Сварочная оснастка – общие требования и порядок проектирования c применением сварочных полуавтоматов

Для объемных сварочных работ существует значительное многообразие вспомогательной оснастки. При этом тип сварочной оснастки зависит от конструкции свариваемого узла, характера производства и способа самого термического процесса. Если современные сварочные полуавтоматы предполагают серийность и повторяемость процессов, то аппараты для ручной дуговой сварки могут применяться для штучных соединений различных изделий. Грамотный выбор и разумное конструктивное исполнение сварочной оснастки не только существенно повышает механизацию (а значит – и производительность) работ, но и позволяет снизить операционные издержки, порой весьма значительно.

Нельзя утверждать, что оснастка определяет, какое именно следует купить сварочное оборудование – Сварог, Эсаб, EWM т.д. – но ее разработка и внедрение являются немаловажным фактором сварочной деятельности, в первую очередь производственного направления.

Общие требования к сборочно-сварочной оснастке

1. Точное пространственное размещение свариваемых деталей, в том числе для многокомпонентных узлов, исключение ручной подгонки.
2. Легкий доступ ко всем местам для прихваток, зачисток и основных сварочных швов
3. Сборка в соответствии с допусками, заложенными в конструкторской документации (чертежах, технических заданиях)
4. Соблюдение требуемых межкромочных размеров соединяемых изделий
5. Оптимальный порядок сборки, высокая производительность и обеспечение достойного качества накладываемых швов.
6. Обязательная безопасность использования, в том числе при возникновении внештатных ситуаций – разборка узла, выход из строя фиксирующих
приспособлений и т.п.

В практике объемных и однотипных работ большое распространение получили силовые зажимные устройства. Они могут быть гидравлическими, пневматическими либо механическими (винтовыми). Ввиду важности предупреждения самопроизвольного освобождения детали при сварке в кинематическую схему пневматических и гидравлических оснасток встраивают звенья с самоторможением. При использовании зажимов-эксцентриков их следует особо обезопасить от попадания брызг расплавленного металла. Хотя современные сварочные полуавтоматы и отличаются незначительным разбрызгиванием электродного и основного материала, даже несколько капель достаточно для вывода из строя эксцентриковых зажимов.

Дополнительные требования к сборочно-сварочной оснастке

• Возможность инвариантности сварки – то есть работа и в нижнем, и в вертикальном положении, под различными углами наклона.
• Высокая скорость отвода тепла, в особенности при узконаправленной интенсивной сварке, для которой можно купить сварочное оборудование Сварог или другие бюджетные инверторы – и получить качественные аппараты за сравнительно небольшие средства.
• Защита базовых свариваемых поверхностей и элементов самой оснастки от попадания и прилипания брызг расплавленного металла.
• Минимальные температурные деформации в соединяемом узле.
• Жесткость и прочность конструкции, ее долговечность.
• Фиксаторы, упоры и шаблоны сварочной оснастки не должны заклинивать при съеме готовых изделий

При инженерных расчетах важно учитывать термическое расширение материалов при высокотемпературном нагреве. В качественно разработанной оснастке надежная фиксация сочетается с возможностью смещения свариваемых изделий. Абсолютно жесткое закрепление способствует усилению усадочных и температурных напряжений. А это вызывает растрескивание, коробление и/или деформацию в сварочной сборке.

При промышленных сварочных работах порядок разработки оснастки обязан соответствовать техническому заданию, которое включает в себя:

1. Уточненные и опробованные на практике чертежи соединяемых узлов, с указанием подробностей их сборки и сварки.
2. Принцип работы приспособления – подъемное, стационарное, поворотное, подъемно-поворотное или смешанного типа.
3. Расположение зажимных и фиксирующих элементов – их вид, конструкцию, диапазон развиваемых усилий и другие подробности.
4. Схемы подводки электрических, гидравлических, пневматических и газовых коммуникаций, наличие вентиляции, указание на рабочие давления в гидравлических системах, пневматических и электрических сетях.
5. Предполагаемые режимы работы, периодичность технического обслуживания, показатели сменности заменяемых частей.
6. Способы загрузки/съема свариваемых изделий и другие данные об интеграции разрабатываемой сварочной оснастки с технологическими процессами на производстве.

Типичной последовательностью действий при проектировании вспомогательной оснастки, без которой современные сварочные полуавтоматы, автоматизированные и роботизированные сварочные комплексы гораздо менее функциональны и производительны, включает в себя:

• Пространственное моделирование самого узла – в сборке деталей и по отдельности каждую.
• Создание базовой схемы приспособления – с указанием опорных, габаритных и установочных размеров.
• Выполнение чертежей собственно оснастки – со всеми вспомогательными и зажимными элементами, с контрольными и габаритными размерами, требованиями к точности размеров.
• Встраивание проекта в технологическую цепочку предприятия – в первую очередь, его увязка с межоперационной транспортировкой сваренных изделий.

Необходимо рассчитать зажимные/фиксирующие силы в зависимости от термической деформации при работе, параметры силовых кабелей электропитания и других элементов инфраструктуры. Например, при единовременной сварке поворотных стыков работа сварочных головок должна начинаться одновременно, в электрическую схему встраивается блок синхронизации возбуждения сварочного разряда. Электроника прекращает работу всего комплекса при случайном гашении дуги хотя бы на одной из установок.

Разумеется, если купить сварочное оборудование (Сварог, Брима или любой другой стандартный инвертор) потребовалось только для бытовых работ «по даче и гаражу», то проектирование и изготовление сварочной оснастки может заключаться всего-то в сварке нескольких угольников из обыкновенной арматуры. А зачастую подварить стальной лист к воротам или петлю к железной калитке можно и вовсе без вспомогательных средств. Но для средних предприятий актуальность эффективность применения сварочных аппаратов оборудования может значительно вырасти благодаря такому дополнительному оборудованию рабочих мест. На крупном производстве разработкой и внедрением оснастки занимаются целые подразделения – инструментальные цеха, конструкторские бюро и т.д. Производство же среднего уровня тоже можно значительно улучшить, причем без больших капитальных вложений.

Стандартизированная технологическая оснастка является действенным методом повышения производительности труда, роста коэффициента использования сварочного оборудования и повышению технологичности работы. Конкретный вид и типоразмеры оснастки зависят от специфики сварочной деятельности каждого предприятия, существуют специализированные фирмы, разрабатывающие сварочную оснастку «под ключ» и предоставляющие гарантии на ее полноценное функционирование. Для предприятий среднего размера пользование их услугами может быть оптимальным с точки зрения зримого результата при небольших вложениях средств и экономии собственных материальных и временных ресурсов.