Звоните, мы сейчас работаем:
Бесплатный номер 8 (800) 301-99-67
Офис в Москве +7 (499) 403-38-65
Скопировать sale10@vt-metall.ru
sale10@vt-metall.ru
Заказать звонок
Металлообрабатывающая компания VT-METALL
Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67 sale10@vt-metall.ru
МЕНЮ
  • Главная >
  • Блог >
  • Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию
19.09.2022
Сварка
250
Время чтения: 6 минут

Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Как классифицируют сварочную оснастку
  • Какой бывает сварочная оснастка
  • Какие требования выдвигаются к проектированию сварочной оснастки

Сегодня существует немало разнообразных устройств, упрощающих сварочные работы. На серийных и массовых производствах используется профессиональное механизированное и автоматизированное оборудование (оно может включать транспортные устройства, механизмы для укладки и кантовки изделий, технологические сборочные приспособления, пр.). При проведении сварки дома обычно используют ручные сварочные приспособления универсального действия. Далее вы узнаете, какой может быть сварочная оснастка, каким требованиям она должна соответствовать.

Классификация сварочной оснастки

Сборочно-сварочная оснастка включает в себя достаточно большой перечень инструментов, поэтому классифицируется исходя из ряда признаков.

005.jpg

С точки зрения функционала и выполняемых задач вся сборочно-сварочная оснастка делится на:

  • Сборочные устройства, используемые при сборке конструкций. При этом необходимые параметры изделия достигаются посредством закрепления отдельных деталей прихватами или съемными фиксаторами.
  • Сварочные приспособления, необходимые непосредственно для сварочных операций на предварительно собранных и закрепленных конструкциях. Нужно учитывать, что в процессе используются сразу два первых вида приспособлений.
  • Сборочно-сварочные устройства, позволяющие при помощи одной установки производить сразу сборку и сварку элементов изделия. Обычно такая оснастка позволяет отказаться от использования прихваток.

Если говорить о видах производства, то оснастка для сварочных работ бывает:

  1. Универсальная, то есть применяется при работе с конструкциями, имеющими отличные конструктивно-технологические особенности.
  2. Специализированная и специальная, которая подходит только для обработки определенной группы изделий с одинаковыми конструктивно-технологическими характеристиками.

Отметим, что работа со специализированными устройствами позволяет увеличить точность и производительность всех операций, поэтому именно такую оснастку выбирают для оснащения крупносерийных производств.

По характеру работы и способу приведения в действие встречаются устройства:

  • ручные, работа с которыми сопряжена с ручным трудом;
  • механизированные, использующие один из существующих видов энергии: сжатый воздух, жидкость, электричество;
  • автоматизированные, где электроэнергия используется как для запуска системы, так и для управления ею, при этом не требуются усилия со стороны специалиста – он отвечает только за настройку и пуск;
  • быстродействующие, предполагающие минимальный расход вспомогательного времени;
  • одно- и многопозиционные.

Также приспособления делят на переносные и стационарные (неподвижные, перемещающиеся, поворотные) в соответствии с их размерами и весом.

006.jpg

В среде специалистов сборочное оборудование принято делить на такие основные группы:

  • Сборочные кондукторы. Это устройства, которые выглядят как плоская или пространственная рама либо плита, с закрепленными на ней установочными и зажимными элементами. Поскольку кондукторы используются для сборки и сварки изделий, их основание должно быть жестким и прочным, способным выдержать возникающие во время сварки усилия. Данное оборудование может быть поворотным или неповоротным.
  • Сборочные стенды и установки для работы с крупными изделиями. Обычно это неподвижное основание, на котором размещаются установочные и зажимные элементами, также вся система дополняется передвижными или переносными устройствами. Для краткости сборочные кондукторы, стенды и установки принято обозначать как «сборочные устройства».
  • УСП или универсальные сборно-разборные приспособления, которые включают в себя набор отдельных взаимозаменяемых стандартных элементов. Последние многократно используются для сборки различных типов изделий при опытном, единичном производстве и выпуске небольшими сериями. Элементы УСП отличаются от других видов оснастки Т-образными и шпоночными пазами, благодаря сочетанию которых достигается наиболее жесткое крепление самых разных по форме и размерам элементов.
  • Переносные сборочные приспособления, то есть универсальные устройства, используемые для разнообразных изделий. Если речь идет о единичном производстве, то переносные приспособления используются сами по себе, без другого сборочного оборудования. При выпуске больших серий данное оборудование необходимо для сборки крупногабаритных изделий, используется оно вместе с передвижным и стационарным, в качестве дополнения к первым двум типам сборочных устройств.

Основные виды сварочной оснастки

Помимо перечисленных выше классификаций, вся сборочно-сварочная оснастка делится на установочную и закрепляющую. Самыми удобными считаются устройства, в которых присутствуют сразу две эти функции.

  • Установочная оснастка.

Данная разновидность используется, чтоб установить деталь в то положение, в котором она должна быть уже в готовом изделии. По функциям и конструкции такую сварочную оснастку делят на упоры, угольники, призмы, шаблоны.

 

Первые позволяют производить фиксацию деталей на базовых поверхностях, при этом бывают постоянными, съемными или откидными (отводными, поворотными). Постоянные упоры обычно выглядят как пластины или бруски, они привариваются либо привинчиваются к основанию. К съемным или откидным прибегают в тех случаях, когда недопустимо их постоянное присутствие в детали.

Угольники позволяют устанавливать элементы изделия под определенным углом относительно друг друга, а именно под 90°, 60°, 30°, 45°. Наиболее удобны угольники с поворотными гранями, так как с их помощью можно выбирать любой угол.

002.jpg

Призмы позволяют придать определенное положение изделиям цилиндрической формы. Отметим, что роль призмы может играть простейшая, сваренная из уголков конструкция. Шаблоны используются, чтобы установить элементы сварного изделия в необходимом положении относительно уже приваренных деталей.

  • Закрепляющая оснастка.

Такие приспособления дают возможность прочно зафиксировать уже установленные детали, чтобы не допустить их случайного сдвига или изменения формы изделия после остывания. В этом случае используются струбцины, зажимы, прижимы, стяжки, распорки.

Струбцина считается универсальным инструментом, поэтому применяется во время практически всех работ с металлом. Без нее процесс сварки значительно усложняется, требует больше времени и становится неудобен. Существуют приспособления разных габаритов и форм, размер зева также может быть постоянным или регулируемым. Самыми удобными считаются быстрозажимные модели, где за зажим отвечает кулачковый механизм. На самом деле лучше, чтобы у сварщика всегда под рукой было несколько различных по размерам и конфигурации струбцин, так как они все могут пригодиться при сборке одной конструкции.

Во время сварочных работ могут использоваться зажимы. В отличие от струбцин, они более удобны и больше подходят именно для сварки. Чтобы зафиксировать деталь, необходимо сжать их ручки. Установка определенных размеров зева производится за счет предусмотренного в ручке зажима винта, перестановки штифта или иным способом.

Еще один тип закрепляющей оснастки – прижимы. Они могут быть винтовыми, клиновыми, эксцентриковыми, пружинными, рычажными, однако первая разновидность встречается чаще всего благодаря своей простоте. Самый примитивный винтовой прижим выглядит как болт с гайкой, продетый в отверстия двух пластин – последние как раз необходимы, чтобы удерживать между ними детали. Тогда как, например, клиновые прижимы зажимают предмет за счет клиньев, проушин, подкладок и молотка.

Если говорить о скобах, то зажимные – это не что иное, как кусок листа с пазом в форме клина. Пружинная скоба прижимает деталь, используя упругую деформацию. Для ее изготовления используют полоску листового материала или проволоки из пружинных сталей.

Эксцентриковые прижимы несколько сложнее, здесь детали зажимаются благодаря кулачку, укрепленному на рычаге при повороте эксцентрика рукояткой. Главное достоинство подобной оснастки состоит в том, что зажать деталь можно одним движением. Но не стоит забывать и о минусах данной конструкции, в число которых входит небольшой рабочий ход кулачка. Именно это приводит к тому, что такие прижимы используются значительно реже винтовых.

004.jpg

Стяжки позволяют сблизить кромки свариваемых деталей до необходимого расстояния. Их длина и способ фиксации на конструкции зависят от конкретной задачи и могут быть самыми разными.

Распорки необходимы, когда требуется выровнять кромки собираемых элементов, придать деталям нужную форму, исправить местные дефекты.

Большую часть из названных выше видов сварочной оснастки можно сделать своими руками, задав размеры и форму в соответствии с чаще всего выполняемыми работами.

  • Установочно-закрепляющие приспособления.

Такие устройства считаются наиболее удобными, поскольку выполняют сразу две функции: установку и закрепление детали в необходимом положении. Задача специалиста значительно упрощается, ведь ему не нужно правильно выставлять детали, он должен только вставить их в приспособление и затянуть винты либо эксцентрики. Чтобы готовое изделие можно было достать из такого устройства после сварки, один из его зажимов делают поворотным.

Если требуется зафиксировать элементы будущего изделия под углом 90°, вы можете сами изготовить необходимое приспособление. Возьмите два отрезка уголка, отрезок полосы, две струбцины, угольник и сварочный аппарат. Уголки и полосу необходимо зафиксировать струбцинами, не забудьте при этом использовать угольник. После фиксации обязательно убедитесь в том, что уголки установлены в нужном положении. Далее прихватите их к полосе в четырех точках. Дело в том, что конструкция деформируется, если вы сразу решите наложить длинный шов или сделать слишком большие точки.

Теперь вам остается снять струбцины и угольник, чтобы они не пострадали во время сварки, и приварить уголки более надежным швом. Для этого рекомендуется чередовать короткие швы с разных сторон, чтобы сохранить форму конструкции. Когда шов готов, струбцины прижимаются и привариваются в нескольких точках, но сразу скажем, это необязательный шаг.

  • Приспособления для сварки труб.

Сварщикам часто приходится производить сварку торцов труб вне зависимости от того, где это происходит: на производстве или в быту. Сегодня существует большой выбор различной оснастки, упрощающей такую работу, а также обеспечивающей высокий уровень исполнения. Подобные устройства называют центраторами. Они гарантируют соответствие осей свариваемых труб и совмещение торцевых кромок. По конструкции такие механизмы могу быть наружными и внутренними, но отметим, что на практике первый вариант используется значительно чаще.

Звенный центратор применяют во время сварки труб большого диаметра. Он включает в себя несколько звеньев, которые образуют замкнутый контур и соединяются друг с другом при помощи шарниров. Свариваемые торцы труб помещаются в такое устройство и опираются на упоры, именно последние центрируют трубы.

Для использования в домашних условиях лучше приобрести центраторы-струбцины, так как они подходят для работы с трубами меньшего диаметра. В качестве примера приведем центратор-струбцину модели СМ151, который позволяет сваривать трубы диаметром 57–159 мм, а также центратор-струбцину модели ЦС3, предназначенный для труб с сечением 10–70 мм.

007.jpg

На самом деле, добиться соосности труб с маленьким диаметром не так сложно, можно справиться даже без специализированного инструмента. Но тогда вам потребуется самодельное устройство для сварки труб, изготовленное из уголков и приваренных к ним струбцин.

Если струбцина только одна, уголки можно к ней не приваривать, но тогда придется сточить часть уголка в месте упора струбцины.

  • Приспособления с магнитами.

Такие устройства считаются очень удобными, так как детали соединяются между собой и удерживаются на месте за счет силы встроенных в них магнитов.

Достаточно широко распространены магнитные угольники, причем их разновидности могут иметь различную форму, оснащаться дополнительным крепежом, допускать изменение угла. Удобнее всего с их помощью скреплять под нужным углом листовые детали, рамные конструкции, стойки, пр.

Однако сварщики используют не только угольники, но и ряд других магнитных приспособлений, который могут похвастаться расширенной функциональностью, универсальностью. Самым ярким примером является «MagTab» (Strong Hand Tools) – именно это устройство позволяет оценить удобство использования оснастки данного класса.

«MagTab» включает в себя пару опорных плоскостей с встроенными магнитами. Причем угол между ними подстраивается под форму основания, к которому их будут крепить. Это может быть поверхность цилиндрической формы, плоскость, угол. Помимо опорных, здесь есть две других плоскости – именно к ним крепятся детали, которые будут привариваться к основанию.

Данные плоскости находятся под углом 90° друг к другу и могут двигаться относительно опорной поверхности. Эта особенность позволяет смещать привариваемые детали по отношению к основанию.

Не секрет, что установка и закрепление неустойчивой детали в необходимом положении требует немало времени и сил. За счет сварочной оснастки удается быстро произвести подобные работы, приварив элемент к основанию любой формы. Для этого сварщик должен только поставить устройство на основание и приложить привариваемую деталь к одной из двух его крепежных поверхностей. Благодаря магниту достигается достаточно прочное крепление и неподвижность частей изделия в процессе сварки.

Магнитная оснастка сварочного оборудования очень удобна, так как дает возможность в разы сократить временные затраты на сборку конструкций, при этом не снижая их качества. Такие устройства просты и имеют относительно низкую цену, поэтому зажимы, наравне со струбцинами, должны быть у каждого мастера в его домашней мастерской. Немаловажно, что если у вас есть постоянные магниты или электромагнит, вы можете сами изготовить такие приспособления. Но не стоит забывать, что некоторые магниты теряют свои свойства под действием температуры, иногда даже не очень высокой.

Требования к сварочной оснастке и ее проектированию

С точки зрения технологического процесса изготовления сварных конструкций сборочно-сварочная оснастка имеет такие достоинства:

  • обеспечивает высокое качество сварных деталей и их соответствие заданным техническим параметрам;
  • упрощает процесс сборки и сварки;
  • снижает трудоемкость и увеличивает производительность работы;
  • предотвращает или сокращает долю деформаций в процессе сварки.

Нередко подобные приспособления являются частью сварочных установок, встраиваются в поточные механизированные и автоматизированные линии. Немаловажно, что при помощи технологической оснастки можно механизировать и автоматизировать не только основные, но и вспомогательные операции.

003.jpg

За счет сборочно-сварочной оснастки удается даже решить некоторые вопросы социального характера. Так, при помощи подобных приспособлений появляется возможность отказаться либо значительно сократить долю использования тяжелого или малопроизводительного труда. В результате достигаются наиболее безопасные условия работы сотрудников.

Стоит отметить, что также существует большой выбор вспомогательной оснастки, предназначенной для проведения объемных сварочных работ. Тип используемых устройств подбирается под конструкцию свариваемого узла, также учитывается характер производства и способ осуществления термического процесса.

Современные сварочные полуавтоматы используются при серийном производстве и предполагают повторяемость процессов, тогда как аппараты для ручной дуговой сварки подходят для соединений различных единичных изделий. За счет грамотного выбора конструкции и типа сварочной оснастки удается значительно поднять уровень механизации и производительности работ, а также сократить операционные издержки.

Безусловно, оснастка не является определяющим фактором при выборе сварочного оборудования, однако ее разработка и использование играют немаловажную роль при сварке, особенно в производственных масштабах.

Назовем требования, предъявляемые к сборочно-сварочной оснастке:

  1. Точное пространственное размещение деталей, в том числе многокомпонентных узлов, что позволяет отказаться от подгонки вручную.
  2. Легкий доступ ко всем элементам изделия для прихваток, зачисток и наложения основных сварочных швов.
  3. Сборка в соответствии с допусками, устанавливаемыми конструкторской документацией, то есть чертежами, техническими заданиями.
  4. Соблюдение межкромочных размеров скрепляемых элементов.
  5. Оптимальный порядок сборки, повышенная производительность, возможность получения швов высокого качества.
  6. Безопасность использования даже во время внештатных ситуаций – разборка узла, выход из строя фиксирующих приспособлений, пр.

При объемных и однотипных работах достаточно часто используются силовые зажимные гидравлические, пневматические или механические (винтовые) устройства. Поскольку очень важно избежать самопроизвольного освобождения свариваемого элемента, в кинематическую схему пневматических и гидравлических оснасток обычно включают звенья с самоторможением.

Сварочная оснастка: разбираемся в типах оборудования и требованиях к проектированию

Если планируется использовать зажимы-эксцентрики, стоит заранее подумать о том, чтобы защитить их от брызг расплавленного металла. Дело в том, что даже нескольких капель достаточно для вывода из строя таких механизмов, несмотря на то, что современные сварочные полуавтоматы имеют низкий уровень разбрызгивания материалов электрода и изделия.

Также существует ряд дополнительных требований к сборочно-сварочной оснастке:

  • Возможность инвариантности сварки, то есть работы в нижнем и вертикальном положении под разными углами наклона.
  • Быстрый отвод тепла, особенно когда речь идет об узконаправленной интенсивной сварке. В этом случае можно приобрести недорогое, но качественное сварочное оборудование «Сварог» и другие бюджетные инверторы.
  • Защита базовых свариваемых поверхностей и элементов оснастки от попадания и прилипания брызг металла.
  • Минимальные деформации под действием температуры в соединяемом узле.
  • Жесткость, прочность, долгий срок службы конструкции.
  • Возможность нормального удаления без заклинивания фиксаторов, упоров и шаблонов сварочной оснастки после завершения работ.

Во время инженерных расчетов необходимо учитывать степень расширения материалов при нагреве. Оснастка может считаться качественной, если надежная фиксация сочетается с возможностью смещения свариваемых изделий. Дело в том, что слишком жесткое закрепление повышает усадочное и температурное напряжение, то есть приводит к растрескиванию, разного рода деформациям в сварочной сборке.

008.jpg

Если речь идет о сварке в промышленных масштабах, разработка сварочной оснастки должна проходить в соответствии с техническим заданием. В последнее входят:

  • Чертежи соединяемых узлов с детальным описанием процесса сборки, сварки. Все схемы обязательно проверяются на практике.
  • Тип устройства в соответствии с принципом работы: подъемный, стационарный, поворотный, подъемно-поворотный, смешанный.
  • Места расположения зажимных и фиксирующих элементов, а также их вид, конструкция, развиваемое усилие, прочие детали.
  • Схемы подводки всех необходимых в данном случае коммуникаций, наличие вентиляции, рабочее давление в гидравлических системах, пневматических и электрических сетях.
  • Режимы работы, сроки проведения технического обслуживания, показатели сменности расходных элементов.
  • Способы загрузки/съема элементов, скрепляемых при помощи сварки, и другая информация относительно включения сварочной оснастки в цепь производственных процессов.

Без вспомогательной оснастки значительно снижается функциональность и производительность современных сварочных полуавтоматов, автоматизированных и роботизированных сварочных комплексов.

Разработка оснастки предполагает такую последовательность действий:

  • Пространственное моделирование узла в собранном виде и каждой детали в отдельности.
  • Подготовка базовой схемы, где указываются опорные, габаритные, установочные размеры.
  • Создание чертежей оснастки со всеми вспомогательными, зажимными элементами, контрольными, габаритными размерами, требованиями к точности размеров.
  • Включение проекта в технологическую цепочку, что, в первую очередь, предполагает его введение в систему межоперационной транспортировки готовой продукции.

Расчет зажимных/фиксирующих сил производится в зависимости от термической деформации при работе, параметров силовых кабелей электропитания и прочих особенностей инфраструктуры. Так, если производится единовременная сварка поворотных стыков, работа сварочных головок должна начинаться одновременно, а электрическая схема дополняется блоком синхронизации возбуждения сварочного разряда. Как только происходит случайное гашение дуги даже на одной из установок, электроника прекращает работу всего комплекса.

Если вы покупаете сварочное оборудование только для домашних нужд, то не требуется сложного проектирования и изготовления сварочной оснастки. В этом случае оснащение состоит из сварки нескольких угольников из обыкновенной арматуры. Хотя нередко, чтобы подварить стальной лист к воротам или петлю к железной калитке, вовсе не требуются какие-либо вспомогательные средства.

На средних предприятиях дополнительное оборудование рабочих мест может значительно повысить продуктивность использования сварочной техники. На крупных производствах за разработку и внедрение оснастки отвечают отдельные подразделения, такие как инструментальные цеха, конструкторские бюро, пр. Тогда как улучшить производство среднего уровня можно даже без серьезных капитальных вложений.

Стандартизация технологической оснастки для сварочного стола – это проверенный способ увеличения производительности труда, который также позволяет повысить такие показатели, как технологичность труда и коэффициент использования сварочного оборудования. Вид и типоразмеры оснастки подбираются в соответствии со спецификой деятельности конкретного предприятия.

Сегодня можно обратиться в специализированные фирмы, занимающиеся разработкой сварочной оснастки «под ключ», – они дают гарантию на ее полноценное функционирование. Услуги такого характера могут стать лучшим решением для предприятий среднего размера, ведь в этом случае удается получить заметный результат при небольших вложениях средств, сэкономить собственные материальные ресурсы и время.

Читайте также
Максим Игоревич Макаров
Максим Игоревич печатает ...

Узнайте цены на изделия со скидками
до 30%

Скачать прайс
Написать на почту

Напишите
письмо на почту

Позвонить бесплатно

Позвонить
бесплатно

Написать на почту

Написать
письмо на почту

Яндекс.Метрика