Технические преимущества сварных конструкций по сравнению с конструкциями, изготовленными с использованием других мето­дов получения неразъемных соединений, обеспечили им широкое распространение в различных отраслях машиностроения. Однако они обладают и рядом отрицательных особенностей, которые не­обходимо учитывать как при проектировании, так и при производ­стве. Надо отметить существенное воздействие технологии обработ­ки на исходные свойства материала, наличие в них напряженного состояния и деформаций, связанных со сваркой, неоднородность свойств материала в зоне сварных соединении и др. Эти особенности оказывают существенное влияние на характер распределения на­пряжений в сварных конструкциях в зависимости от прикладывае­мых нагружении и сопротивляемость их эксплуатационным воздей­ствиям, в конечном счете влияя на надежность и долговечность изделии.

В настоящее время при конструировании изделий все больше внимания уделяют вопросам технологичности. Начиная со стадии эскизного проектирования и изготовления опытных образцов, из -

делил подвергают тщательной технологической отработке. При решении вопроса о серийном изготовлении новой конструкции учитывается заключение о ее технологичности, т. е. насколько она позволяет применять наиболее прогрессивные формы и способы производства. Технологическая отработка конструкций в процессе их проектирования дает возможность не только своевременно ре­шить вопросы повышения технологичности, она позволяет также заблаговременно определить те требования, которые новое изделие предъявляет к серийному производству.

Прогрессивность сварных конструкций характеризуется воз­можностью уменьшения их металлоемкости при обеспечении тре­буемых эксплуатационных качеств, более полным использованием свойств материалов. В связи с этим в теории и практике отечест­венного проектирования сварных металлоконструкций логически объединяются два направления: поиск путей проектирования кон­струкций с минимальной массой и меньшей металлоемкостью, внедрение и использование наиболее прогрессивных технологиче­ских процессов. Эти две главные линии во многом определяют развитие сварочного производства. Создание наиболее экономич­ных сварных конструкций требует комплексного конструктивно­технологического проектирования, при котором вопросы конструк­торского плана решаются одновременно с вопросами технологии и трудоемкости, а обеспечение высокой работоспособности конст­рукции достигается конструктивными и технологическими мерами. Проектирование невозможно без учета особенностей технологии, а в современной практике проектно-конструкторских работ одним из важнейших моментов становится соблюдение принципов техноло­гичности конструкций. Нельзя эффективно использовать передо­вую технологию, когда конструкция разработана без учета техноло­гичности.

Технологичной считается конструкция, обеспечивающая наи­более простое, быстрое и экономичное изготовление при обязатель­ном соблюдении необходимых условий прочности, устойчивости, выносливости и других эксплуатационных качеств, т. е. в которой соблюдается соответствие прогрессивных конструктивных решений передовым технологическим возможностям производства. Отсюда понятие «технологичность конструкции» представляется как до­вольно сложная характеристика (свойство), определяемая комплек­сом прогрессивных конструктивных и технологических решений, позволяющих при обеспечении всех необходимых эксплуатацион­ных качеств изделия добиться в процессе изготовления высоких производственных показателей — снижения металлоемкости, быс­трого освоения в производстве, минимальной трудоемкости и се­бестоимости.

Отработка технологичности конструкций является непрерыв­ным процессом, начинающимся с эскизного проекта изделия и продолжающимся на всех стадиях проектирования и изготовления как его опытных образцов, так и серийной продукции. Содержание работ по отработке технологичности конструкций зависит от стадии разработки технической документации. Основные принципиальные положения, определяющие направленность отработки технологич­ности конструкций, закладываются уже в период разработки эскиз­ного и технического проектов изделия. Установлено, что на этом этапе достигается до 70% и более общего уровня технологичности конструкций. Отработка при этом идет за счет выбора наиболее оптимальных конструктивных решений, расчленения конструкции на основные сборочные единицы, разработки оптимальных схем сборки и сварки, обоснованного назначения точности изготовления и технологических мер ее достижения, выбора материала и важней­ших методов обработки и т. п. Такцм образом, принципиальные вопросы изготовления сварной конструкции решаются уже на первом этапе сс проектирования. Второй этап технологической отработки совпадает с разработкой рабочего проекта и изготовле­нием опытных образцов. При этом отрабатывается до 20—25% всего эффекта технологичности. На этапе рабочего проектирования про­изводится детальная технологическая проработка принятого ранее варианта конструкции. Производится выбор рациональных загото­вок и способов их получения, определяются меры по обеспечению требований технологичности при обработке различными способа­ми, выбираются конструктивные и технологические базы, обеспе­чивается удобство подходов к местам соединений, нормализация материалов, полуфабрикатов, параметров соединений и т. д. Деталь­но прорабатывается конструктивное оформление всех сварных со­единений с указанием характера обработки кромок, допусков на размеры и припусков на обработку после сварки. Для достижения точности и сохранения размеров конструкций после сварки предус­матривают технологические мероприятия по предотвращению и устранению сварочных напряжений и деформаций. Эти вопросы также прорабатываются на стадии рабочего проектирования как с целью обоснования выбора величин допусков на размеры заготовок, припусков на последующую механическую обработку сварного изделия, так и с целью определения рациональности применения операций термообработки. По окончании рабочего проектирования и изготовления опытных образцов должна завершаться и отработка технологичности конструкций. На дальнейших этапах создания и освоения выпуска изделий отработка технологичности, как прави­ло, нс превышает 5—10% от общего уровня.

При создании конструкций и отработке их технологичности необходимо учитывать ряд общих условий:

2ьь

1. Технологичность конструкций в значительной степени зави­сит от масштаба выпуска и вида производства. Конструкция, тех­нологичная для одного масштаба выпуска, может оказаться нетсх - нологичной для другого.

2. Технологичность отдельных элементов конструкции должна рассматриваться и увязываться с технологичностью изделия в це­лом Повышение технологичности отдельных элементов может вызвать изменения, которые в итоге ухудшают обработку всей конструкции или приведут к снижению се характеристик.

3. Отработку технологичности конструкций необходимо рас­сматривать как комплексную задачу, учитывающую требования ко всем стадиям производственного процесса, начиная от изготовле­ния деталей и кончая сборкой, сваркой и испытанием готовых изделий.

4. При отработке технологичноети конструкций необходимо исходить в нервую очередь из учета передового опыта и наиболее высокого технического уровня, достигнутого в данной отрасли производства. При этом необходимо учитывать и специфику дан­ного предприятия-изготовителя, его технико-организационные особенности, оснащенность, освоенность различных процессов и оборудования и т. п.

Технолошческая отработка сварных конструкций предусматри­вает обеспечение выполнения требований технологичности, предъ­являемых к выбору и назначению характера конструкций и металла для ее изготовления, способов сварки и характеристик сварных соединений, точности изготовления и способов устранения или уменьшения деформаций и сварочных напряжений. В связи с этим можно наметить ряд вопросов, требующих в первую очередь реше­ния при создании технологичных сварных конструкций:

1 Выбор и применение наиболее современных методик расчета и проектирования сварных конструкций, в наибольшей мере учи­тывающих их особенности и воздействие технологических факто­ров. Поэтому при создании новых изделий необходимо исходить из принципов конструктивно-технологического проектирования с применением уточненных методик расчетов прочности и устойчи­вости элементов, а также расчетных методов оценки точности и технологичности сварных конструкций.

2. Выбор оптимальных вариантов расчленения конструкций на сборочные единицы и назначение схем собираемости их, от которых во многом зависят упрощение технологического процесса, расши­рение фронта работ и аффективное использование средств механи­зации и автоматизации.

3. Правильный выбор материала — один из важнейших вопро­сов проектирования и технологической отработки’, поскольку' ока­зывает непосредственное влияние на технические характеристаки, массу и экономичность конструкций. При этом необходимо учи­тывать, что в сочетании с требованиями, предъявляемыми услови­ями эксплуатации, требование высокой свариваемости определяет практическую пригодность материала для сварных конструкций. Свойства материала должны удовлетворять требованиям эксплуа­тации, обеспечивать необходимую свариваемость, технологическую обрабатываемость и экономическую целесообразность.

4. Важной задачей является правильный выбор способа получе­ния соединений и соответствии с назначением, формой и размерами конструкций. Назначение способа сварки в значительной степени определяется свариваемостью, конструктивным оформлением из­готовляемых узлов, степенью их ответственности и производитель­ностью процесса. К тому же необходимо учитывать определенный тип соединений, присадочный материал, приемы и обеспечение удобства выполнения сборочно-сварочных операций. Эти условия предопределяют механические свойства соединений и значения допускаемых напряжений, необходимых для прочностных расчетов конструкций. Поэтому назначение способа сварки производится уже на первой стадии разработки изделия. Оптимальность этого выбора в значительной степени зависит от правильности учета состояния сварочного производства и тенденций его развития.

5. Правильное назначение типа и параметров сварных соедине­ний в зависимости от особенностей конструкции и характера испытываемых нагружений — один из важных вопросов техноло­гичности. Качество сварных соединений и трудоемкость их выпол­нения в значительной степени зависят от проектных решений, определяющих тип присадочного материала, сечение ывов и рас­четный объем наплавленного металла, положение сварных швов в пространстве при выполнении сварочных работ, доступность и удобство выполнения сварки и т. п. Поэтому при выборе типа конструкции сварных соединений намечаемые конструктивные ре­шения необходимо оценивать не только с позиций прочности, но и с позиций технологичности. При назначении сварных соединений нужно учитывать возможность выполнения их с максимальным использованием автоматизированных способов сварки, число и размеры сварных швов должны быть минимальными и строго обоснованы расчетами и техническими условиями. В конструкциях необходимо использовать наиболее работоспособные и удобно вы­полнимые типы соединений, стремиться к сокращению их числа и уменьшению сечений. Расположение соединений в конструкциях должно уменьшать или предотвращать появление сварочных дефор­маций, а параметры соединений должны быть максимально уни­фицированы, форма швов простая, хорошо поддающаяся описанию и выполнению автоматической сваркой. Исключительно важным требованием является сокращение объема расплавляемого, а осо­бенно наплавляемого металла. На этапе проектирования завышение объема может быть вызвано несовершенством используемых мето­дик и норм расчета, стандартов и других руководящих материалов,

регламентирующих параметры сварных соединений и швов; несоб­людением в проектировании принципа минимизации наплавлен­ного металла ’в конструкции; недостаточным использованием прогрессивных конструктивных решений, требующих минималь­ных протяженности швов и объема наплавленного металла; огра­ниченностью применения в конструкциях материалов с улучшенными свойствами; недостаточным использованием свароч­ных процессов, обеспечивающих более высокие механические ха­рактерне™ ки сосди нений.

При изготовлении сварных конструкций перерасходу наплав­ленного металла способствуют отклонения от ст[Югого соблюдения предписаний технической документации и инструкций в отноше­нии точности и качества выполнения заготовительных, сборочных и сварочных работ, несовершенство принятых в технологическом процессе методов и оборудования обработки, недостаточная точ­ность заготовок, обуславливающая необходимость назначения из­лишних припусков и проведения ручных работ по подгонке элементов.

Комплексное решение вопросов прочности, точности, техноло­гичности и экономичности позволяет создавать наиболее рацио­нальные сварные конструкции с наименьшими затратами материалов, времени и труда на их изготовленис.