Экспертиза материалов ЭУМК 2 страница

3) при от­ра­бот­ке тех­но­логич­ности из­де­лий не­об­хо­димо ис­хо­дить в пер­вую оче­редь из уче­та пе­редо­вого опы­та и на­ибо­лее вы­соко­го тех­ни­чес­ко­го уров­ня, дос­тигну­того в дан­ной от­расли про­из­водс­тва. При этом не­об­хо­димо учи­тывать и спе­цифи­ку дан­но­го пред­при­ятия-из­го­тови­теля, его тех­ни­ко-ор­га­низа­ци­он­ные осо­бен­ности, ос­на­щен­ность, ос­во­ен­ность раз­личных про­цес­сов и обо­рудо­вания и др.

Тех­но­логи­чес­кая от­ра­бот­ка свар­ных конс­трук­ций пре­дус­матри­ва­ет обес­пе­чение вы­пол­не­ния тре­бова­ний тех­но­логич­ности, предъяв­ля­емых к вы­бору и наз­на­чению ха­рак­те­ра конс­трук­ции и ме­тал­ла для ее из­го­тов­ле­ния, спо­собов свар­ки и ха­рак­те­рис­тик свар­ных со­еди­нений, точ­ности из­го­тов­ле­ния и спо­собов ус­тра­нения или уменьше­ния сва­роч­ных нап­ря­жений и де­фор­ма­ций. В свя­зи сэтим мож­но на­метить це­лый ряд воп­ро­сов, тре­бу­ющих ре­шения при соз­да­нии тех­но­логич­ных свар­ных и па­яных конс­трук­ций.

1. Вы­бор и при­мене­ние на­ибо­лее прог­рессив­ных, сов­ре­мен­ных ме­тодик рас­че­та и про­ек­ти­рова­ния свар­ных конс­трук­ций, в на­ибольшей ме­ре учи­тыва­ющих их осо­бен­ности и воз­действие тех­но­логи­чес­ких фак­то­ров.

От­ме­тим, что в нас­то­ящий пе­ри­од еще час­то до­пус­ка­ет­ся не­оп­равдан­но за­вышен­ная ме­тал­ло­ем­кость, уве­личе­ние мас­сы из­де­лий, раз­ме­ров свар­ных конс­трук­ций, что обус­ловле­но не­дос­татка­ми са­мих ме­тодов раз­ра­бот­ки. По­это­му при соз­да­нии но­вых конс­трук­ций не­об­хо­димо при­менять но­вые ме­тоди­ки про­ек­ти­рова­ния, ос­но­ван­ные на ком­плексном уче­те раз­но­об­разных конс­трук­тивных и тех­но­логи­чес­ких фак­то­ров. В нас­то­ящее вре­мя в на­уч­но-ис­сле­дова­тельских и про­ек­тно-конс­трук­тор­ских ор­га­низа­ци­ях стра­ны ве­дет­ся большая и важ­ная ра­бота по пе­рес­мотру норм и пра­вил рас­че­та свар­ных конс­трук­ций. В ито­ге это поз­во­лит су­щес­твен­но сок­ра­тить рас­ход ме­тал­ла и объем сва­роч­ных ра­бот.

Все бо­лее ос­тро выд­ви­га­ют­ся воп­ро­сы точ­ности из­го­тов­ле­ния свар­ных конс­трук­ций, во мно­гом оп­ре­деля­ющие ра­ботос­по­соб­ность и на­деж­ность из­де­лий в экс­плу­ата­ции, по­это­му на­ряду с проч­нос­тны­ми рас­че­тами дол­жны про­из­во­диться и рас­че­ты точ­ности, ко­торым не всег­да уде­ля­ет­ся дол­жное вни­мание. Час­то ог­ра­ничи­ва­ют­ся лишь наз­на­чени­ем тре­бова­ний к точ­ности от­дельных эле­мен­тов и конс­трук­ции в це­лом и не про­веря­ют, в ка­кой ме­ре при выб­ранных конс­трук­тивных фор­мах и тех­но­логии дос­ти­жима эта точ­ность. Точ­ность свар­ных конс­трук­ций в пер­вую оче­редь за­висит от воз­ни­ка­ющих нап­ря­жений. В нас­то­ящее вре­мя су­щес­тву­ют ин­же­нер­ные ме­тоды рас­че­та де­фор­ма­ций свар­ных конс­трук­ций, поз­во­ля­ющие оце­нивать точ­ность свар­ных эле­мен­тов, а сле­дова­тельно, еще при про­ек­ти­рова­нии пре­дус­мотреть тех­но­логи­чес­кие ме­ры для дос­ти­жения за­дан­ной точ­ности. Та­ким об­ра­зом, при соз­да­нии но­вых из­де­лий не­об­хо­димо ис­хо­дить из прин­ци­пов конс­трук­тивно-тех­но­логи­чес­ко­го про­ек­ти­рова­ния с при­мене­ни­ем уточ­ненных ме­тодик рас­че­тов проч­ности и ус­тойчи­вос­ти эле­мен­тов, а так­же рас­четных ме­тодов оцен­ки точ­ности и тех­но­логич­ности свар­ных конс­трук­ций.

2. Удов­летво­рение тре­бова­ний тех­но­логич­ности, свя­зан­ных с ха­рак­те­ром са­мой конс­трук­ции, яв­ля­ет­ся важ­нейшей за­дачей тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ки.

Ра­ци­ональность конс­трук­тивных ре­шений оп­ре­деля­ет­ся воз­можностью сни­жения ме­тал­ло­ем­кости из­де­лия и удов­летво­рения тре­бова­ний тех­но­логич­ности при из­го­тов­ле­нии. С этих по­зиций в свар­ных конс­трук­ци­ях ре­комен­ду­ет­ся ис­пользо­вать де­тали и уз­лы на­ибо­лее прос­тых ге­омет­ри­чес­ких форм, уменьшать чис­ло сос­тавля­ющих эле­мен­тов, име­ющих ми­нимально воз­можные по рас­че­ту се­чения, ши­роко ис­пользо­вать бо­лее эко­номич­ные за­готов­ки и де­тали из лис­то­вого и фа­сон­но­го про­ката, гну­тые и штам­по­ван­ные эле­мен­ты вмес­то слож­ных по­ковок и от­ли­вок, мак­си­мально уни­фици­ровать и стан­дарти­зиро­вать их по ти­пам ма­тери­алов, про­филям, тол­щи­не, па­рамет­рам со­еди­нений. Не­об­хо­димо наз­на­чать ми­нимально до­пус­ти­мое чис­ло со­еди­нений в конс­трук­ции, из­бе­гать скоп­ле­ния их на близ­ком рас­сто­янии друг от дру­га, обес­пе­чивать сво­бод­ный дос­туп к мес­там со­еди­нений для вы­пол­не­ния свар­ки и кон­тро­ля.

Тех­но­логич­ность конс­трук­ций по­выша­ет­ся при бо­лее ши­роком ис­пользо­вании в них прог­рессив­ных конс­трук­тивных ре­шений и форм, при­нятых для ра­нее вы­пус­кавшейся, ана­логич­ной про­дук­ции и хо­рошо ос­во­ен­ных в про­из­водс­тве.

При вы­боре конс­трук­тивных форм не­об­хо­димо так­же пре­ду­смот­реть воз­можность ис­пользо­вания при из­го­тов­ле­нии свар­ных конс­трук­ций тех­но­логи­чес­кой ос­нас­тки, поз­во­ля­ющей пре­дот­вра­щать раз­ви­тие де­фор­ма­ций и об­легча­ющей из­го­тов­ле­ние. Су­щес­твен­ным яв­ля­ет­ся наз­на­чение схе­мы со­бира­емос­ти конс­трук­ции. В свя­зи с этим большое зна­чение при­об­ре­та­ет воз­можность и ха­рак­тер рас­чле­нения свар­ных конс­трук­ций на сбо­роч­ные еди­ницы. Пра­вильное рас­чле­нение поз­во­ля­ет су­щес­твен­но уп­ростить тех­но­логи­чес­кий про­цесс, сок­ра­тить про­из­водс­твен­ный цикл за счет рас­ши­рения фрон­та ра­бот при из­го­тов­ле­нии ук­рупнен­ных час­тей на па­рал­лельных тех­но­логи­чес­ких ли­ни­ях, да­ет воз­можность спе­ци­али­зации ра­бочих мест и про­из­водс­твен­ных под­разде­лений, бо­лее эф­фектив­но ис­пользо­вать средс­тва ме­хани­зации и ав­то­мати­зации. Наз­на­чение чис­ла и мест тех­но­логи­чес­ких разъемов в конс­трук­ци­ях за­висит от их кон­крет­ных осо­бен­ностей и осо­бен­ностей про­из­водс­тва. При этом не­об­хо­димо учи­тывать сле­ду­ющее:

§ наз­на­ча­емые сбо­роч­ные еди­ницы дол­жны пред­став­лять со­бой часть конс­трук­ции со свар­ны­ми со­еди­нени­ями, дос­тупны­ми для вы­пол­не­ния свар­ки с по­мощью се­рийно вы­пус­ка­емо­го обо­рудо­вания при ми­нимальном чис­ле пе­рена­ладок в про­цес­се об­ра­бот­ки;

§ ос­новной объем сва­роч­ных ра­бот дол­жен при­ходиться на сбо­роч­ные еди­ницы и быть ми­нимальным при со­еди­нении их в из­де­лия;

§ сбо­роч­ные еди­ницы дол­жны об­ла­дать дос­та­точ­ной жес­ткостью, обес­пе­чива­ющей воз­можность их тран­спор­ти­ров­ки, сбор­ки и свар­ки, про­веде­ние ме­хани­чес­кой до­работ­ки или тер­мо­об­ра­бот­ки и др.;

§ чис­ло и пос­ле­дова­тельность сва­роч­ных опе­раций при из­го­тов­ле­нии сбо­роч­ных еди­ниц дол­жны обес­пе­чивать ми­нимальные сва­роч­ные де­фор­ма­ции и при не­об­хо­димос­ти до­пус­кать про­веде­ние опе­раций прав­ки.

Рас­чле­нени­ем из­де­лия на от­дельные эле­мен­ты уже обус­ловли­ва­ет­ся не­об­хо­димость из­го­тов­ле­ния его с по­мощью свар­ки. При­чем, на­мечая рас­по­ложе­ние со­еди­нений, пре­доп­ре­деля­ет­ся ре­шение та­ких конс­трук­тивно-тех­но­логи­чес­ких воп­ро­сов, как вы­бор ти­пов со­еди­нений, ме­тодов и при­емов свар­ки и др. По­это­му вы­бор ва­ри­ан­та рас­чле­нения и схе­мы со­бира­емос­ти яв­ля­ет­ся важ­ным эта­пом про­ек­ти­рова­ния свар­ных конс­трук­ций, его вли­яние на тех­но­логич­ность весьма зна­чительно.

3. Пра­вильный вы­бор ма­тери­ала — один из важ­нейших воп­ро­сов про­ек­ти­рова­ния и тех­но­логи­чес­кой от­ра­бот­ки, так как ока­зыва­ет не­пос­редс­твен­ное вли­яние на тех­ни­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки, мас­су и эко­номич­ность из­го­тов­ле­ния конс­трук­ции.

Тре­бова­ния к свойствам ма­тери­алов в пер­вую оче­редь оп­ре­деля­ют­ся ус­ло­ви­ями ра­боты, при этом важ­ным яв­ля­ет­ся ста­бильность их свойств. Кро­ме то­го, учи­тыва­ют зат­ра­ты на ма­тери­ал, тех­но­логи­чес­кую об­ра­бот­ку, воз­можность про­веде­ния сва­роч­ных ра­бот. В со­чета­нии с тре­бова­ни­ями, предъяв­ля­емы­ми к ус­ло­ви­ям экс­плу­ата­ции, тре­бова­ние вы­сокой сва­рива­емос­ти оп­ре­деля­ет прак­ти­чес­кую при­год­ность ма­тери­ала для свар­ных конс­трук­ций.

Осо­бен­но ва­жен этот воп­рос при соз­да­нии конс­трук­ций из раз­но­род­ных ма­тери­алов. Мас­са конс­трук­ции су­щес­твен­но за­висит от удельных по­каза­телей ме­хани­чес­ких ха­рак­те­рис­тик ма­тери­ала. Ши­роко ис­пользу­емые низ­ко­уг­ле­родис­тые ста­ли об­ла­да­ют низ­кой удельной проч­ностью, что ве­дет к уве­личе­нию ме­тал­ло­ем­кости конс­трук­ций, по­это­му це­лесо­об­разна за­мена их низ­ко­леги­рован­ны­ми ста­лями с пре­делом те­кучес­ти 350…600 МПа. Весьма пер­спек­тивны вы­сокоп­рочные ста­ли с мар­тенсит­ной и бейнит­ной струк­ту­рой. Ис­пользо­вание та­ких ма­тери­алов да­ет воз­можность зна­чительно сни­зить мас­су из­де­лий, од­на­ко по­выше­ние проч­ности ма­тери­ала тре­бу­ет бо­лее со­вер­шенных конс­трук­тивных раз­ра­боток из­де­лий, вы­соко­го ка­чес­тва из­го­тов­ле­ния и кон­тро­ля. Ис­пользо­вание бо­лее проч­ных ста­лей (30ХГСА и др.) тре­бу­ет вы­сокой культу­ры про­ек­ти­рова­ния все­го про­из­водс­тва. Кро­ме то­го, су­щес­твен­но воз­раста­ет тру­до­ем­кость из­го­тов­ле­ния, так как тре­бу­ет­ся про­водить опе­рации тер­мо­об­ра­бот­ки.

Для мно­гих спе­ци­альных конс­трук­ций при­меня­ют­ся вы­соко­леги­рован­ные ста­ли: кор­ро­зи­он­но-стойкие, жа­рос­тойкие и жа­роп­рочные. Од­на­ко сто­имость их вы­сока и ис­пользо­вание в конс­трук­ци­ях дик­ту­ет­ся осо­быми ус­ло­ви­ями.

Стрем­ле­ние уменьшить мас­су конс­трук­ций ве­дет к бо­лее ши­роко­му при­мене­нию лег­ких спла­вов, в пер­вую оче­редь на алю­мини­евой ос­но­ве. Од­на­ко при вы­боре та­ких ма­тери­алов нуж­но иметь в ви­ду, что сто­имость 1 т алю­мини­евых спла­вов зна­чительно вы­ше сто­имос­ти 1 т ста­ли, по­это­му их при­мене­ние мо­жет быть оп­равда­но там, где вы­иг­рыш в мас­се име­ет ре­ша­ющее зна­чение. Хо­роши­ми ме­хани­чес­ки­ми ха­рак­те­рис­ти­ками в со­чета­нии с ма­лой плот­ностью об­ла­да­ют ти­тано­вые спла­вы. При s_в = 1200 МПа их удельная проч­ность та­кая же, как у ста­ли с s_в = 2100 МПа. Большинс­тво спла­вов ти­тана хо­рошо сва­рива­ют­ся, об­ла­да­ют вы­сокой кор­ро­зи­он­ной стойкостью, но тре­бу­ют при свар­ке тща­тельной за­щиты от га­зов и про­яв­ля­ют склон­ность к за­мед­ленно­му раз­ру­шению, что ус­ложня­ет тех­но­логию из­го­тов­ле­ния из них конс­трук­ций.

При соз­да­нии из­де­лий из лег­ких спла­вов не­об­хо­димо учи­тывать спе­цифи­ку по­веде­ния этих ма­тери­алов в про­цес­се из­го­тов­ле­ния свар­ных конс­трук­ций и ус­ло­ви­ях экс­плу­ата­ции.

Эф­фектив­ным нап­равле­ни­ем в про­ек­ти­рова­нии яв­ля­ет­ся ис­пользо­вание в раз­личных час­тях свар­ных конс­трук­ций раз­но­род­ных ма­тери­алов, на­ибо­лее пол­но от­ве­ча­ющих тре­бова­ни­ям экс­плу­ата­ции, при­мене­ние двух­слойно­го про­ката со спе­ци­альны­ми свойства­ми об­ли­цовоч­но­го слоя и дру­гих со­чета­ний: свойства ма­тери­ала дол­жны удов­летво­рять тре­бова­ни­ям экс­плу­ата­ции, обес­пе­чивать не­об­хо­димую сва­рива­емость, тех­но­логи­чес­кую об­ра­баты­ва­емость и эко­номи­чес­кую це­лесо­об­разность.

4. Важ­ной за­дачей яв­ля­ет­ся пра­вильный вы­бор спо­соба по­луче­ния со­еди­нений в со­от­ветс­твии с наз­на­чени­ем, фор­мой и раз­ме­рами конс­трук­ций.

Наз­на­чение спо­соба свар­ки в зна­чительной сте­пени оп­ре­деля­ет­ся сва­рива­емостью, осо­бен­но при со­еди­нении раз­но­род­ных ма­тери­алов, конс­трук­тивным офор­мле­ни­ем из­го­тов­ля­емых уз­лов, сте­пенью их от­ветс­твен­ности и про­из­во­дительностью про­цес­са. К то­му же не­об­хо­димо учи­тывать оп­ре­делен­ный тип со­еди­нений, при­садоч­ный ма­тери­ал, при­емы и обес­пе­чение удобс­тва вы­пол­не­ния сбо­роч­но-сва­роч­ных опе­раций. Эти ус­ло­вия пре­доп­ре­деля­ют ме­хани­чес­кие свойства со­еди­нений и ве­личи­ну до­пус­ка­емых нап­ря­жений, не­об­хо­димых для проч­нос­тных рас­че­тов конс­трук­ции, в свя­зи с чем наз­на­чение спо­соба свар­ки про­из­во­дит­ся уже на пер­вой ста­дии раз­ра­бот­ки из­де­лия. Оп­ти­мальность это­го вы­бора в зна­чительной сте­пени за­висит от пра­вильнос­ти уче­та сос­то­яния сва­роч­но­го про­из­водс­тва и тен­денций его раз­ви­тия.

5. Пра­вильное наз­на­чение ти­па и па­рамет­ров свар­ных со­еди­нений в за­виси­мос­ти от осо­бен­ностей конс­трук­ции и ха­рак­те­ра ис­пы­тыва­емых наг­ру­жений — один из важ­ных воп­ро­сов тех­но­логич­ности.

Ка­чес­тво свар­ных со­еди­нений и тру­до­ем­кость их вы­пол­не­ния в зна­чительной сте­пени за­висят от про­ек­тных ре­шений, оп­ре­деля­ющих тип при­садоч­но­го ма­тери­ала, се­чение швов и рас­четный объем нап­лавлен­но­го ме­тал­ла, по­ложе­ние свар­ных швов в прос­транс­тве при вы­пол­не­нии сва­роч­ных ра­бот, дос­тупность и удобс­тво вы­пол­не­ния свар­ки и др. По­это­му при вы­боре ти­па и конс­трук­ции свар­ных со­еди­нений на­меча­емые конс­трук­тивные ре­шения не­об­хо­димо оце­нивать не только с точ­ки зре­ния проч­ности, но и с точ­ки зре­ния тех­но­логич­ности.

При наз­на­чении свар­ных со­еди­нений нуж­но учи­тывать воз­можность вы­пол­не­ния со­еди­нений в конс­трук­ции с мак­си­мальным ис­пользо­вани­ем ав­то­мати­зиро­ван­ных спо­собов свар­ки, чис­ло и раз­ме­ры свар­ных швов дол­жны быть ми­нимальны и стро­го обос­но­ваны рас­че­тами или тех­но­логи­чес­ки­ми ус­ло­ви­ями. Не­соб­лю­дение этих тре­бова­ний ве­дет к ухуд­ше­нию ка­чес­тва и уве­личе­нию тру­до­ем­кости из­го­тов­ле­ния и се­бес­то­имос­ти свар­ных конс­трук­ций. В свя­зи с этим в конс­трук­ци­ях не­об­хо­димо ис­пользо­вать на­ибо­лее ра­ботос­по­соб­ные и удоб­но вы­пол­ня­емые ти­пы со­еди­нений, стре­миться к сок­ра­щению их чис­ла и уменьше­нию се­чений. Рас­по­ложе­ние со­еди­нений в конс­трук­ци­ях дол­жно уменьшать или пре­дот­вра­щать по­яв­ле­ние сва­роч­ных де­фор­ма­ций, а па­рамет­ры со­еди­нений дол­жны быть мак­си­мально уни­фици­рова­ны, фор­ма швов прос­тая, хо­рошо под­да­юща­яся опи­санию и вы­пол­не­нию ав­то­мати­чес­кой свар­кой.

Ис­клю­чительно важ­ным тре­бова­ни­ем яв­ля­ет­ся сок­ра­щение объема рас­плав­ля­емо­го и осо­бен­но нап­лавлен­но­го ме­тал­ла.

На эта­пе про­ек­ти­рова­ния за­выше­ние объема мо­жет быть выз­ва­но:

§ не­совер­шенс­твом ис­пользу­емых ме­тодик и норм рас­че­та, стан­дартов и дру­гих ру­ково­дящих до­кумен­тов, рег­ла­мен­ти­ру­ющих па­рамет­ры свар­ных со­еди­нений и швов;

§ не­соб­лю­дени­ем в про­ек­ти­рова­нии прин­ци­па ми­ними­зации нап­лавлен­но­го ме­тал­ла в конс­трук­ции;

§ не­дос­та­точ­ным ис­пользо­вани­ем прог­рессив­ных конс­трук­тивных ре­шений, тре­бу­ющих ми­нимальных про­тяжен­ности швов и объема нап­лавлен­но­го ме­тал­ла;

§ ог­ра­ничен­ностью при­мене­ния в конс­трук­ци­ях ма­тери­алов с улуч­шенны­ми свойства­ми и прог­рессив­ных ви­дов про­филей за­гото­вок;

§ не­дос­та­точ­ным ис­пользо­вани­ем сва­роч­ных про­цес­сов, обес­пе­чива­ющих бо­лее вы­сокие ме­хани­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки со­еди­нений.

При из­го­тов­ле­нии свар­ных конс­трук­ций пе­рерас­хо­ду нап­лавлен­но­го ме­тал­ла спо­собс­тву­ют:

§ от­кло­нения от стро­гого соб­лю­дения пред­пи­саний тех­ни­чес­кой до­кумен­та­ции и инс­трук­ций в от­но­шении точ­ности и ка­чес­тва вы­пол­не­ния за­гото­вительных, сбо­роч­ных и сва­роч­ных ра­бот;

§ не­совер­шенс­тво при­нятых в тех­но­логи­чес­ком про­цес­се ме­тодов и обо­рудо­вания об­ра­бот­ки;

§ не­дос­та­точ­ная точ­ность за­гото­вок, обус­ловли­ва­ющая не­об­хо­димость наз­на­чения из­лишних при­пус­ков и про­веде­ния руч­ных ра­бот по под­гонке эле­мен­тов.

6. Большое зна­чение для обес­пе­чения тех­но­логич­ности конс­трук­ций име­ет изыс­ка­ние воз­можнос­тей и обес­пе­чение мер, поз­во­ля­ющих до­биваться мак­си­мально­го сок­ра­щения опе­раций в тех­но­логи­чес­ком про­цес­се.

Преж­де все­го, не­об­хо­димо стре­миться ис­клю­чить та­кие тру­до­ем­кие опе­рации с большим объемом руч­но­го тру­да, как прав­ка де­фор­ми­рован­ных конс­трук­ций, под­рубка кро­мок и под­гонка эле­мен­тов при сбор­ке, ме­хани­чес­кая до­работ­ка уз­лов, не­обос­но­ван­ное при­мене­ние тер­мо­об­ра­бот­ки. Все эти опе­рации по­выша­ют се­бес­то­имость конс­трук­ций и уд­ли­ня­ют про­из­водс­твен­ный цикл. Воз­можность по­доб­но­го сок­ра­щения тех­но­логи­чес­ких мар­шру­тов свя­зана с по­выше­ни­ем ка­чес­тва и точ­ности вы­пол­не­ния ра­бот на всех ста­ди­ях из­го­тов­ле­ния конс­трук­ций, по­это­му дальнейшее со­вер­шенс­тво­вание свар­ных конс­трук­ций не­мыс­ли­мо без ре­шения воп­ро­сов обес­пе­чения вы­сокой точ­ности в их про­из­водс­тве.

Ком­плексное ре­шение воп­ро­сов проч­ности, точ­ности, тех­но­логич­ности и эко­номич­ности поз­во­ля­ет соз­да­вать на­ибо­лее ра­ци­ональные свар­ные конс­трук­ции с на­именьши­ми зат­ра­тами ма­тери­алов, вре­мени и тру­да на их из­го­тов­ле­ние. Ре­шение этих воп­ро­сов дол­жно оп­ре­деляться кон­крет­ны­ми ус­ло­ви­ями в ре­зульта­те тща­тельно­го ана­лиза все­го слож­но­го ком­плек­са про­из­водс­тва свар­ных и па­яных конс­трук­ций.

Для из­де­лий пер­вой груп­пы при со­еди­нении на­бора жес­ткос­ти из штам­по­ван­ных эле­мен­тов с тон­костен­ны­ми эле­мен­та­ми из лис­та ре­комен­ду­ет­ся при­мене­ние кон­так­тной то­чеч­ной и шов­ной свар­ки как на­ибо­лее про­из­во­дительных спо­собов по­луче­ния со­еди­нений. При­мене­ние ду­говой свар­ки в этих слу­ча­ях не всег­да воз­можно в свя­зи со зна­чительным ко­роб­ле­ни­ем тон­костен­ных де­талей. На­ибо­лее ра­ци­онально сва­ривать конс­трук­ции с пря­мыми шва­ми большой про­тяжен­ности. При этом уп­ро­ща­ют­ся ме­тоды и средс­тва ме­хани­зации, сни­жа­ет­ся тру­до­ем­кость вспо­мога­тельных опе­раций.

На­ибо­лее тех­но­логич­ны­ми яв­ля­ют­ся уз­лы от­кры­того ти­па, ко­торые мож­но сва­ривать элек­тро­дами прос­той ге­омет­ри­чес­кой фор­мы (рис. 1.1). Ме­нее тех­но­логич­ны уз­лы зак­ры­того ти­па, так как для их свар­ки тре­бу­ют­ся фи­гур­ные элек­тро­ды и слож­ные прис­по­соб­ле­ния, что свя­зано со зна­чительны­ми зат­ра­тами вре­мени, тру­да и ма­тери­алов. На рис. 1.2 по­каза­ны не­кото­рые ши­роко ис­пользу­емые свар­ные конс­трук­ции, вы­пол­ня­емые то­чеч­ной и шов­ной свар­кой. При из­го­тов­ле­нии не­сущих конс­трук­ций нер­вю­ры 2 (рис. 1.2, а) раз­де­ля­ют на две час­ти, и пос­ле при­вар­ки каж­дой час­ти к об­во­ду 1 сва­рива­ют внах­лес­тку. Этим уда­ет­ся ком­пенси­ровать не­точ­ность из­го­тов­ле­ния и свар­ки нер­вюр и обес­пе­чить глад­кую по­вер­хность не­сущих лис­тов. Тех­но­логич­ность конс­трук­ции за­висит так­же от рас­по­ложе­ния свар­ных со­еди­нений.

Рис. 1.1.Соединения, выполняемые контактной точечной сваркой:
а — открытого типа; б — закрытого типа Рис. 1.2.Примеры конструкций, выполняемых контактной сваркой:
а — сварка несущей конструкции нервюры: 1 — обвод; 2 — нервю­ра; ТЭС — соединения точечной контактной сварки; б — приварка элементов жесткости в полузакрытый сосуд: I — технологичный вариант; II — нетехнологичный вариант; в — шовная сварка тон­ко­стенного гофра (1) с массивным фланцем (2); г — вварка сферического составного донышка в обечайку: 1 — обечайка; 2 — сферическая часть донышка; 3 — цилиндрическая часть донышка; д — вварка перегородок в емкости точечной сваркой: 1 — стенка емкости; 2 — перегородка; е — точечная контактная сварка полых судовых панелей: 1 — обшивка; 2 — элемент жесткости

На рис. 1.2, б по­каза­ны ва­ри­ан­ты рас­по­ложе­ния эле­мен­тов жес­ткос­ти в по­лузак­ры­том со­суде: по схе­ме I со­еди­нение от­кры­то и удоб­но для наб­лю­дения во вре­мя свар­ки, по схе­ме II со­еди­нение ме­нее дос­тупно и его вы­пол­не­ние зат­рудне­но.

При со­еди­нении тон­костен­но­го эле­мен­та с тол­стос­тенным сле­ду­ет уменьшить тол­щи­ну пос­ледне­го в мес­те со­еди­нения. На рис. 1.2, в по­каза­на шов­ная свар­ка тон­костен­но­го гоф­ра 1 с мас­сивным флан­цем 2. При шов­ной свар­ке круп­но­габа­рит­ных из­де­лий (рис. 1.2, г) для удобс­тва под­хо­да ро­лика со стан­дар­тной кон­солью к мес­ту свар­ки обе­чайки 1 с до­ныш­ком 2 в стен­ке до­ныш­ка пре­дус­матри­ва­ет­ся спе­ци­альное тех­но­логи­чес­кое от­вер­стие, ко­торое пос­ле шов­ной свар­ки зак­ры­ва­ет­ся заг­лушкой и за­вари­ва­ет­ся ар­го­ноду­говой свар­кой. При то­чеч­ной свар­ке пе­рего­родок в ем­костях тол­щи­на обе­ча­ек 1 дол­жна быть больше тол­щи­ны пол­ки пе­рего­род­ки 2 (рис. 1.2, д). В про­тив­ном слу­чае при раз­ру­шении со­еди­нения вы­рыв свар­ной точ­ки, про­ис­хо­дит в обе­чайке и соп­ро­вож­да­ет­ся на­руше­ни­ем об­щей гер­ме­тич­ности ем­кости и вы­тека­ни­ем жид­кости.

На рис. 1.2, e по пер­во­му ва­ри­ан­ту с по­мощью се­рийной сва­роч­ной ма­шины со стан­дар­тной дли­ной кон­со­лей воз­можно из­го­тов­ле­ние па­нелей, сос­то­ящих из об­шивки 1 и эле­мен­тов жес­ткос­ти 2, вдвое больших по ши­ринев срав­не­нии со вто­рым ва­ри­ан­том. При этом сок­ра­ща­ет­ся об­щее чис­ло не­об­хо­димых тех­но­логи­чес­ких разъемов в конс­трук­ции. В ито­ге уменьша­ют­ся де­фор­ма­ции и об­щий объем сва­роч­ных ра­бот. Во вто­ром ва­ри­ан­те не­об­хо­ди­мо при­менять спе­ци­альную сва­роч­ную ма­шину с уд­ли­нен­ны­ми кон­со­лями.

В уз­лах, вы­пол­ня­емых свар­кой плав­ле­ни­ем, бо­лее ра­ботос­по­соб­ны со­еди­нения встык (рис. 1.3, а). В со­еди­нени­ях, вы­пол­ня­емых внах­лес­тку или с двойной от­бортов­кой (рис. 1.3, б), уве­личи­ва­ет­ся кон­цен­тра­ция нап­ря­жений, сни­жа­ет­ся проч­ность и зат­рудня­ет­ся кон­троль. Рас­по­ложе­ние свар­но­го шва нап­ро­тив бур­ти­ка или ря­дом с выс­ту­па­ющей частью конс­трук­ции (рис. 1.3, в) зат­рудня­ет свар­ку и рен­тге­нокон­троль, вы­зыва­ет кон­цен­тра­цию нап­ря­жений.

Рис. 1.3.Технологичные и нетехнологичные конструкции, выполняемые сваркой плавлением:
а, б — соответственно рекомендуемые и нерекомендуемые конструкции сварной обечайки, вварки донышка в обечайку и горловины в шаровой баллон; в — рекомендуемые (вверху) и нерекомендуемые (внизу) варианты соединения арматуры трубопроводов; г — рекомендуемый вариант сварки цилиндрического сосуда из сварных обечаек; д — рекомендуемый (вверху) и нерекомендуемый (внизу) варианты сварки продольного шва плит на подкладке; е — технологичные конструкции сварных балок различного сечения

Кро­ме то­го, свар­ка де­талей раз­ной тол­щи­ны соп­ро­вож­да­ет­ся не­сим­метрич­ностью теп­ло­вого по­ля и воз­никно­вени­ем из­лишних нап­ря­жений, что мо­жет при­вес­ти к об­ра­зова­нию тре­щин. При со­еди­нении обе­ча­ек кольце­выми шва­ми не­об­хо­димо про­дольные швы рас­по­лагать не по од­ной ли­нии, а сме­щать их от­но­сительно друг дру­га (рис. 1.3, г). При этом уда­ет­ся сни­зить кон­цен­тра­цию нап­ря­жений и по­высить ра­ботос­по­соб­ность из­де­лия. При вы­пол­не­нии сты­ковых со­еди­нений из алю­мини­евых спла­вов не­об­хо­димо пре­дус­мотреть воз­можность уда­ления ок­сидных пле­нок из сты­ка в проп­лав, при­меняя сва­роч­ные под­клад­ки с про­фили­рован­ны­ми ка­нав­ка­ми или спе­ци­альным офор­мле­ни­ем конс­трук­ции со­еди­нения (рис. 1.3, д). Ок­сидные вклю­чения, ос­та­ющи­еся в швах, слу­жат при­чиной за­рож­де­ния тре­щин и на­руше­ния гер­ме­тич­ности.

На­именьшие де­фор­ма­ции пос­ле свар­ки бу­дут иметь уз­лы и конс­трук­ции, со­еди­нения, в эле­мен­тах ко­торых они рас­по­лага­ют­ся так, что сум­ма ста­тичес­ких мо­мен­тов объема ме­тал­ла швов от­но­сительно цен­тра тя­жес­ти се­чения эле­мен­та рав­на ну­лю или близ­ка к не­му. По­это­му ре­комен­ду­ет­ся рас­по­лагать швы в эле­мен­тах сим­метрич­но (рис. 1.3, е). Для уменьше­ния ос­та­точ­ных нап­ря­жений сле­ду­ет из­бе­гать в из­де­лии пе­ресе­ка­ющих­ся швов, а так­же их скоп­ле­ния.

Вы­сокая точ­ность свар­ных уз­лов дос­ти­га­ет­ся при­мене­ни­ем спе­ци­альных прис­по­соб­ле­ний. Ус­тройство прис­по­соб­ле­ния, фор­ма и конс­трук­ция со­еди­нений в сва­рива­емом из­де­лии дол­жны обес­пе­чивать воз­можность сбор­ки эле­мен­тов и свар­ки всех швов без из­вле­чения уз­ла из прис­по­соб­ле­ния.

1.4Общие принципы проектирования 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.

На эта­пе 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), ви­дом за­гото­вок раз­ме­ров швов, 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.

В за­виси­мос­ти от ос­новно­го наз­на­чения раз­ли­ча­ют пер­спек­тивные и ра­бочие тех­но­логи­чес­кие про­цес­сы(ТП).

Пер­спек­тивный ТП вклю­ча­ет в се­бя:

1) пос­ле­дова­тельность тех­но­логи­чес­ких опе­раций;

2) раз­бивку конс­трук­ции на от­дельные тех­но­логи­чес­кие уз­лы или эле­мен­ты;

3) эс­кизную про­работ­ку спе­ци­альных прис­по­соб­ле­ний и ос­нас­тки;

4) рас­че­ты ре­жимов ос­новных сва­роч­ных про­цес­сов и ожи­да­емых сва­роч­ных нап­ря­жений и де­фор­ма­ций;

5) срав­ни­тельную оцен­ку раз­ра­ботан­ных ва­ри­ан­тов тех­но­логии.

Пос­ле окон­ча­тельно­го ут­вер­жде­ния тех­ни­чес­ко­го про­ек­та и при­нято­го ва­ри­ан­та тех­но­логии вы­пол­ня­ют ра­бочее про­ек­ти­рова­ние конс­трук­ции (сос­тавле­ние конс­трук­тор­ской до­кумен­та­ции) и раз­ра­бот­ку ра­бочей тех­но­логии (сос­тавле­ние тех­но­логи­че­ской до­кумен­та­ции), вклю­ча­ющей в се­бя сле­ду­ющие действия:

§ уточ­не­ние и из­ме­нение прин­ци­пи­ально­го тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са, свя­зан­ные с из­ме­нени­ем конс­трук­ции на эта­пе ра­боче­го про­ек­ти­рова­ния;

§ раз­ра­бот­ку тех­но­логи­чес­ких карт, в ко­торых ука­зыва­ют все па­рамет­ры ре­жима свар­ки, при­меня­емые сва­роч­ные ма­тери­алы и обо­рудо­вание;

§ крат­кое опи­сание тех­но­логи­чес­ких при­емов вы­пол­не­ния от­дельных сва­роч­ных опе­раций;

§ тре­бова­ния к проч­ности и ка­чес­тву свар­ных конс­трук­ций на от­дельных эта­пах их из­го­тов­ле­ния;

§ ука­зания ме­тодов про­вер­ки точ­ности и кон­тро­ля ка­чес­тва со­еди­нений, уз­лов и го­товой конс­трук­ции.

В за­виси­мос­ти от ко­личес­тва из­де­лий,ох­ва­тыва­емых про­цес­сом, ус­та­нов­ле­но два ви­да тех­но­логи­чес­ких про­цес­сов: ти­повой и еди­нич­ный.

В за­виси­мос­ти от сте­пени де­тали­зации каж­дый тех­но­логи­чес­кий про­цесс мо­жет быть мар­шрут­ным, опе­раци­он­ным или опе­раци­он­но-мар­шрут­ным.

Тех­но­логи­чес­кая опе­рация яв­ля­ет­ся частью ТП, вы­пол­ня­емой на од­ном ра­бочем мес­те.

Тех­но­логи­чес­кий про­цесс из­го­тов­ле­ния свар­ной конс­трук­ции офор­мля­ет­ся до­кумен­тально. Раз­ли­ча­ют ос­новные и вспо­мога­тельные до­кумен­ты.

Ос­новные до­кумен­ты пол­ностью и од­нознач­но оп­ре­деля­ют тех­но­логи­чес­кий пе­реход (опе­рацию) из­го­тов­ле­ния из­де­лий и со­дер­жат ин­форма­цию, не­об­хо­димую и дос­та­точ­ную для ре­шения ин­же­нер­но-тех­ни­чес­ких, пла­ново-эко­номи­чес­ких и ор­га­низа­ци­он­ных за­дач. Ос­новные до­кумен­ты бы­ва­ют об­ще­го и спе­ци­ально­го наз­на­чения.

Вспо­мога­тельные до­кумен­ты при­меня­ют при раз­ра­бот­ке, внед­ре­нии и фун­кци­они­рова­нии тех­но­логи­чес­ко­го пе­рехо­да (опе­рации).

К ос­новным до­кумен­там тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са из­го­тов­ле­ния свар­ной конс­трук­ции от­но­сит­ся тех­но­логи­чес­кая кар­та — ос­новной про­из­водс­твен­ный до­кумент, в ко­тором при­веде­ны все дан­ные по де­талям, сбор­ке и свар­ке конс­трук­ции. Тех­но­логи­чес­кая кар­та на­ходит­ся в стро­гом со­от­ветс­твии с прин­ци­пи­альным тех­но­логи­чес­ким про­цес­сом.