Для начала немного расскажем о видах сварки и об их отличиях.
Существует несколько методов сваривания металлов: лазерный, плазменный, диффузионный и пр. Наиболее распространенным способом является дуговая сварка плавлением под воздействием электрической дуги — электросварка. Ее подразделяют на три вида:
- Ручная дуговая — метод сварки, при котором сварщик использует штучный плавящийся электрод. При его соприкосновении с поверхностью свариваемого металла формируется дуговой разряд. Процесс сваривания проводится полностью вручную, имеет низкую производительность и на крупных производствах применяется реже всего.
- Полуавтоматическая (механизированная) под слоем флюса — вид дуговой сварки, при которой сварщик использует сварочную проволоку. Ее подача происходит с помощью специальных механизмов. Это один из основных способов сварки плавлением, с помощью которого выполняют любые сварные соединения.
- Автоматическая под слоем флюса. В данном случае образование, поддержание дуги и ее перемещение относительно изделия выполняется специальными роботизированными сварочными аппаратами, без непосредственного участия человека. Используется в крупносерийном и массовом производстве.
Полуавтоматическое (механизированное) сваривание отвода
Последние два способа являются наиболее распространенными и обеспечивают высокую производительность. Разница заключается в степени механизации операций. Если коротко: автоматический тип подразумевает полностью автоматизированный сварочный процесс с помощью специальных роботов-манипуляторов, а в полуавтоматическом типе механизирован только один процесс — подача сварочной проволоки, остальные операции выполняются сварщиком вручную. Качество шва в обоих случаях будет высоким, а соединения прочными.
Почему мы не используем сварочных роботов?
В своем производстве мы применяем метод полуавтоматического сваривания деталей. И вот, почему.
Скорость
Несмотря на то что роботизированные сварочные автоматы обеспечивают высокое качество сварных соединений и ускоряют выпуск продукции, их используют преимущественно на производствах конвейерного типа, где изделия изготавливаются в больших объемах.Высокая производительность метода заключается в автоматизации большого количества однотипных сварочных процессов, когда требуется наложение десятков и сотен швов с повторяющейся технологией на одинаковых соединительных деталях.
Пример ручной дуговой сварки фрагмента трубы
Наибольшее распространение такой метод получил в автомобильной промышленности. Роботов также используют для сваривания особо ответственных конструкций, например, в аэрокосмической отрасли, атомной энергетике, при производстве труб с длинным непрерывным сварным швом, на авиационных заводах или для изделий особо крупных размеров.
Однако производство теплоизолированных фитингов предполагает выпуск деталей различных конструкций, форм и размеров. В течение одной смены может потребоваться сборка сварных конструкций из трубных заготовок разных диаметров и толщин стенок, а сами соединения могут отличаться по сложности их выполнения.
Важно отметить, что для избежания дефектов при наложении сварного шва требуется соблюдать оптимальный скоростной режим. Например, слишком низкая скорость сваривания может привести к образованию наплывов, слишком высокая — к непроварам. То есть для получения качественного сварного соединения скорость наложения шва как при механизированной, так и при роботизированной сварке будет находиться в пределах определенных параметров.
Сваривание отвода малого диаметра полуавтоматическим способом
Таким образом, в случае отпуска партии продукции не потокового производства целесообразно использовать полуавтоматическую сварку, так как профессиональный сварщик не только не уступает в скорости сваривания деталей, но и имеет ряд преимуществ, таких как, мобильность.
Маневренность и гибкость
Профессиональный сварщик, в отличие от робота, быстро адаптируется к любым изменениям в сварочном процессе, оперативно переключается между деталями разных размеров и способен выполнять соединения любых геометрических форм, тогда как при работе с автоматизированным сварочным аппаратом каждый раз требуется перепрограммирование сложного оборудования. От корректности настроек зависит качество сварного шва, точное место его пролегания и количество бракованной продукции на выходе.Конструктивно робот-манипулятор представляет собой механизированное устройство с управляемой рукой, на конце которой расположена горелка. Досягаемость механической руки, как правило, ограничена, а сам робот чаще всего может производить сварку только в одной плоскости, тогда как человек выполняет сложные работы даже в труднодоступных местах.
Изготовление подвижной опоры методом механизированной сварки
Следует учитывать сложности, связанные непосредственно со свариваемыми заготовками, а именно их точное позиционирование относительно друг друга — так, одна и та же марка стали, но из разных поставок, может иметь отличия. По этой причине при наличии некоторых погрешностей в виде разбегов или припусков сваривание автоматическим способом не может гарантировать качественный результат из-за того, что робот производит сварку строго по заданным значениям, поэтому большинство изготовителей полагаются на ручное исполнение.
Итак, если говорить о гибкости и маневренности, то сварщик обладает преимуществами благодаря возможности производить работы во всех пространственных положениях, в том числе в труднодоступных местах.
Низкая маневренность автоматического оборудования и необходимость дополнительной настройки каждый раз при смене операций снижает эффективность работы, если речь идет о серийном и мелкосерийном производстве, что в таком случае делает роботизацию сварки менее целесообразным.
Сваривание детали, зафиксированной прихватками
Формирование сварного шва
Перед началом сварочного процесса поверхности деталей будущих фитингов подготавливают и фиксируют между собой с помощью прихваток — коротких сварных швов, которые обеспечивают взаимное положение деталей и помогают избежать их смещение в процессе формирования основного соединения.При использовании автоматизированных сварочных агрегатов подготовленная конструкция фиксируется на специальном стенде, где робот-манипулятор формирует непрерывный шов, однако в таком случае сварка проходит по местам прихваток, что негативно отражается на качестве шва.
Дело в том, что в месте прихватки сварка становится нестабильной и при наложении шва переплавление не происходит, что является дефектом «несплавление» по ГОСТ Р ИСО 6520–1–2012. Такое сварное соединение не проходит ультразвуковой контроль качества.
Проверка сварного шва ультразвуковым дефектоскопом
При полуавтоматическом способе сварщик удаляет прихватки, не доводя до них основной шов, и далее формирует длинное непрерывное соединение, которое очищается от шлака, брызг и натеков металла. К сварным соединениям применяют несколько методов контроля качества. Готовые стыки сварщик отмечает личным клеймом.
Итак, резюмируем
Автоматизация сварочного процесса является отличным решением при выстраивании производственного цикла, где требуется изготовление крупных партий штампованной продукции с повторяющимся видом соединения.Полуавтомат подходит для предприятий с серийным производством разнотипных изделий и различной сложностью сварных соединений — как раз наш случай.
Выбор метода и целесообразность его использования зависят от особенностей производства.
