ТЕХНОЛОГИЯ, МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (С.А.Куркин) - часть 51

 204

включается сварочный трансформатор, срабатывает цилиндр 1 осадки, и подвижный зажим 4 подает 

трубу к трубе. Под воздействием сварочного тока торцы труб оплавляются и разогреваются. После дос-

таточного разогрева,  определяемого программой  сварки,  происходит  осадка. После  сварки  механизмы 

возвращаются в исходное положение, и машина с помощью своего механизма перемещения передвига-

ется  к  следующему  стыку.  Внутренний  грат  удаляется  при  подходе  гратоснимателя 2 (см.  рис. 12) к 

стыку.  Наружный  грат  удаляют  навесным  агрегатом,  имеющим  шесть  фрезерных  головок,  каждая  из 

которых очищает свой сектор трубы. Агрегат подвешивается на стреле трубоукладчика. 

Зачистка контактных полос перед сваркой осуществляется отдельным агрегатом, подвешенным на 

стреле трубоукладчика и имеющим четыре рабочих головки с иглофрезами. Время очистки полосы 80 с. 

Производительность внутритрубной машины 6 стыков в час. 

При работе внутритрубной машины 2 (рис. 10) на трассе участок оснащен тракторами 1 с подъем-

ной  стрелой,  трубоукладчиком  3,  передвижной  электростанцией 5, трактором  б  с  подвесной  машиной 

для зачистки контактной полосы на внутренней поверхности трубы и индуктором 9 для термообрабогки 

стыков.  Для  подключения  внутритрубной  машины  к  электростанции  предусмотрены  кабель  8,  штеп-

сельный разъем 4 и кабель-удлинитель 7. 

Технологические трубопроводы (листы 177,178).  
Технологические  трубопроводы  предназначены  для  осуществления  связи  между  машинами,  аппа-

ратами  и  производственными  участками  промышленных  предприятий.  По  ним  транспортируется  сы-

рье, полуфабрикаты, готовая продукция (пар, вода, топливо, реагенты) и отходы производства. Техноло-

гические трубопроводы подразделяются на внутрицеховые (обвязочные) и межцеховые. 

Внутрицеховые трубопроводы наиболее сложны по конфигурации, насыщены деталями и арматурой 

и  весьма  трудоемки  при  изготовлении.  Приблизительно  на 1 м  такого  трубопровода  приходится  одно 

сварное соединение. Межцеховые трубопроводы имеют больший диаметр и меньшее число сварных со-

единений (одно соединение на 6... 10 м трубопровода) . 

По  трубопроводам  нередко  транспортируют  продукты,  оказывающие  коррозионное  и  эрозионное 

воздействие на трубопроводы, токсичные, взрывоопасные и горючие вещества. Трубопроводы работают 

при  температуре  от - 150 °С  до + 700 °С,  при  разрежении  до 0,1 кПа  и  давлении  до 250 МПа.  Такие 

сложные условия работы требуют высокого качества сварных соединений. Выход из строя трубопрово-

дов может привести к тяжелым последствиям: 

пожарам, взрывам, остановкам производства и тл. 

Технологические трубопроводы изготовляют из труб диаметром 6 ... 1600 мм из малоуглеродистых, 

низко- и высоколегированных сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов и неметаллических мате-

риалов (пластмасс, стекла, камня и др.). В промышленном строительстве применяют около 95 % трубо-

проводов из углеродистых и низколегированных сталей. 

Несмотря  на  большое  разнообразие  трубопроводов,  все  они  изготовляются  из  стандартных  или 

нормализованных деталей  (лист 177, рис. I): патрубков  (отрезков  трубы)  1',  крутоизогнутых  отводов 2; 

сварных отводов 3; 

конических переходов 4, эксцентрических переходов 5; 

плоских приварных фланцев б; плоских приварных стыковых фланцев 7; равнопроходных тройников 8; 

неравно-проходных тройников 9; эллиптических заглушек 10; 

накладных седловин 11. 

Сначала  из  отдельных  деталей  сваривают  элементы  трубопровода  (рис. 2) в  трубозаготовительных 

цехах. Элемент состоит из двух и более деталей. Элементы группируют из деталей таким образом, чтобы 

все  сварные  соединения  лежали  в  параллельных  плоскостях.  Это  позволяет  сваривать  их  механизиро-

ванными способами в поворотном положении с одной установки на вращателе. Элементы групп I (труба 

— деталь (Т—Д)  и II [деталь — труба — деталь (Д—Т-Д)] составляют 80 % общего числа элементов. 

При изготовлении и монтаже трубопроводов применяют в основном сварные соединения следующих 

типов (рис. 3): а — стыковые; б — угловые; в — фасонные (при врезке трубы в трубу); г — нахлесточные 

(при приварке седловины). 

При  изготовлении  технологических  трубопроводов  стремятся  возможно  больший  объем  сборочно-

сварочных работ выполнять в цеховых (заводских) условиях. В этом случае повышается качество трубо-

проводов, снижается себестоимость и увеличивается производительность труда. 

Наибольшее распространение имеют кольцевые швы. Самые распространенные элементы трубопро-

водов из групп I и П (см. рис. 2) типа труба — отвод, труба — фланец, отвод — фланец и др. собираются 

в специально сконструированных приспособлениях, предназначенных как для закрепления и фиксации 

деталей в заданном положении, так и. выполнения необходимой регулировки для правильной взаимной 

установки стыкуемых кромок в пространстве. 

Приспособление для сборки отвода 1 (лист 178, рис. 5) с трубой 2 позволяет собирать элементы раз-

личных размеров. Трубу укладывают на призмы тележки 3. Отвод крепят к базовой плите 4 зажимами -

8.  При  сборке  горизонтальная  ось  трубы  сохраняет  свое  положение  в  пространстве.  Для  совмещения 

осей  трубы  и  отвода  смещают  отвод,  используя  винты 7 поперечного  перемещения  и 5 вертикального 

перемещения, прикрепленные к плите 6. 

Для установки элементов трубопроводов и вращения их во время сварки применяют; вращатели ро-

ликового  типа  (рис. 4, а),  манипуляторы  торцового  типа  (рис.  4,6),  манипуляторы  фрикционного  типа 

(рис. 4, в) . 

При  сварке  стыков  прочность  сварного  соединения  в  целом  зависит  от  качества  корневого  слоя 

шва. Корневой слой на весу можно выполнить (рис. 6) :а —дуговой сваркой покрытым электродом; б — 

аргонодуговой  сваркой;  в  —  аргонодуговой  сваркой  по  расплавляемому  кольцу.  Наилучшее  качество 

внутренней поверхности шва обеспечивают последние два способа. 

 

205

Если  конструкция  узла  трубопровода  позволяет  вводить  устройства  внутрь  трубы,  то  применяют 

поддув  газа  (рис. 7) или  съемные  подкладки:  керамические  (рис. 9, а)  или  приклеивающиеся  гибкие 

(рис. 9, б) со слоями различного состава. Для формирования корня шва и защиты расплавленного ме-

талла  от  воздействия  воздуха  в  стыковых  соединениях,  у  которых  нет  доступа  к  обратной      стороне   

шва,   применяют   флюс-пасту (рис. 8, а, б, в), которую наносят на кромки до сборки стыка (рис. 8, ). 

После сварки остатки флюспасты вымывают. 

ШТАМПОСВАРНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ОБОЛОЧКОВОГО ТИПА 

Панельный отопительный радиатор (лист 179). 

Изделия  оболочкового типа,  например  различные  изделия небольших размеров,  к  которым  предъявля-

ются  требования  герметичности,  целесообразно  выпускать  в  штампосварном      исполнении.  Техноло-

гичность подобных изделий определяется, во-первых, сочетанием высокопроизводительных методов по-

лучения заготовок холодной штамповкой и соединения их контактной сваркой герметичными швами, а 

во-вторых, относительной простотой их крупносерийного изготовления в автоматических линиях. 

Характерным  примером  является  отопительный  радиатор  панельного  типа  (рис. 1), получаемый 

сваркой двух тонколистовых заготовок, в которых выштампованы каналы для циркуляции воды, при-

чем заготовки соединены по периметру шовной сваркой, а между каналами — точечной. 

Линия изготовления таких радиаторов показана на рис. 2. Ее своеобразие в использовании рулон-

ной стали и выполнении всех операций на непрерывных полосах. Это упрощает передачу заготовок с 

одного рабочего места на другое и обеспечивает непрерывность процесса, но требует выполнения фор-

мовки панелей радиатора, а также сварочных операций на движущейся ленте. Непрерывность движе-

ния  полос  исключает  возможность  использования  накопителей,  и  поэтому  для  обеспечения  надежной 

работы линии некоторые установки имеют дублирующие узлы. Из двух рулонов полосы подающими ро-

ликами направляются к гильотинным ножницам для обрезки концов с последующей стыковкой их при 

замене рулона. Формовка каналов выполняется с помощью парных валков 1 и 2 периодического про-

филя. Два штуцера привариваются к верхней полосе одновременно методом оплавления с помощью ле-

тучей контактной установки. Патрубок 5 автоматически подается из питателя и верхним электродом 4 

прижимается к месту сварки. После окончания сварки через отверстие в нижнем электроде 3 пуансон б 

прошивает отверстие и развальцовывает лишний металл по стенкам патрубка. Затем полосы совмеща-

ются  и  устройством  с  тянущими  роликами  подаются  в  многоэлектродную  машину  для  сварки  точек 

между каналами. Наличие двух кинематически связанных четырехзвенников 7 обеспечивает плоскопа-

раллельное перемещение траверс, несущих верхние и нижние электроды. Это перемещение в процессе 

сварки точек осуществляется вследствие сцепления электродов с движущейся полосой при приложении 

сварочного  давления.  Возвращение  траверс  с  электродами  в  исходное  положение  обеспечивает  пнев-

моцилиндр. Одновременно работают два блока электродов, выполняя два ряд а точек. В это время два 

других  блока  электродов  подвергаются  автоматической  зачистке.  Сварка  продольных  герметичных 

швов выполняется контактной шовной машиной с двумя парами сварочных роликов 8. Сварка попе-

речных швов осуществляется контактной шовной машиной с "летучими" каретками, несущими две па-

ры  сварочных  роликов 9, выполняющих  одновременно  два  поперечных  шва,  расположенных  на  рас-

стоянии 22 мм друг от друга. Между этими швами "летучие" гильотинные ножницы на следующей по-

зиции отделяют радиаторы друг от друга. После обрезки под размер продольных кромок готовые радиа-

торы проходят гидроиспытание и поступают на окраску и сушку. 

Топливный бак автомобиля (листы 180 ... 185). 
 Топливные баки (лист 180, рис. 1) автомобилей ЗИЛ-130 собирают из двух штампованных половин, 

сваривая их герметичным швом в составе автоматической линии. На схеме этой линии (рис. 4) отдель-
ные  позиции  обозначены  римскими  цифрами.  В  соответствии  с  этими  обозначениями  на  рис. 5 ... 8 

(листы 180 ... 184) показаны  последовательные  положения  механизмов  при  выполнении  конкретных 
операций на каждой из позиций. 

Первые два участка линии включают параллельно расположенные позиции I ... VII. На них осущест-

вляется приварка деталей соответственно к верхней и нижней частям бака. На позициях I каждой ли-
нии  оператор  укладывает  соответственно  верхнюю  или  нижнюю  половину  бака  выпуклостью  вверх  в 
гнездо конвейера, совершающего возвратно-поступательное движение. После хода вперед на всех пози-

циях изделия поднимаются подъемными столами, как показано на рис. 5 (позиции I, П), а конвейер воз-
вращается  в  исходное  положение.  На  позиции  Ш  (рис. 4,5) рука  робота  подает  фланец  под  электрод 

рельефной конденсаторной  машины  и осуществляется его приварка  к половине бака.  Конструктивное 
оформление этого соединения и расположение электродов показано на рис. 3,6. На следующей позиции 
происходит установка и приварка бобышки (рис. 3, а). Для этого на позиции IV (рис. 4,5) половина бака 
приподнимается над конвейером с одновременным поворотом на 45°, затем рука робота подает бобыш-

ку, и после приварки половина бака опускается на конвейер в прежнем положении. Позиция V предна-
значена для кантовки половины бака на 180°. Подъемный стол подает ее в кантователь и опускается, а 
после поворота поднимается снова, принимает перевернутую деталь и опускает ее на конвейер. На по-

зициях VI и VII (рис. 4, б) внутрь половины бака механической рукой устанавливаются два ребра жест-
кости и перемычка для крепления заливного стакана (рис. 2) бака. В захваты механических рук детали 

подает оператор, приварка их по отбортовке осуществляется точечной сваркой. На параллельной линии 

 206

аналогичные позиции предназначены для приварки бобышки и вварки ребер жесткости в нижнюю по-

ловину бака. 

В конце параллельных участков линии осуществляется сборка бака. На позиции VIII подъемный стол 

подает  верхнюю  половину  бака  в  кантователь,  закрепленный  на  верхнем  конвейере  поперечного  на-
правления, происходит ее поворот на 180° относительно горизонтальной оси и перенос на позицию IX, 
где она принимается поворотным столом. При повторном ходе подъемного стола верхняя половина бака 

в проектном положении снова захватывается верхним конвейером и передается на позицию X. На эту 
же  позицию  нижним  конвейером  продольного  направления  подается  нижняя  половина  бака.  Ходом 
подъемного стола нижняя половина снимается с нижнего конвейера, прижимается снизу к верхней по-

ловине,  и  их  сборка  фиксируется  постановкой  прихваточных  точек  по  отбортовке  многоэлектродной 
контактной  машиной.  Из  этого  положения  верхним  конвейером  собранный  бак  переносится  на  пози-
цию 

XI,  принимается  подъемным  столом  и  укладывается  на  шаговый  штанговый  конвейер,  подпружинен-

ные упоры которого подают бак к первой шовной машине на позиции 

XII, выполняющей продольные швы. Затем после разворота бака на 90° вокруг вертикальной оси на по-
зициях XIII и XIV осуществляется сварка поперечных швов, при этом перекрытие продольных и попе-
речных  швов  обеспечивает  герметичность  по  всему  периметру  соединения.  Повторный  поворот  бака 

вокруг вертикальной оси на 90° на позиции XV возвращает бак в исходное положение, и первый кон-
вейер подает его на стол (позиция XVI), наклоняющийся на 45° таким образом, чтобы отверстие полови-
ны  бака  оказалось  вверху.  В  этом  положении  бак  по  направляющим  сдвигается  на  позицию XVII, где 

оператор вставляет заливной стакан в отверстие горловины, и ходом пуансона осуществляется его за-
прессовка. Затем на позиции XVIII бак кантуется на угол 90° с тем, чтобы ось горловины заняла гори-
зонтальное положение, и передается на позицию XIX, где во внутрь горловины вдвигается нижний ро-

лик шовной машины и при вращении бака вокруг оси заливного стакана выполняется сварка отбортов-
ки горловины со стаканом. После завершения всех операций на позиции XX бак проверяется на герме-

тичность и передается на участок окраски. 

В рассмотренной линии изготовления топливных баков для подачи фланцев и бобышек под электро-

ды контактной машины использованы роботы с тремя степенями свободы. Рука робота 1 (лист 184, рис. 
10) с закрепленным на ней охватом 5 берет верхнюю деталь 3 из магазина 2, переносит и укладывает ее 

на  корпус  половины  бака  4  под  электроды  б  контактной  машины 7 и  возвращается  в  исходное  поло-
жение. 

Конструкция  схвата  определяется  формой  детали  и  типом  магазинного  устройства.  Так,  примени-

тельно  к  магазину  с  подъемным  столиком  4  использована  конструкция  схвата,  показанная  на  рис. 9. 
Рука робота опускает схват 2 на верхнюю деталь 3, сжимая пружину 1, компенсирующую возможную 
погрешность позиционирования руки робота в вертикальном направлении. Это смещение схвата отно-
сительно руки робота фиксируется датчиком, включающим подачу воздуха под диафрагму для захвата 

детали при повороте рычагов 5. После удаления захваченной детали механизм подъема столика подни-
мает стопу деталей так, чтобы верхняя деталь заняла заданное исходное положение для последующего 
захвата. 

На рис. 11, а (лист 185) показано магазинное устройство гравитационного типа с шиберной выдачей 

нижней детали. При ходе штока пневмоцилиндра I вправо подпружиненный выступ шиберного устрой-
ства 3 устанавливается и проходит под нижней деталью в магазине 4, а при ходе влево захватывает де-
таль 2 и подает под схват 5, который захватывает деталь, а стопа деталей опускается под действием си-

лы  тяжести.  Положение  схвата  при  захвате  детали  типа  шайбы  показано  на  рис.  11,б.  Рука  9  робота 
опускает  схват  на  деталь  8,  сжимая  пружину  6.  При  этом  пружинящие  выступы  /входят  в  отверстие 
детали и захватывают ее. 

В рассмотренной выше линии (лист 180, рис. 4, позиция XVII) подача заливного стакана под запрес-

совку  в  отверстие  горловины  осуществляется  вручную.  В  то  же  время  для  выполнения  этой  операции 

можно применить такой же робот с тремя степенями свободы, какой использован в линии для подачи 

шайб и бобышек (лист 184, рис. 10). 

Корпус 2 (лист 185, рис. 12) заливного стакана имеет вырез 3, облегчающий введение его нижнего 

конца  в  отверстие  горловины,  и  петли 7, привариваемые  контактной  точечной  сваркой.  Возможный 

вариант организации рабочего места для запрессовки этого стакана показан на рис. 13. После привар-

ки петель на контактной машине 2 корпуса 1 стаканов укладываются на направляющие 3 магазинного 

устройства  с  шаговой  подачей.  Очередной  стакан  попадает  выступами  петель  на  консольные  направ-

ляющие, скользит по ним до выреза с последующим разворотом на 90° под действием силы тяжести и 

останавливается в вертикальном положении для захвата рукой робота 4. Конструкция охвата показана 

на  рис. 14. Шток  1  пневмоцилиндра  через  систему  рычагов  раскрывает  лапы 2 охвата  в  положение, 

предшествующее  захвату,  и  закрывает  их  до  замыкания  с  образованием  кольцевой  полости,  сжимаю-

щей  нижнюю  часть  стакана  с  некоторым  уменьшением  его  диаметра  за  счет  ослабляющего  выреза.  В 

нижней  части  кольцевой  полости  охвата  предусмотрен  конусный  участок  а,  обеспечивающий  центри-

рование  подаваемого  стакана  относительно  отбортовки  горловины  бака.  Рука  робота  4  (рис. 13) под-

водит раскрытый схват 5 к стакану, захватывает его и подает к отверстию горловины бака 6, центри-

руя по отбортовке с помощью конусного участка обоймы схвата. Запрессовка трубы осуществляется хо-

дом пуансона пресса 7, после чего схват раскрывается, и рука робота отходит в исходное положение. 

 

207