2. Анализ возможных способов сварки изделия

Рассмотренная выше технология сборки и сварки имеет ряд недостатков:

1. Много переворотов с использованием крана, кран не всегда бывает доступным в нужный момент, в итоге потеря времени на ожидание крана.

2. Малая производительность данного способа сварки, существуют более производительные способов сварки.

3. Неудобное положение для сварки, расстояние между позициями 3 и 2 чертеж A0000001 составляет 341 мм рис.2.1, очень стесненное пространство для работы сварщику.

Рис. 2.1 Затруднительное место в конструкции для сварки.

Для решения проблемы связанной с многочисленными переворотами изделия предлагается использовать позиционер рис.2.2.

Рис. 2.2. Позиционер.

В сварочных работах позиционеры являются полезными устройствами, повышающими гибкость, производительность и качество сварочных работ, не говоря уже о мотивации сварщиков. Главным преимущество использования манипуляторов является возможность установки свариваемых деталей в наилучшее положение для сварки – нижнее положение. Таким образом, производительность может быть увеличена. Сварщики особенно ценят эргономичность и комфортность выполнения работ.

Из всех рассмотренных позицинеров различных производителей, наиболее дешевыми оказались позиционеры фирмы PEMA. Из предложенной линейки позиционеров данного производителя наиболее подходит позиционер серии SKYMASTER с грузоподъемностью 25 тонн. Все манипуляторы фирмы PEMA оснащены пультом дистанционного управления в качестве стандартного оборудования рис.2.3.

Рис. 2.3. Пульт дистанционного управления для позиционера.

Для повышения производительности сварочных работ необходимо внедрять механизацию и автоматизацию сварочных процессов, а так же использовать более производительные способы сварки. Далее рассмотрим три различных способа сварки:

• Механизированная сварка в защитных газа с использованием «трактора».

• Автоматическая сварка в защитных газах с использованием сварочного робота.

• Сварка под флюсом с использованием сварочного центра консольного типа.

Далее рассмотрим данные способы сварки подробнее.

Полуавтоматическая сварка в защитных газах металлопорошковой проволокой с использованием “трактора”.

Для данного способа сварки используют:

• металлопорошковую проволоку типа STEIN MEGAFIL 710 M диаметром 1,6 мм с коэффициентом наплавки 20 г/А*ч,

• механизм подачи проволоки фирмы ESAB и источник питания с ПВ 100% при 400 А. типа ESAB Origo Mig 502c,

• защитный газ Ar 80% + CO2 20%,

• сварочный «трактор» CS-100C фирмы KOWELD рис.2.4.

Рис. 2.4. Сварочный трактор CS-100C.

Данное оборудование позволяет производить сварку на форсированных режимах, что дает возможность увеличить производительность сварочных работ.

Расчет трудоемкости данного метода при сварке швов 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, 1-9 чертеж A0000001.

Исходные данные:

Номера швов - 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4

Длина шва - 1670 мм

Толщина привариваемой детали - 50мм.

Разделка шва - K образная под 45º

Площадь сечения шва – 790 мм² Коэффициент наплавки металлопорошковой проволоки - 20 г/А*ч. Сила тока - 400 А. Полярность - DC+

Расчет трудоемкости:

По формуле 2.1 рассчитаем массу шва.

(2.1)

где m – масса шва, кг; – плотность стали, кг/м³; l – длина шва, мм; S – площадь сечения шва, мм².

кг

Рассчитаем время горения дуги по формуле 2.2.

(2.2)

где m – масса шва, кг; I – сила тока, А; α – коэффициент наплавки, г/Ач; t – время горения дуги.

ч

Рассчитаем время сварки, которое понадобится сварщику для выполнения данного шва по формуле 2.3.

(2.3)

где t_п – время сварки шва включая вспомогательные операции, ч; t – машинное время горения дуги, ч; k₁ – процент горения дуги от общего рабочего времени, %.

ч.

Так как швов данной длины у нас 5 полученное время умножаем на 5.

ч.

Далее произведем такой же расчет для швов номер 1-5, 1-9.

Номера швов – 1-5, 1-9

Длина шва - 1079 мм

Толщина привариваемой детали - 50мм.

Разделка шва - K образная под 45º

Площадь сечения шва – 790 мм² Коэффициент наплавки металлопорошковой проволоки - 20 г/А*ч. Сила тока - 400 А. Полярность - DC+

По формуле 2.1 рассчитаем массу шва.

кг.

Рассчитаем время горения дуги по формуле 2.2.

ч.

Рассчитаем время сварки, которое понадобится сварщику для выполнения данного шва по формуле 2.3.

ч.

Так как швов данной длины у нас 2 полученное время умножаем на 2.

ч.

Далее произведем такой же расчет для швов 1-6, 1-7, 1-8.

Номера швов – 1-6, 1-7, 1-8

Длина шва - 1363 мм

Толщина привариваемой детали - 50мм

Разделка шва - K образная под 45º

Площадь сечения шва – 790 мм² Коэффициент наплавки металлопорошковой проволоки - 20 г/А*ч. Сила тока - 400 А. Полярность - DC+

По формуле 2.1 рассчитаем массу шва.

кг.

Рассчитаем время горения дуги по формуле 2.2.

ч.

Рассчитаем время сварки, которое понадобится сварщику для выполнения данного шва по формуле 2.3.

ч.

Так как швов данной длины имеется 2 полученное время умножаем на 2.

ч.

Общая трудоемкость сварки швов 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, 1-9 при данном методе составляет 56,8 часа.

Минусом данного способа является необходимость переустановки линейки, по которой ездит данный трактор, необходимость сварщику находится внутри конструкции при проведении сварки, что бы следить за сварочной ванной и производить корректировку местоположения сварочной горелки.

Далее рассмотрим сварку в защитных газах с использованием сварочного робота рис.2.4.

Рис. 2.4. Сварочный робот фирмы PANASONIC.

Использование данного оборудования на первый взгляд кажется вполне перспективным, но при более детальном знакомстве с роботами и после консультации с представителями фирмы MOTOMAN был найден ряд недостатков, которые исключают возможность использования данного робота в нашем случае.

У роботов данного типа возникают трудности при сварке многослойных швов, для каждого типа шва понадобится написание отдельной программы, написание программы довольно трудоемкое дело, понадобится специальный человек. Система отслеживание и определения места последующего прохода не совершенна и дает сбои. После каждого прохода накапливается ошибка в определении местоположения робота, необходимо периодически задавать нулевую точку. Большая себестоимость данного оборудования.

Далее рассмотрим TWIN сварку под флюсом с использованием двух электродов и одного источника питания рис. 2.5 с применением сварочного центра консольного типа рис. 2.6.

Для данного метода сварки применяется:

• источник питания 1000 А при 100% ПВ.

• проволоку сплошного сечения диаметром 2,5 мм,

Рис. 2.5 TWIN сварка.

Рис. 2.6 Автоматическая колонна для сварки под флюсом.

Данный способ сварки характеризуется повышенной производительностью, минимальными потерями электродного металла, максимальной защитой зоны сварки.

Произведем приблизительный расчет трудоемкости данного метода при сварке швов 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, 1-9 чертеж A0000001.

Исходные данные:

Номера швов - 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4

Длина шва - 1670 мм

Толщина привариваемой детали - 50мм.

Разделка шва - K образная под 45º

Площадь сечения шва – 790 мм² Сила тока - 900 А. Полярность – АС

Масса шва – 10,36 кг.

По формуле 2.4 произведем расчет коэффициента наплавки.

(2.5)

где - коэффициент наплавки, г/Ач; I – сварочный ток, А; - диаметр электрода.

,1 г/Ач

Рассчитаем время горения дуги по формуле 2.2.

ч.

Рассчитаем время сварки, которое понадобится сварщику для выполнения данного шва по формуле 2.3.

ч.

Так как швов данной длины у нас 2 полученное время умножаем на 2.

ч.

Далее произведем такой же расчет для швов номер 1-5, 1-9.

Номера швов – 1-5, 1-9

Длина шва - 1079 мм

Толщина привариваемой детали - 50мм.

Разделка шва - K образная под 45º

Площадь сечения шва – 790 мм² Коэффициент наплавки- 16,1 г/Ач. Сила тока - 900 А. Полярность – АС

Масса шва – 6,69 кг

Рассчитаем время горения дуги по формуле 2.2.

ч.

Рассчитаем время сварки, которое понадобится сварщику для выполнения данного шва по формуле 2.3.

ч.

Так как швов данной длины у нас 2 полученное время умножаем на 2.

ч.

Далее произведем такой же расчет для швов 1-6, 1-7, 1-8.

Длина шва - 1363 мм

Толщина привариваемой детали - 50мм.

Разделка шва - K образная под 45º

Площадь сечения шва – 790 мм² Коэффициент наплавки- 16,1 г/Ач. Сила тока - 900 А. Полярность – АС

Масса шва – 8,45 кг

Рассчитаем время горения дуги по формуле 2.2.

ч.

Рассчитаем время сварки, которое понадобится сварщику для выполнения данного шва по формуле 2.3.

ч.

Так как швов данной длины имеется два полученное время умножаем на 2.

ч.

Общая трудоемкость сварки швов 1, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8, 1-9 при данном методе составляет 31,3 часа.

Из рассмотренных видов сварки наиболее подходящим способом является сварка под флюсом, она же является и более производительной. Однако все данные методы сварки предусматривают предварительную сварку корня шва полуавтоматом в защитных газах, это делается для обеспечения надежности сплавления корня шва.