Меню Рубрики

Установки для сборки и сварки

Промышленное оборудование, зажимные приспособления и кондукторы

Для выполнения основных и вспомогательных операций процесса сварки необходимы кроме сварочного аппарата, источника питания дуги и аппаратуры управления, дополнительные приспособления и механизмы, образующие вместе с указанным выше оборудованием пост или установку для ручной, автоматической или полуавтоматической сварки. Эти приспособления и механизмы весьма различны в зависимости от формы и размеров изделия, характера производства и т. д. Они могут быть разделены на следующие группы:

— сварочные и сборочно-сварочные технологические приспособления;
— приспособления для укладки и кантовки свариваемых изделий;
— несущие металлоконструкции и тележки для рабочего и маршевого движения сварочных аппаратов;
— металлоконструкции и механизмы для обслуживания зоны сварки;
— транспортные устройства и др.

Технологические приспособления

Применение сборочно-сварочных приспособлений снижает трудоемкость сборочных операций, уменьшает остаточные деформации, повышает качество конструкций и упрощает контроль и приемку собранных конструкций. Правильно спроектированное и изготовленное приспособление должно отвечать следующим требованиям: быть удобным в эксплуатации, обеспечивать проектные размеры изделия, быструю установку элементов и съем собранного или сваренного изделия, иметь невысокую стоимость и удовлетворять требованиям техники безопасности при выполнении сборочных и сварочных работ. Тип приспособления определяется серийностью производства и степенью сложности конструкции. В единичном производстве обычно применяют универсальные приспособления. В серийном производстве, в зависимости от количества изготовляемых однотипных изделий, используют как универсальные, так и специализированные приспособления. В массовом производстве распространены приспособления различных типов, от простых до сложных, быстродействующих, с элементами автоматики.

Универсальные приспособления для сборки под сварку

Универсальные приспособления для сборки, как правило, просты и выполняются переносными. Они не всегда обеспечивают необходимую точность и рассчитаны на проверку правильности сборки и установочных размеров.

Переносные зажимы предназначены для фиксации взаимного положения свариваемых деталей. Зажимные приспособления могут использоваться при сварке определенных деталей, а также при изготовлении узлов и конструкций. В этом случае ими оснащаются стенды, стеллажи и другое вспомогательное оборудование. Их изготовляют в виде струбцин и болтовых зажимов, позволяющих собирать детали любого профиля.

Для сборки под сварку изделий из листового проката применяют клиновые и зажимные скобы. Для фиксации тонких листов и коротких деталей из профильного проката служат пружинные зажимы.

клиновая скоба зажимная скоба пружинная скоба

Прихваты используют в основном при монтаже крупных конструкций. Отдельные элементы прихватов временно приваривают к собираемым деталям, а после сварки удаляют. Прихваты бывают жесткие и регулируемые.

Стяжки применяют для сближения кромок свариваемых деталей до заданных размеров. Наибольшее распространение нашли винтовые стяжки.

Стяжка с болтом и приваренными угольниками для сварки крупных конструкций из листового проката.

Стяжное приспособление с приваренными временными угольниками для сборки труб. Оно применяется ограниченно и только на трубах из углеродистых сталей.

Стяжка винтовая для сборки конструкций и деталей из листового, полосового и профильного проката.

Для сборки стыков труб наибольшее применение находят стяжные винтовые приспособления хомутного типа, которые не создают жесткого закрепления стыкуемых элементов.

Распорки и домкраты служат для фиксации изнутри изделий с замкнутым профилем, для выравнивания кромок цилиндрических изделий, для удаления вмятина др. При сварке цилиндрических изделий распорки применяют в сочетании со стяжными кольцами. Если диаметр обечаек невелик, применяют распорные кольца, а при больших диаметрах — винтовые распоры или домкраты. Усилия в распорках и домкратах создаются механическим, гидравлическим или пневматическим приводами.

Центраторы предназначаются для закрепления отдельных труб или подобных изделий, так чтобы они не имели сдвига и поворота в направлениях трех координатных осей. Они позволяют совместить цилиндрические поверхности стыкуемых изделий (труб, секций из труб и др.) для выполнения сварочных работ. В зависимости от положения центраторов относительно установочных поверхностей, центраторы подразделяются на наружные (схватывающие) и внутренние (распорные). Наружные центраторы применяют при сборке труб в секции для сварки на заготовительных базах или в зоне строительных площадок. Хотя конструкторское исполнение наружных центраторов различно, они выполняют одну операцию по обеспечению соосности и совмещению торцевых кромок труб (см. рисунок ниже).

Клещи для труб диаметром до 40 мм Приспособление с винтовым зажимом для труб диаметром до 60 мм

Центраторы для сборки труб большого диаметра могут быть оснащены в месте стяжного винта силовым гидравлическим цилиндром. Центратор наружный гидравлический представляет собой пластинчатую двухрядную цепь, стягиваемую на концах стыкуемых труб домкратом, размещенным внутри скобы. Привод домкрата осуществляется от гидравлической насосной станции.

Наружный гидравлический центратор ЦНГ-1220
1 — цепь; 2 — упорный ролик; 3 — скобы; 4 — концевое звено; 5 — домкрат; 6 — винт.

Внутренние центраторы обеспечивают наиболее качественную сборку труб благодаря более точному совпадению их кромок. При центровке стык открыт снаружи, что обеспечивает свободный доступ к месту сварки. Применение внутренних центраторов позволяет повысить производительность и степень механизации сборки для сварки как поворотных, так и неповоротных стыков трубопроводов.

Сборочные и сварочные стенды

Стенды, стеллажи и плиты — простейшие устройства для укладки и фиксации в удобном для сварки положении собранных под сварку изделий.

Стеллаж для сборки и сварки

Сборочные стенды представляют собой конструкции с базовой поверхностью, на которой производится сборка и сварка изделий. При ручной сварке часто применяют универсальные сборочно-сварочные плиты с пазами для различных крепежных устройств или стеллажи.

Читайте также:  Установка колодцев в переславле

Стенды и приспособления, в которых совмещены операции сборки и сварки, бывают стационарными, передвижными и накладными.

Различные балки собирают и сваривают на козлах такого стеллажа, установленных на небольшом расстоянии друг от друга по всей длине, или на универсальном стенде, состоящем из ряда неподвижных стоек 2, к которым крепятся, в зависимости от конфигурации балки, сменные опоры 1.

Схема универсального стенда для сварки балок: 1 — опора; 2 — стойка; 3 — сварочный трактор.

Перечисленные стенды относятся к беззажимным приспособлениям. К ним относятся столы для сварки сравнительно мелких деталей и плиты. Стенд или стол подключаются, как правило, к источнику питания дуги и обеспечивают подвод тока к свариваемому изделию.

Если изделие подается на сварочную установку в собранном виде, то эта установка должна иметь устройства для укладки и фиксации изделий в удобном для сварки положении. В таких случаях могут быть применены универсальные или специализированные стенды. Универсальное приспособление для сварки рамных конструкций содержит ряд плит с пазами, в которые в зависимости от конфигурации свариваемого изделия крепятся различные упоры, фиксаторы и зажимы. Такие стенды снабжают набором универсально-наладочных приспособлений, которые могут фиксироваться в различных сочетаниях в пазах базовых плит. Для сборки и сварки аналогичных конструкций могут также применяться специализированные стенды для определенных изделий. Они снабжены плитой, на которой укреплен ряд постоянных фиксаторов, определяющих взаимное положение собираемых под сварку деталей. Примером универсальных стендов для сборки и сварки плоских листовых конструкций могут служить электромагнитные стенды. На электромагнитных стендах может производиться сборка и сварка листов толщиной до 15 мм. Недостаток подобного рода приспособлений — отрицательное влияние магнитного поля на сварочную дугу в процессе сварки.

Кондуктор — сборочно-сварочное приспособление, снабженное упорами, гнездами, крепежными приспособлениями, дающее возможность вести сборку и сварку изделий в наиболее удобном положении. Кроме того, в состав стендов и приспособлений входят устройства для удерживания ванны расплавленного металла и флюса в зоне сварки, для формирования ша и т.д. Механизированная сварка чаще всего выполняется в сборочно-сварочных или сварочных кондукторах. В этих приспособлениях элементы кондуктора не мешают движению сварочного автомата; сам кондуктор может наклоняться, придавая шву положение удобное для автоматической сварки.

Примеры сборочно-сварочных кондукторов

Фиксаторы — элементы, определяющие положение свариваемых деталей относительно всего приспособления (стенда, стеллажа, кондуктора и т.п.). К фиксаторам относятся: упоры (постоянные, съемные, откидные), установочные пальцы и штыри (постоянные, съемные), призмы (жесткие и регулируемые) и шаблоны.

Съемные упоры применяются в настраиваемых по типу деталей приспособлениях или при сварке деталей, съем которых невозможен из-за упоров. В последнем случае предпочтение заслуживают откидные быстродействующие упоры. Как правило, упоры служат и опорными базами, а в некоторых случаях могут служить одновременно шаблонами для приварки сопряженных деталей. Они могут быть силовыми (ограничивающими) и направляющими (ненагруженными).

Карман Упор жесткий Упор съемный Упор откидной

Фиксаторы в виде пальцев или штырей обеспечивают точную установку деталей и применяются в деталях с обработанными поверхностями. Призмы, регулируемые и нерегулируемые, применяют для сварки труб, профилей и т.п.

Палец жесткий Призма регулируемая Палец откидной

Шаблоны предназначены для; фиксирования устанавливаемых при сборке деталей по сопрягаемым деталям узла или по каким-либо опорным контурам изделий. В этом случае само изделие является несущим элементом приспособления.

Прижимы — элементы приспособлений, обеспечивающие прижим деталей друг к другу, к фиксаторам или несущим поверхностям приспособлений. Прижимы бывают механические пневматические, гидравлические и магнитные.

Механические прижимы конструктивно просты и поэтому наиболее распространены.

Прижимы винтовые Прижим эксцентриковый Прижим пружинный

Наряду с механическими прижимами применяют также пневматические, гидравлические и магнитные прижимы.

Технологическая оснастка сварочных установок

Флюсоудерживающие устройства служат для создания необходимого слоя флюса в тех случаях, когда этот слой не удерживается кромками свариваемых деталей. Флюсоудерживающие устройства могут быть неподвижными и подвижными. Схемы некоторых из них показаны на рисунке.

Флюсовые подушки служат для предотвращения утечки расплавленного металла в зазор между кромками. Слой флюса прижимается к нижней стороне шва, удерживая при этом сварочную ванну и формируя обратный валик.

Оборудование для укладки и кантовки свариваемых изделий

Стенды не обеспечивают кантовку и поворот изделий в процессе работы, что затрудняет сварку громоздких и тяжелых узлов, поэтому в состав сварочных установок входит специальное оборудование, а именно: кантователи, вращатели, роликовые стенды, манипуляторы и позиционеры.

Кантователи представляют собой стационарные приспособления, в которых свариваемые элементы не только закрепляют, но и поворачивают вокруг горизонтальной или наклонной оси с целью установки их в удобное для сварки положение, а иногда и для перемещения во время сварки. Кантователи обеспечивают маршевое вращение изделия вокруг неизменно расположенной оси либо вокруг ряда осей, лежащих в одной плоскости. Кантователи имеют ручной или механический привод. В зависимости от типа поворотного устройства различают кантователи роликовые, цевочные, цапфовые (центровые) и цепные.

Вращатели — это устройства для вращения свариваемого изделия с рабочей или с маршевой и рабочей скоростью вокруг оси, не изменяющей своего положения в пространстве. Различают вращатели с вертикальной, наклонной или горизонтальной осью вращения. Вращатели с вертикальной или наклонной осью вращения ВВ (вращатель вертикальный) иногда называют карусельными по аналогии с токарными карусельными станками.

Читайте также:  Установка водосчетчик холодной воды

Сварочный вращатель с вертикальной осью вращения:
1 — планшайба; 2 — станина с механизмом вращения.

Роликовые стенды или, иначе, роликовые вращатели или роликовые постели предназначены для поворота и установки изделия в удобное для сварки положение и для вращения изделия с рабочей скоростью. Вращение изделия производится приводными, обычно обрезиненными роликами, сцепленными с изделием. Существенное преимущество роликовых стендов в том, что скорость вращения изделия, независимо от его диаметра, равна окружной скорости вращения роликов. Обычный роликовый стенд состоит из системы холостых и приводных роликоопор, смонтированных на общей фундаментной плите. оликовые стенды применяются не только для сварки, но и для сборки.

Манипуляторами называют универсальные, обычно стационарные приспособления, предназначенные для вращения изделия вокруг оси в процессе сварки при различных углах наклона оси вращения.

Универсальный сварочный манипулятор:
1 — основная станина; 2 — поворотная станина; 3 — планшайба; 4 — механизм поворота планшайбы; 5 — механизм наклона планшайбы; 6 — опорные лапы.

Манипулятор состоит из следующих основных узлов: станины, поворотного стола, приводов вращения и наклона планшайбы и блока управления. В большинстве манипуляторов все движения механизированы. В некоторых конструкциях наклон и подъем стола могут осуществляться вручную. В некоторых из них может отсутствовать механизм подъема стола.

Позиционеры в отличие от манипуляторов не рассчитаны на сварочное вращение изделия и служат только для установки и поворота (кантовки) изделия в удобную для сварки позицию. Позиционеры или установочные манипуляторы служат как для закрепления изделия, так и для установки в удобное для сварки положение. Все позиционеры сходны по конструкции. Они имеют две или три взаимно перпендикулярные оси, вокруг которых планшайба с изделием может поворачиваться или наклоняться.

Схемы настройки позиционеров

Стол позиционера вращается и наклоняется при помощи ручного или электрического привода, он имеет только маршевую скорость перемещения. Позиционеры для изделий массой более 1,5 т обычно имеют электрический привод.

Оборудование для крепления и перемещения сварочных автоматов и полуавтоматов

Сварка автоматами и полуавтоматами может выполняться, как без, так и с применением специальных вспомогательных устройств, например, для подвески аппарата над подвижным свариваемым изделием или для перемещения аппаратов вдоль шва или от шва к шву (колонны, порталы, тележки, площадки). Вспомогательное оборудование такого типа применяется часто и для сварки тракторами или полуавтоматами.

Колона поворотная для сварочного полуавтомата

Оборудование для обслуживания зоны сварки

Удобство положения сварщика при работе на крупногабаритных изделиях обеспечивают люльки, стремянки, а также специальные площадки. Площадки предназначены для размещения сварщиков и сварочной аппаратуры, а также для перемещения их в зону сварки. Они изготовляются в расчете на одного или нескольких сварщиков и могут быть передвижными (самоходными или несамоходными), переносными и стационарными. На рисунке показана универсальная площадка, которая может передвигаться вдоль свариваемого изделия, подниматься и опускаться в зависимости от уровня сварки и перемещаться в направлении изделия.

Универсальная площадка для сварщика:
1 — балкон; 2, 4 — рычаги; 3, 5 — винтовой привод; 6 — тележка.

источник

Приспособления и установки для сборки и сварки

Характерны следующие виды сборочного оборудования:

1. Сборочные кондукторы, имеющие жесткое основание в виде, рамы или плиты, на которой размещены установочные и зажимные элементы (рис. 9, а).

2. Сборочные стенды, где неподвижное основание с установочными и зажимными элементами дополнительно оснащено передвижными устройствами (рис. 9, б).

3. Универсально-сборочные приспособления (УСП), имеющие основание в виде плиты с Т-образными пазами для размещения и закрепления набора установочных и зажимных элементов в соответствии с конфигурацией собираемого изделия (рис. 9, в).

4. Переносные приспособления (стяжки, струбцины, распорки, применяемые при монтаже крупных изделий (рис. 9, г)).

Рис. 9. Типы сборочного оборудования: а — кондуктор; б — стенд с передвижным порталом; в — сборочно-разборочное приспособление; г — переностное приспособление (струбцина)

Основными видами оборудования для перемещения изделий

являются универсальные сварочные вращатели, кантователи, роликовые

вращатели (рис. 10, а — г). Выбор типа и размеров такого оборудования

определяется конструкцией выпускаемых изделий, их массой и размерами.

Для перемещения сварочных аппаратов служат колонны, тележки и направляющие устройства. Большинство колонн поворотные, они имеют консоли для самоходных сварочных аппаратов. Тележки наряду с маршевой скоростью для обеспечения позиционирования сварочного аппарата могут иметь сварочную скорость для его перемещения. Велосипедные и глагольные тележки монтируют из колонн (рис. 11, а — в). Портальные тележки (рис. 11, г) используют в основном при сварке цилиндрических изделий.

Рис. 10. Схемы устройств, для позиционирования свариваемых

а — универсальный вращатель; б — вращатель; в — кантователь;

Рис. 11. Схемы тележек для сварочных аппаратов: а, б — велосипедные; в — глагольные; г — портальные

При выборе конструктивной схемы сборочного или сварочного приспособления необходимо предусмотреть возможность механизации или автоматизации сварочных операций; оперативность надежность базирования и закрепления деталей или изделия удобство выполнения сборочных и сварочных операций. Классификация приспособлений приведена на рис. 12.

Рис. 12. Классификация приспособлений сварочного производства

Перечень необходимых сборочных и сварочных приспособлений составляют в процессе разработки технологии изготовления сварной конструкции. При этом нужно установить, какие из приспособлений имеются в наличии или могут быть получены в готовом виде, а какие необходимо дополнительно разработать и изготовить. Обычно применение приспособлений имеет цель не толы улучшить качество выпускаемых изделий, но и снизить себестоимость продукции. Поэтому целесообразность

Читайте также:  Установка подогревателя магнум на гранту

проектирования и изготовления приспособлений должна быть экономически обоснована.

Расчету сборочных и сварочных устройств на прочность и жесткость должен предшествовать анализ силового взаимодействия изделия и приспособления. Результатом такого анализа в общем случае может быть определение усилий, необходимых, во-первых, для ограничения перемещений, возникающих в результате деформирования изделия в процессе сварки и последующего остывания. Во-вторых, для подгибки элементов при сборке с целью плотного прижатия сопрягаемых деталей и устранения местных зазоров. В-третьих, для предварительного деформирования изделия с целью компенсации остаточных сварочных деформаций (если это вход в задачу разрабатываемого приспособления).

Применительно к частным случаям проектирования можно рекомендовать следующее.

1. Для сборочного приспособления необходимо учитывать массу приспособления и изделия, а также усилия от прижимов. Должна быть обеспечена прочность конструкции приспособления, а искажения базовых размеров ограничены в пределах заданных допусков. Если в процессе сборки изделие подвергается кантовке, то расчет необходимо производить для наиболее неблагоприятного положения с учетом усилий от механизма вращения. В сборочном приспособлении усадочные силы от прихваток малы, и в расчетах на прочность ими можно пренебречь. Перемещения от прихваток также невелики, но они могут вызвать заклинивание собранного узла в приспособлении, что необходимо исключить.

2. Многие сборочно-сварочные или сварочные приспособления не предназначены для уменьшения деформаций от сварки и не испытывают каких-либо существенных воздействий со стороны деталей в процессе сварки и после нее. Для них необходимо лишь облегчить извлечение изделия из приспособления, если после сварки оно утратило первоначальную форму.

3. Часть приспособлений, даже не предназначенных для борьбы с

деформациями, в силу своих конструктивных особенностей испытывают силовые воздействия со стороны свариваемого изделия. В этом случае необходимо, чтобы совместная деформация изделия с приспособлением не вызывала в последнем пластических деформаций. Такая ситуация возникает редко, и расчет в таком случае выполняется следующим образом. Вначале определяют перемещения (временные или остаточные) изделия от сварки в предположении его свободного деформирования. Затем в местах тех опорных баз приспособления, которые препятствуют перемещениям изделия, необходимо приложить к изделию и к приспособлению равные по значению, но противоположные по направлению силы и (или) моменты. Затем найти силы и моменты в этих местах из условия, что сумма абсолютных значений перемещений приспособления и изделия от сил и моментов равна перемещениям изделия сварки в свободном состоянии. Найденные силы и моменты являются расчетными для приспособления.

На рис. 4.13, а для примера показана алюминиевая балка 1, на верхней кромке которой уложен шов, вызывающий усадочную силу Рус и прогиб балки в свободном состоянии f на длине l. Если балка 1 закреплена в стальном приспособлении 2 (рис. 4.13, б), то в средней части возникает сила Р, а по концам—соответственно Р/2 (рис. 4.13, в).

Перемещение средней точки приспособления составит f =—————— ,- а

в балке f6 =———— . Из условия f = fnp +fб можно определить силу Р, если

известны модули упругости стали Ест и алюминия Еал, а также моменты инерции поперечных сечений приспособления Jnp и балки J6.

4. Некоторые приспособления предназначают для уменьшения сварочных деформаций изделия. Следует, однако, иметь в виду, что предотвратить продольное и поперечное сокращения зоны сварного соединения обычно не удается из-за огромных сил, возникающих в приспособлении. Можно предотвратить изгиб, выход из плоскости. В этом случае могут быть следующие расчетные варианты:

а) приспособление предназначено для жесткой фиксации деталей при сварке, предварительная деформация изделия перед сваркой не предусматривается. Если приспособление предназначено для уменьшения временных перемещений и не исключена возможность остывания изделия в приспособлении, то его следует рассчитывать, как рассмотрено выше;

б) приспособление предназначено для предварительного упругого изгиба изделия с целью некоторой или полной компенсации последующих сварочных деформаций. Возникающие в приспособлении силы и моменты складываются из:

— силовых воздействий на изделие при его предварительном деформировании; они определяются обычным путем по значению предварительного изгиба изделия и его жесткости;

— силовых факторов, проявляющихся дополнительно вследствие усадки. Так как точное определение их крайне сложно, то с некоторым запасом их можно находить по описанной в пункте 3 методике исходя из значений перемещений изделия от сварки;

в) приспособление предназначено для предварительного пластического изгиба изделия с целью компенсации последующих сварочных деформаций. Расчетными для приспособления являются силы и моменты, за счет которых достигается пластический изгиб изделия. Если пластически деформируются отдельные маложесткие части изделия, а силы, необходимые для пластической деформации этих деталей, относительно невелики, то ими можно пренебречь, и в качестве расчетных принимать силы и моменты, вызываемые перемещениями изделия при сварке (см. пункт 3).

5. Если изделие, закрепленное в жестком приспособлении, подвергается вместе с приспособлением последующей термообработке для снятия остаточных напряжений и устранения сварочных деформаций, то расчетными силами для приспособления являются те, которые необходимо приложить к изделию для правки, чтобы придать ему нужную форму. Их находят обычным путем по значению изгиба изделия при закреплении и его жесткости. Последующий нагрев и пребывание в печи не вызовут значительных изменений формы и размеров, которые были у изделия.

Рис. 13. Схема сил, действующих в приспособлении

источник