Автоматизация сварки: повышаем производительность предприятия

Для успешной работы производственных предприятий в сфере металлообработки необходимо выполнять, как минимум, 2 условия: обеспечивать стабильно высокое качество и вкладываться в сжатые сроки изготовления продукции. Поэтому конкурентоспособность предприятий во многом зависит от степени их технического оснащения и уровня автоматизации производственных процессов.

Автоматизированное производство способно выполнять крупные заказы с экономией главного ресурса – времени, и делать это без снижения качества. В частности, технология ручной сварки подразумевает монотонную работу квалифицированных сварщиков, которым приходится часами выполнять однотипные операции. Со временем они устают, что приводит к снижению производительности и качества выполняемых работ.

Эффективно решить эту проблему помогает автоматизированная сварка. В таком случае техника выполняет большинство операций без вмешательства человека. Сварщики-операторы только настраивают оборудование и контролируют качество продукции.

Преимущества автоматизированной сварки

Автоматизация сварки делает соединение металлических деталей высокоточным и эффективным, сводит к минимуму влияние человеческого фактора, снижает производственные затраты и повышает качество продукции. Перечислим основные причины, побуждающие автоматизировать сварочный процесс:

1. Ощутимый рост производительности – автоматически работающие агрегаты справляются с поставленными задачами быстрее, чем сварщики, без вынужденных пауз и перерывов. В результате скорость производства возрастает в 2–5 раз при том же количестве работников.
2. Стабильно высокое качество соединений, ровные и надежные швы, значительное снижение процента брака. Роботы, программируемые машины и системы с ЧПУ строго соблюдают установленные параметры и с высокой точностью повторяют заданную траекторию. При ручном способе обработки результат зависит от человеческого фактора, квалификации и физического состояния работника. При роботизации и автоматизации технологии сварки риск образования трещин, пор и других дефектов сводится к минимуму благодаря корректному определению и строгому поддержанию необходимых параметров.
3. Уменьшение затрат на оплату труда квалифицированных сварщиков, меньшая зависимость от дефицита таких специалистов и оптимальное решение кадрового вопроса. Поиски хорошего сварщика – непростая задача, а оператора для работы с автоматической сварочной системой можно обучить за несколько недель. К тому же, один оператор способен обслуживать несколько машин.
4. Гибкость, легкая адаптация манипуляторов под разные виды продукции. Способность программируемого оборудования работать с разными металлами и выполнять различные сварочные операции.
5. Экономия материалов при одинаковых объемах производства – благодаря точной дозировке сварочной проволоки и защитного газа, точному воспроизведению операций, минимизации доработок, отходов и дефектов.
6. Повышение безопасности рабочего процесса, минимизация производственных рисков и улучшение условий труда. Меньшее взаимодействие персонала с вредными испарениями и излучением, меньший риск получения ожогов и травмы глаз.
7. Возможность подключения к цифровым системам предприятия – для сбора статистических данных по параметрам металлообработки, своевременного получения информации о нарушениях технологического процесса и прогнозирования событий на основе получаемых сведений.

Когда выгоднее всего автоматизировать сварочный процесс?

Автоматизированная сварка – выгодная инвестиция в развитие предприятия. Быстрее всего она окупается, когда установки активно используются для осуществления повторяющихся операций. Автоматические сварочные системы оптимизируют серийное производство, т.к. процессы настраиваются 1 раз и далее многократно повторяются – с экономией времени и расходов на дополнительные действия.

Кроме того, автоматические системы быстрее окупаются при выполнении сложных или длительных операций и при высоких требованиях к качеству продукции. Частично влияет на окупаемость инвестиций и уровень зарплат сварщиков в конкретном регионе: чем выше ценится их труд, тем скорее окупятся вложения. В среднем такие инвестиции окупаются за 1–1,5 года, а при работе в 3 смены – за 6–12 месяцев. Если учесть, что срок службы таких систем составляет 10–15 лет, достигнутая экономия будет долгосрочной.

Виды и степени автоматизации

С учетом производственных условий и поставленных задач, для их решения используют разные установки. Например, для выполнения монтажных работ вместо роботов и автоматики применяют полуавтоматическую сварку (MIG/MAG). Если нужно автоматизировать компактный участок, внедряют механизацию. В свою очередь, роботизированные комплексы позволяют решать задачи повышенной сложности и целиком автоматизировать процесс.

В зависимости от особенностей и задач промышленного предприятия, масштабов производства и бюджета проекта, могут применяться:

1. Автоматические сварочные головки – доступные решения для начального внедрения автоматизации.
2. Сварочные колонны и порталы – отличный выбор для точного позиционирования и соединения габаритных металлоконструкций.
3. Орбитальные системы – оснащенные головкой, движущейся по окружности. Применяются для соединения труб качественным круговым швом.
4. Роботизированные комплексы – позволяют делать швы любой геометрии, обрабатывать сложные изделия и труднодоступные места.

Для определения оптимального оборудования проводится аудит производства, и инженеры предлагают наиболее выгодное решение. Например, для серийного изготовления идентичных изделий предпочтительны специализированные автоматы, а для производства небольших партий – быстро перенастраиваемые универсальные системы. Варить мелкие детали лучше с помощью компактных высокоточных манипуляторов, а крупные конструкции – с применением порталов или колонн с обширной рабочей зоной.

При повышенных требованиях к качеству соединений лучше всего использовать установки, позволяющие контролировать и корректировать параметры рабочего процесса в режиме реального времени. С выполнением швов в труднодоступных местах лучше всего справляются роботы-манипуляторы и головки с удлиненными горелками. Для соединения алюминия, нержавейки или титана нужны сварочные аппараты, позволяющие тонко настраивать рабочие режимы.

Этапы автоматизации сварочных процессов

Чтобы повысить технический уровень и производительность предприятия за счет автоматизации сварки, нужно:

1. Выполнить аудит и выяснить, какие операции стоит автоматизировать. Рассчитать экономический эффект.
2. Разработать техническое задание, содержащее четкие требования к необходимой системе.
3. Разработать схему, подобрать агрегаты, спроектировать оснастку и дополнительные системы.
4. Установить агрегаты, подключить коммуникации, настроить программное обеспечение.
5. Обучить персонал – провести курсы для сварщиков-операторов, чтобы они могли самостоятельно использовать установленную технику.
6. Обеспечить техническое сопровождение, поддержку и сервисное обслуживание установленных агрегатов.

Ранее в блоге Shura-Master.ru вышла статья о том, как отличить синусный контроллер BLDC от несинусного.