только ком­плексное рас­смот­ре­ние мо­жет обес­пе­чить оп­ти­мальное ре­шение, да­ющее на­ибольшую эко­номи­чес­кую эф­фектив­ность от тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ки конс­трук­ций;