Особенности технологии контактной сварки (точечной и шовной) низко- и среднеуглеродистых сталей.

Точечная сварка получила широкое распространение в промышленности, особенно при массовом производстве штампосварных конструкций в автомобиле- и авиастроении, космической технике, сельскохозяйственном и транспортном машиностроении, строительстве, а также в приборостроении при создании миниатюрных и прецизионных узлов и изделий электронной техники, средств связи и управления.

Точечной сваркой можно сваривать детали из большинства известных конструкционных материалов: низко- и среднеуглеродистых, а также низколегированных, легированных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, алюминиевых и магниевых сплавов, титана и его сплавов, некоторых медных сплавов и ряда других материалов.

Лучше всего свариваются между собой однородные металлы и сплавы, построенные на одной основе или имеющие разную основу, но образующие между собой ряд твердых растворов.

Как правило, точечной сваркой соединяют детали толшиной 0,5 ...6,0 мм. На специальных машинах возможна сварка стали толщиной до 30,0 мм, при микросварке толщина привариваемых элементов составляет 20... 50 мкм. Обычно в машиностроении сваривают детали равных толщин или с соотношением толщин не более 1 : 6 (при толщине тонкой детали 0,5 ...1,5 мм), в приборостроении соотношение толщин соединяемых элементов может быть более чем 1 : 100.

Точечная сварка может быть двусторонней и односторонней. Пpи сварке компактных деталей или узлов открытого типа c отбортовкой применяется двусторонняя сварка, а для крупногабаритных узлов и при ограниченном доступe к зоне сварки - односторонняя. Пpи сварке в массовом производствe для повышения производительности используется многоточечная сварка.

Контактной точечной сваркой сваривают как изделия внахлест, так и другие типы соединений. Чаще всего так сваривают изделия, полученные методом штамповки или реза. Контактная точечная сварка позволяет изготавливать также комбинированные конструкции. Точечная сварка соединяет детали толщинами от 0,5 мм до 8,00 мм. Контактная точечная сварка бывает как односторонняя, так и двусторонняя. Широко применяется технология многоточечной сварки.

В контактной точечной сварке широко используются прямые электроды. Материалом для них служит пруток диаметром 12-40 мм. Рабочая поверхность электродов - плоская или сферическая. Детали сложной конфигурации сваривают с помощью электродов со смещенной рабочей поверхностью. Электроды крепит хвостовиками, с конусностью от 1:5 до 1:10. Электроды могут иметь цилиндрические крепления. Тогда они зажимаются зажимают специальными зажимами, а также могут крепить резьбовыми соединениями конусной формы. Электроды бывают также со сменной рабочей частью. Электроды из конусного гнезда свечи (электрододержателя) вынимают с помощью специальных съемников. Рабочая поверхность электродов машин контактной точечной сварки зачищается абразивным инструментом (напильники, наждачное полотно).

Конструктивные элементы сварных соединений, выполненных контактной точечной сваркой:
а — неплакированные металлы; б — плакированные металлы; в — детали неравной толщины; г — разноименные металлы;
s и s₁ — толщина детали; d — расчетный диаметр литого ядра точки или ширина литой зоны шва; h и h₁ — величина проплавления; g и g₁ — глубина вмятины

Шовная контактная сварка — сварочный процесс, при котором детали соединяются швом, состоящим из ряда отдельных сварных точек (литых зон), частично перекрывающих или не перекрывающих одна другую. В первом случае шов будет герметичным. Во втором случае шовная сварка выполненная отдельными точками без перекрытия практически не будет отличаться от ряда точек, полученных при точечной сварке. Процесс шовной сварки осуществляется на специальных сварочных станках с двумя (или одним) вращающимися дисковыми роликами-электродами, которые плотно сжимают, прокатывают и сваривают соединяемые детали. Толщина свариваемых листов колеблется в пределах 0,2—3 мм. Применяется при изготовлении различных емкостей, где требуются герметичные швы — бензобаки, трубы, бочки, сильфоны и др.

Шовная сварка является разновидностью контактной сварки, поэтому в основу ее технологии заложены тепловое воздействие электрического тока по закону Джоуля — Ленца и усилие сжатия свариваемых деталей. Существует три способа выполнения шовной сварки: непрерывная, прерывистая и шаговая.

Непрерывная шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и непрерывном протекании сварочного тока. Толщина свариваемых листов, как правило, не превышает 1 мм. Применяется редко из-за перегрева сварочных роликов и свариваемых деталей, невысокого качества сварки и относительно низкой стойкости электродов. Используется для сварки неответственных изделий из малоуглеродистых сталей.

Прерывистая шовная сварка осуществляется при непрерывном движении деталей и прерываемом включении сварочного тока. Герметичность швов, обеспечиваемая перекрытием литых ядер сварных точек, достигается сбалансированным соотношением скорости вращения роликов и частоты импульсов тока. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Способ прерывистой шовной сварки получил наибольшее распространение^[1][2] благодаря меньшему перегреву роликов и заготовок.

Шаговая шовная сварка осуществляется в ходе прерывистого движения деталей (на шаг), с помощью больших величин сварочного тока, включаемого в момент остановки роликов. Характеризуется наименьшим перегревом роликов и заготовок. Толщина свариваемых листов — до 3 мм. Применяется для сварки алюминиевых сплавов и плакированных металлов.

Желательный диаметр электродов 150—200 мм, так как при меньшем диаметре увеличивается их износ. При сварке металлов толщиной менее 0,5 мм применяют электроды диаметром 40—50 мм. Для изготовления электродов для точечной и роликовой сварки используется медь марки М1, кадмиевая, хромистая, берилиевая бронзы и другие сплавы.

14.4 Основы и классификация капиллярных методов контроля.

Методы капиллярной дефектоскопии позволяют выявлять различного рода трещины, закаты, свищи, микропористость и другие дефекты, открытые с поверхности.

В большинстве случаев по техническим требованиям (Необходимо выявлять настолько малые дефекты, что заметить ;их при визуальном осмотре невооруженным глазом невозможно. Применение же оптических приборов, например лупы или микроскопа, не позволяет выявить поверхностные дефекты из-за недостаточной контрастности изображения дефекта на фоне металла и малого поля зрения при больших увеличениях.

Изменить соотношение контрастностей изображения дефекта и фона можно двумя способами. Первый способ заключается в полировке поверхности контролируемого изделия с последующим травлением ее кислотами. При такой обработке дефект забивается продуктами коррозии, чернеет и становится заметным на светлом фоне полированного материала. Этот способ имеет целый ряд ограничений. В частности, в производственных условиях совершенно нерентабельно полировать поверхность изделия, особенно сварных швов. К тому же способ неприменим при контроле прецизионных полированных деталей или неметаллических материалов. Способ травления чаще применяют для контроля каких-то локальных подозрительных участков металлических изделий.

Второй способ состоит в изменении светоотдачи дефектов заполнением их с поверхности специальными свето- и цветоконтрастными индикаторными жидкостями - пенетрантами. Если в состав пенетранта входят люминесцирующие вещества, т. е. вещества, дающие яркое свечение при облучении их ультрафиолетовым светом, то такие жидкости называют люминесцентными, а метод контроля соответственно - люминесцентным (люминесцентная дефектоскопия - ЛД). Если же основой пенетранта являются красители, видимые при дневном свете, то метод контроля называют цветным (цветная дефектоскопия - ЦД). В ЦД используют красители ярко-красного цвета.

Сущность капиллярной дефектоскопии заключается в следующем. Поверхность изделия очищают от грязи, пыли, жировых загрязнений, остатков флюса, лакокрасочных покрытий и т. п. После очистки на поверхность подготовленного изделия наносят слой пенетранта и некоторое время выдерживают, чтобы жидкость смогла проникнуть в открытые полости дефектов. Затем поверхность очищают от жидкости, часть которой остается в полостях дефектов.

В случае ЛД изделие освещают ультрафиолетовым светом в затемненном помещении и подвергают осмотру. Дефекты хорошо заметны в виде ярко светящихся полосок, точек и т. п.

При ЦД выявить дефекты на этой стадии не удается, так как разрешающая способность глаза слишком мала. Чтобы повысить выявляемость дефектов, на поверхность изделия после удаления с нее пенетранта наносят специальный проявляющий материал в виде быстро сохнущей суспензии (например, каолина, коллодия) или лаковые покрытия. Проявляющий материал (обычно белого цвета) вытягивает пенетрант из полости дефектов, что приводит к образованию на проявителе индикаторных следов. Индикаторные следы полностью повторяют конфигурацию дефектов в плане, но больше их по размерам. Такие индикаторные следы легко различимы глазом даже без использования оптических средств. Увеличение размеров индикаторного следа тем больше, чем глубже дефекты, т. е. чем больше объем пенетранта, заполнившего дефект (рис. 7), и чем больше времени прошло с момента нанесения проявляющего слоя.

Капиллярная активность зависит от смачивающей способности твердого тела жидкостью. В любом теле на каждую молекулу со стороны других молекул действуют молекулярные силы сцепления. В твердом теле они больше, чем в жидком. Поэтому жидкости в отличие от твердых тел не обладают упругостью формы, но обладают большой объемной упругостью. Молекулы, находящиеся на поверхности тела, взаимодействуют как с одноименными молекулами тела, стремящимися втянуть их внутрь объема, так и с молекулами окружающей тело среды и обладают наибольшей потенциальной энергией. По этой причине перпендикулярно к границе в направлении внутрь тела возникает нескомпенсированная сила, называемая силой поверхностного натяжения. Силы поверхностного натяжения пропорциональны длине контура смачивания и, естественно, стремятся его уменьшить. Жидкость на металле в зависимости от соотношения межмолекулярных сил будет растекаться по металлу или соберется в каплю. Жидкость смачивает твердое тело, если силы взаимодействия (притяжения) жидкости с молекулами твердого тела больше, чем силы поверхностного натяжения. В этом случае жидкость будет растекаться по твердому телу. Если же силы поверхностного натяжения больше, чем силы взаимодействия с молекулами твердого тела, то жидкость соберется в каплю.

При попадании жидкости в капиллярный канал ее поверхность искривляется, образуя так называемый мениск. Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить величину свободной границы мениска и в капилляре начинает действовать дополнительная сила, приводящая к всасыванию смачивающей жидкости. Глубина, на которую жидкость проникает в капилляр, прямо пропорциональна коэффициенту.

14.5 Этапы подготовки производства к выпуску сварных металлоконструкций

Организация производства новых изделий предполагает пе­рестройку существующего производственного процесса и всех составляющих его элементов. Освоение новых видов продукции требует не только разработки новых технологических процессов и применения новых технологических средств, но и изменения форм и методов организации производства и труда, приобрете­ния новых знаний и навыков кадровым составом коллектива, перестройки материально-технического снабжения и т.д.

В этих условиях необходимо осуществить организационную подготовку производства, т.е. провести в жизнь ряд мероприя­тий по перестройке производственных процессов на выпуск но­вой продукции. Комплекс работ, входящих в организационную подготовку производства, связан с решением задач внутрипроиз­водственного и внешнего характера. От качества выполнения этих работ во многом зависят уровень организации труда и производ­ства, материальное обеспечение нового производства, общие тех­нико-экономические показатели работы предприятия.

Организационная подготовка производства представляет собой комплекс процессов и работ, направленных на разработку и реализацию проекта организации производственного процесса изготов­ления нового изделия, системы организации и оплаты труда, мате­риально-технического обеспечения производства, нормативной базы внутризаводского планирования с целью создания необходи­мых условий для высокопроизводительного и ускоренного освое­ния и выпуска новой продукции требуемого качества.

Организационный этап подготовки производства подразделя­ется на ряд стадий. Совокупность работ организационной подго­товки приводится в табл. 6.1.

Работы, входящие в комплекс организационной подготовки производства, выполняются специализированными научно-иссле­довательскими или проектными организациями, если освоение производства происходит на вновь вводимом в строй предприятии, либо заводскими экономическими и техническими служба­ми, если подготовка производства ведется на действующем пред­приятии.

Таблица 6.1.

Содержание организационной подготовки производства

Наименование стадий	Содержание стадий организационной подготовки производства
Разработка проекта организации основного производственного процесса	Выбор форм организации производства, специализа­ции цехов и участков, кооперирования между ними. Определение потребности в площадях и оборудовании для выпуска нового изделия. Составление планировок и участков. Разработка проекта реконструкции цехов. Разработка или совершенствование систем оперативно-производственною планирования
Разработка проекта технического обслуживания основного производства	Составление планов движения предметов труда в производстве выбор и определение необходимых средств внутризаводского транспорта и тары. Разработка проектов организации складского хозяйства, ремонтного и инструментального обслуживания. Выбор норм контроля новой продукции
Разработка организации и оплаты труда	Создание рационального проекта разделения и кооперации труда. Разработка проекта организации трудового процесса, организации обслуживания рабочих мест, организации режима труда и отдыха. Расчет трудоемкости. Подготовка и переподготовка кадров. Выбор и обоснование системы оплаты труда рабочих и специалистов при освоении новых изделий в серийном производстве. Разработка систем премирования рабочих и специалистов
Организация материально-технического обеспечения и сбыта новой продукции	Определение потребности в материальных ресурсах. Составление заявок и заказов на специальное оборудование, оснастку, материалы и комплектующие изделия. Выбор поставщиков и установление с ними договорных связей. Реализация планов снабжения для выпуска первых образцов и серий. Налаживание связен с потребителями, установление потребностей
Создание нормативной базы для внутризаводского технико-экономического и оперативно-производственного планирования	Расчет материальных, трудовых и календарно-плановых нормативов. Калькулирование себестоимо­сти и установление пен на новое изделие. Определе­ние размеров нормативов запасов и оборотных средств

Организационная подготовка производства представляет собой сочетание инженерных и организационно-экономических работ и в полной мере может быть отнесена к области инженерных разработок. К числу важнейших требований комплексной подготовки производства относят и социально-психологическую подготовку производства.

Социально-психологическая подготовка производства — это система мероприятий, направленных на организацию пропаганд-экономических, психологических и социальных последствий внедрения новой продукции для коллектива предприятия-зиготовителя, а также для ее потребителей. Социально-психолоческие проблемы производства новых изделий направлены на обеспечение всесторонней интенсификации производства, повышение его эффективности и создание благоприятного социально­го климата на производстве. В настоящее время одним из важ­нейших аспектов исследования психологических проблем является «человеческий фактор». Трудовая деятельность человека осуществляется на основе функционирования его психики, мышления, воображения, внимания, психомоторики, мотивации и т.п.

Главной задачей социально-психологической подготовки ^: производства является создание условий не только для исключения оппозиционного отношения (психологического барьера) к 1 новой технике, но и для заинтересованности всего коллектива, работников в скорейшем ее внедрении. Преодоление психологического барьера может быть достигнуто, если параллельно с орга­низационно-техническими мероприятиями проводятся социаль­но-психологические воздействия на коллектив.

При освоении новых видов продукции необходимо разрабо­тать проект организации производства этой продукции и обеспе­чить его реализацию или реорганизацию действующего производства. В общем виде при проектировании организации произ­водства можно выделить следующие направления работ: опреде­ление производственных мощностей для организации выпуска новой продукции; выбор рациональных форм организации производства; разработка или совершенствование системы оперативно-производственного планирования; проектирование системы технического обслуживания производства; проектирование форм

и методов оплаты труда всех категорий работающих; разработка и реализация проекта технической реконструкции предприятия или отдельных цехов.

Одной из основных работ по проектированию организации производственного процесса изготовления новой продукции яв­ляется расчет необходимых производственных мощностей. При расчете должны быть предусмотрены определенные соотноше­ния между мощностями цехов, образован некоторый избыток для создания межцеховых опережений и образования заделов для обеспечения ритмичной работы.

При выборе форм организации производственных процес­сов определяются тип производственной структуры цехов и участков, характер специализации подразделений, поточная или непоточная форма организации основных процессов производ­ства, формируются потоки материалов, полуфабрикатов и го­товой продукции. Варианты организационных структур, пла­нировок, маршрутов движения предметов труда анализируют­ся с использованием методов аналитического и имитационно­го моделирования.

Важным этапом является проектирование процесса освоения во времени. При этом проводится работа по адаптации системы оперативно-производственного планирования к условиям выпуска новой продукции, устанавливается последовательность ее запус­ка в производство, определяются необходимые заделы, предус­матриваются меры по обеспечению лучшего использования обо­рудования и рабочей силы, сокращения длительности производ­ственного цикла. Перечисленные задачи реализуются на основе использования графического и машинного моделирования дви­жения предметов труда, выполнения объемных расчетов, исполь­зования оптимизационных методов.

На следующих этапах проектирования организации производст­ва определяются функции технического обслуживания, подразде­ления, их реализующие, и взаимосвязи с производственными под­разделениями; разрабатываются организационные системы транс­портного, инструментального и материально-технического обеспе­чения цехов и участков; производятся расчеты численности под­разделений обслуживания, определяется их структура, разраба­тываются регламентирующие документы. Самостоятельным на­правлением проектирования является разработка системы конт­роля качества новых изделий.

Завершающий этап разработки проекта организации произ­водства новых видов продукции — выбор форм организации труда и заработной платы. При этом учитывается характер производственного процесса и производимой продукции; оп­ределяются состав и количество производственных бригад, ха­рактер их специализации и кооперации, квалификационные характеристики и структура рабочих кадров, проектируются рабочие места и системы их обслуживания. На этом этапе при­меняются типовые проекты организации рабочих мест и раз­рабатываются карты организации труда, в которых фик­сируется содержание трудовых процессов, составляются ведо­мость рабочих мест и ведомость применяемой организацион­ной оснастки.

Составной частью организационной подготовки производства является разработка нормативов для организации и планирова­ния производства новых видов продукции: материальных, тру­довых, календарно-плановых, нормативов затрат, цен, собствен­ных оборотных средств.

Содержание процесса освоения новой продукции и принципы его организации

Важным этапом цикла «исследование — производство» яв­ляется освоение выпуска новой продукции. Освоение новой про­дукции представляет собой производственный процесс, в тече­ние которого проходят необходимая отладка технологического процесса, организации и планирования производства с целью выпуска новой продукции в заданном объеме и достижение на­меченных экономических показателей. Продукция считается освоенной в том случае, если она выпускается в установленном объеме и обладает требуемыми технико-экономическими пара­метрами. Термин «освоенная продукция» применяется, как пра­вило, по отношению к конкретному предприятию. Продукция, освоенная на одном предприятии, в случае ее передачи на другое предприятие требует также освоения применительно к особенно­стям последнего, т.е. переосвоения.

Началом освоения следует считать выпуск установочной се­рии, которая изготавливается по документации серийного произ­водства с целью подтверждения готовности производства к вы­пуску продукции в заданных объемах и с установленными требованиями. Различают техническое, производственное и экономи­ческое освоение.

Техническое освоение проводится в процессе создания нового изделия еще в предпроизводственный период и характеризуется достижением технических параметров, которые установлены для изделия в технических условиях и в стандартах. Проектные технические показатели должны быть достигнуты в опытном производстве во время подготовки к серийному выпуску новой продукции. Учитывая высокие требования, предъявляемые в настоящее время к качеству продукции, выполнять техническое освоение во время серийного производства нецелесообразно.

Производственное освоение представляет собой производствен­ный процесс, в течение которого предприятие выходит на проект­ный объем (количество) выпуска новой продукций. Одновре­менно выполняется и экономическое освоение производства из­делия. Оно начинается с выпуска первых промышленных серий, но не заканчивается выходом производства на намеченный объем выпуска в штуках. Окончанием экономического освоения следу­ет считать достижение проектного уровня экономических пока­зателей новой продукции, прежде всего трудоемкости и себесто­имости изделий. Теоретически оно может закончиться раньше производственного, но, как правило, предприятия выходят на на­меченный уровень экономических показателей позже, чем достигнут проектный уровень выпуска изделий.

Освоение новых изделий является этапом производствен­ного процесса. Поэтому в период освоения действуют основ­ные принципы организации производственного процесса: спе­циализация, пропорциональность, параллельность, прямоточность, непрерывность, ритмичность и др. Они действуют так­же в период развернутого производства и во время уменьше­ния выпуска и снятия с производства устаревших изделий. Кроме общих принципов, производственный процесс при осво­ении основывается на частных принципах, которые служат основой его организации и слабо проявляются в период раз­вернутого производства. Такими принципами являются: интег­рация разработчиков, производителей и потребителей; готов­ность производства к освоению; гибкость производства; комп­лексность освоения. Содержание принципов организации ус­коренного освоения новых изделий и их возможное примене­ние приведено в табл. 6.2.

Таблица 6.2.

Принципы организации ускоренного освоения новых изделий

Наименование принципа	Содержание принципа	Возможное использование
Интеграция разработчиков, производителей и потребителей	Взаимообусловленное участие разработчиков, производителей и потребителей в работах по проектированию, производству и реализации новых изделий	При совместном выполнении работ по подготовке производства и освоению изделий, включая участие производителей и потребителей в проектировании и авторское сопровождение изделия в период производ­ственного и экономического освоения
Готовность производства к освоению	Состояние предприятия. позволяющее приступить к выпуску нового изделия в необходимом количестве при высоком качестве продукции	При освоении предприятие быстро начинает и развертывает выпуск высококачественных изделий и в короткий срок преодолевает трудности периода освоения
Гибкость производства	Способность производства быстро перестраиваться на выпуск новых изделий с минимальными потерями времени и средств	При перестройке производственного процесса в связи с переходом на выпуск новых изделий
Комплексность освоения	Сочетание явлений и действий по рациональной координации элементов и участков производственного процесса, обеспечивающих ускоренный переход на вы­пуск нового изделия и высокие темпы освоения	При установлении взаимосвязи участников производства, достижении проектных мощностей и налаживании внешней кооперации

Принцип гибкости требует, чтобы производство было мобиль­ным и динамичным. Оно должно быстро реагировать на измене­ние спроса потребителей и переходить на выпуск новой продук­ции. Гибкость производства позволяет без больших потерь пре­кращать выпуск устаревших изделий, потерявших требуемый технико-экономический уровень, конкурентоспособность и утра­тивших спрос, избежать бесполезного расходования ресурсов.

Принцип комплектности усилий и действий означает рацио­нальное сочетание всех участков процесса создания и производ­ства нового изделия, включая предприятия-смежники.

Интегрирование принципов организации ускоренного освое­ния новых изделий неизбежно ведет к увеличению периода про­изводственного и экономического освоения, к повышению затрат на производство, связанных с переходом на выпуск новых ма­шин, к потерям прибыли при реализации устаревших изделий вместо новых.