Issuu on Google+

Мир Сварки научно-технический журнал

№1/10/ 2010

Автоматизация. И хочется, и колется Итоги 2009: нужна ли молодежь науке? Откуда роботы в «Илиаде» Гомера? А у нас — АВТОВАЗ

IT ROCKS! QIROX® СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ И РЕЗКИ QIROX® – новая марка продукции фирмы CLOOS, объединяющая в себе все решения для автоматизированной сварки и резки. Благодаря модульной конструкции система QIROX® обеспечивает оптимальную адаптацию к вашим производственным требованиям. QIROX® включает робототехнику, программное обеспечение, сенсоры, технику безопасности, позиционеры, а также технологический процесс. www.qirox.de


ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ «МИР СВАРКИ» НА 2010 Г. Для росийских предприятий и фирм, а также дл частных подписчиков Подписка оформляется через редакцию. Для этого необходимо выслать заполненную заявку вместе с копией платежного поручения в редакцию журнала «Мир Сварки». Журнал выходит шесть раз в год. Стоимость годовой подписки на 2010 г. – 1800 рублей (вкл. НДС 18%) за один комплект. Деньги за подписку на журнал необходимо перечислить в ООО «ИТЦ «СПАС» Реквизиты: ОАО «CЭБ Банк» г. Санкт-Петербург, р/сч 40702810800000000929, к/сч 30101810500000000747 БИК 044030747

ИНН/КПП 7804343145/781601001

ОКПО 96716045

ОКВЭД 74.84, 22.1

ОГРН 5067847209843 ПОДПИСНАЯ ЗАЯВКА Название предприятия (для фирм)/Ф. И. О. (для частных подписчиков)_____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________ ИНН/КПП______________________________________________________________________________________________________________ Банковские реквизиты___________________________________________________________________________________________________ Фактический адрес/адрес для доставки журнала______________________________________________________________________________ Юридический адрес______________________________________________________________________________________________________ Тел/факс__________________________________________________________ кол-во комплектов_____________________________________ Адрес редакции журнала «Мир Сварки»: 192289 Санкт-Петербург, ул. Софийская, 66 Тел/факс: (812) 448-37-75 E-mai: kosareva@welding.spb.ru, journal@welding.spb.ru


МИР СВАРКИ № 1 (10) 2010 РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ ЖУРНАЛА: Генеральный директор ОАО «Адмиралтейские верфи» д. т. н. Александров В. Л. Зам. генерального директора ЦНИИ КМ «ПРОМЕТЕЙ» Баранов А. В. Профессор, заслуженный деятель науки РФ, академик РИА, д.т.н. Башенко В. В. Главный сварщик ОАО «ПО» СЕВМАШ Аввакумов Ю. В. Главный сварщик ОАО «Северная верфь» Вейнбрин Я. И. Зав. кафедрой сварки судовых конструкций СПбМТУ к. т. н. Мурзин В. В. Д. т. н., профессор Руссо В. Л. Ведущий специалист ЗАО «Электродный завод» к. т. н. Белов Ю. М. Начальник отдела системных внедрений ЗАО «СовПлим» Ушаков И. И. Председатель Совета Санкт-Петербургской ТПП, президент Российского союза выставок и ярмарок, вице-президент Всемирной ассоциации выставочной индустрии (UFI) Алексеев С. П. ИЗДАТЕЛЬ: ООО «ИТЦ «Альянс сварщиков Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона» РЕДАКЦИЯ: Главный редактор Рубцова Н. Н. Заместитель главного редактора Кляровский А. В. Выпускающий редактор Косарева Е. В. АДРЕС РЕДАКЦИИ: Санкт-Петербург, ул. Софийская, 66; Тел.: (812) 309-03-68, 448-37-75; www.alians-weld.ru ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ: Валиев Р. Ш. тел.: (812) 309-03-68; E-mail: valiev@welding.spb.ru, Тираж 1000 экз.

ТЕМА НОМЕРА

Роботизация сварочного производства

СОДЕРЖАНИЕ ЧТО ПРОИСХОДИТ 6 Выставки. Челябинск и Пермь 8 Новые проекты Cевмаша 8 Сварка на Втором Всероссийском молодежном инновационном конвенте 10 Весна. Санкт-Петербург. «Сварка» 11 Лазерно-лучевая подводная сварка 11 Гарантия –100000 лет 12 Наращивание наноструктур отдельных металличе ских нанообъектов с использованием припоя 14 Выставка «Сварка и резка» 14 Производство сварочных электродов в Республике Беларусь ТЕМА НОМЕРА 17 Откуда роботы в «Илиаде»? СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 20 Новая марка Qirox® немецкого производителя робо тов CLOOS 24 Изящная техника – железная выносливость 27 Что в камазах от робота? 30 Сварочный робот как важнейший инструмент не только в серийном производстве 34 А у нас – Автоваз 38 Адаптация на практике 40 Комплексы лазерного раскроя для судостроительной промышленности СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 42 Наплавочная порошковая проволока на основе вторичного карбида вольфрама для наплавки быстроизнашивающихся частей, узлов и механизмов ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ 46 Изготовление сварных конструкций с защитными диффузионными покрытиями с применением технологии диффузионной металлизации из среды жидкометаллических растворов КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА 50 Дефекты, образующиеся на радиографических технических пленках при съемке сварных швов и последующей обработке пленок. Причины возникновения. Методы предотвращения 53 Вопрос-Ответ ПОДГОТОВКА КАДРОВ 55 Возможности и реальность социального партнерства КАФЕДРА СВАРКИ 56 СПбГПУ, «Теория и технология сварки» ИСТОРИЯ 60 Воспоминания. Николай Оскарович Окерблом ОХРАНА ТРУДА 64 Пожар на Севмаше


ОТ РЕДАКТОРА

Дорогой читатель! Конференции и семинары, целые разделы выставок посвящаются сегодня роботизации сварочного производства. Стоит вспомнить Эссен: на последней выставке Schweissen & Schneiden – главной среди мировых промышленных выставок – практически каждая из компаний-экспонентов представляла собственную разработку в области роботизации. Несмотря ни на какие трудности в мировой экономике, наука и техника продолжают развиваться. Бесспорно, роботизация сварочного производства – одно из генеральных направлений развития отрасли. При рассмотрении возможности покупки и установки робота на производстве главное – избежать крайностей. Так, не стоит, отдавая дань моде, автоматизировать абсолютно все сварочные процессы на предприятии. Например, в ограниченном пространстве, где роботу просто не развернуться, или в монтажных условиях сообразнее воспользоваться человеческим ресурсом. С другой стороны, не надо поддаваться извечным русским «авось» и «позже». Есть масса примеров, когда консерватизм и боязнь перемен, а вовсе не финансовые затруднения, не давали возможности обновлять производство и увеличивать прибыль. Ответить на вопрос «Следует ли приобретать робота?» можно только после экономических расчетов. Если весьма серьезные как финансовые, так и нервные затраты приведут в конечном итоге к увеличению прибыли, улучшению качества выпускаемой продукции, увеличению производительности – тогда ответ будет однозначно положительным. Совершенно не желая навязывать Вам какие бы то ни было решения, мы решили в новом номере рассказать об истории роботизации, ее современных проблемах и достижениях и о ее перспективах как в России, так и за рубежом. Читайте с удовольствием и делитесь с нами своими мыслями.

НОМЕР В ЦИТАТАХ ЧТО ПРОИСХОДИТ стр. 10 «На выставке «Сварка» мы ожидаем более 10000 специалистов, заинтересованных в модернизации оборудования и применении новейшей сварочной техники, для которых выставка станет «компасом» в мире технических инноваций…» стр. 11 «Финская компания Posiva разработала новую технологию хранения ядерных отходов». стр. 14 «После развала СССР Республика Беларусь располагала производственными мощностями по выпуску до 32 тыс.тонн в год электродов общего назначения…» СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ стр. 20 «…минуло более 20 лет со времени поставки первых роботов CLOOS машиностроительным предприятиям в СССР. Какой опыт работы накоплен с российскими заказчиками?» стр. 30 «Как правило, современные руководители, инженеры и сварщики уже имеют представление о потенциале роботизированной сварки, но часто этого недостаточно для принятия решений, определяющих целесообразность применения сварочных роботов...»

стр. 34 «Семейство роботов грузоподъемностью от 15 до 350 кг создано специалистами производства технологического оборудования и оснастки ОАО «АВТОВАЗ» совместно с МГТУ «Станкин» в рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения…» СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ стр. 42 «В настоящее время освоено изготовление высоколегированной порошковой проволоки с герметичной оболочкой (содержит до 60% карбида вольфрама) для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях сильного абразивного износа…» КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА стр. 50 «Специалисты-сварщики должны уметь разбираться в нюансах оценки качества сварных швов по результатам рентгеногаммаградуирования, чтобы иметь возможность аргументированно оспаривать заключения рентгенологов в случае возникновения разногласий…» КАФЕДРА СВАРКИ стр. 56 «…значимость достижения определяется рецензией англичан: «Как русские могли до этого додуматься?»


6

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №10

Вместе с весной этого года придут сразу две крупные региональные промышленные выставки. По времени проведения одна сменяет другую и даже территориально они находятся сравнительно недалеко друг от друга: одна в Перми, другая – в Челябинске. Так что можно успеть посетить обе, при этом еще и насладиться видами Урала.

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ – ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕТАЛЛУРГИИ И МАШИНОСТРОЕНИИ» ЧЕЛЯБИНСК

«СТАНКИ. ПРИБОРЫ. ИНСТРУМЕНТ. МЕТАЛЛООБРАБОТКА. СВАРКА», ПЕРМЬ

Челябинск недаром называют «стальным сердцем России»: 23–26 марта в городе состоится третий Международный промышленный форум «Реконструкция промышленных предприятий – прорывные технологии в металлургии и машиностроении», который в 2010 году посвящен инновационным технология�� в обеспечении качества, энергоэффективности и экологической безопасности, повышению конкурентоспособности металлургических и машиностроительных предприятий в современных условиях. В работе форума запланировано участие практически всех ведущих металлургических и машиностроительных предприятий России, а также компаний из Японии, Германии, Италии, Чехии, Испании, Эстонии, Украины, Республики Беларусь, Казахстана и пр. В программу форума включены международные научно-практические конференции: «Инновационные технологии и оборудование для доменного, агломерационного и коксохимического производства»; «Инновационные технологии и оборудование для производства стали»; «Инновационные технологии и оборудование для производства проката, труб и метизов»; «Актуальные подходы к подготовке и повышению квалификации инженерно-технических кадров в металлургии и машиностроении» и другие мероприятия. Одновременно в рамках выставочного проекта «Уральская промышленно-экономическая неделя» пройдет международная промышленная выставка «МЕТАЛЛУРГИЯ, МАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕТАЛЛООБРАБОТКА, ИННОВАЦИИ».

С 30 марта по 2 апреля в выставочном центре «Пермская ярмарка» пройдет 9-я специализированная выставка инновационных технологий, оборудования, материалов и средств защиты для машиностроения, металлообрабатывающей промышленности и сварочного производства «Станки. Приборы. Инструмент. Металлообработка. Сварка – 2010». В этом году на крупнейшем региональном машиностроительном форуме страны будут представлены новые образцы станков и инструмента, передовые технологии металлообработки, оборудование для сварки, программные продукты для управления производством и автоматизации технологических процессов, измерительные приборы, средства контроля и многое другое. В числе экспонентов – свыше 120 предприятий из сорока городов России и других стран. В рамках деловой программы выставки пройдут конференции и семинары, включающие тематические доклады по оборудованию и технологиям для сварки и металлообработки, смазочно-охлаждающим жидкостям, электроприводам, контрольно-измерительным машинам, вопросам управления технологическими процессами. Состоятся традиционные Советы главных инженеров, главных метрологов, главных технологов, главных сварщиков пермских промышленных предприятий. Крупные машиностроительные предприятия Перми, Пермского края, городов Урала и Поволжья проявляют большой интерес к выставке и посещают ее целыми делегациями.


8

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №10

НОВЫЕ ПРОЕКТЫ СЕВМАША 2010 год стал семидесятым в истории Севмаша. В рамках празднования юбилея на заводе прошло сразу несколько мероприятий. Во-первых, состоялось подписание соглашения об установлении шефских связей ОАО «ПО «Севмаш» и администрации Северодвинска с экипажем атомного ракетоносца «Северодвинск». Впервые верфь, со стапелей которой сошли лучшие подводные крейсеры страны, взяла шефство над кораблем. Сейчас подлодка еще находится на заводском стапеле. Но в ближайшее время планируется начать ее швартовные испытания. Во-вторых, состоялось подписание документов о создании совместного предприятия между проектной компанией «ДОРИС инжиниринг» (Франция) и ОАО «ПО «Севмаш». Этот международный проект придаст импульс нефтегазовому направлению крупнейшей верфи России. Севмаш станет монтажной площадкой для окончательной сборки морских платформ, добычных судов, подводных систем для обустройства месторождений на Арктическом шельфе. Соединив усилия судостроителей и французских проектантов, руководство предприятия делает ставку на перспективность нефтегазовой сферы и расширение деятельности в этой области. Кроме того, в парковой зоне недалеко от заводоуправления состоялось открытие Аллеи Героев Севмаша. За 70-летнюю историю предприятия труд 22-х работников предприятия отмечен высокими государственными наградами. Среди награжденных – Герои Советского Союза, Социалистического Труда и Российской Федерации.

боток со всех регионов России. Проекты участников Конвента увидели Председатель Правительства РФ Владимир Путин, министр образования Андрей Фурсенко, министр спорта, туризма и молодежной политики Виталий Мутко, академик Евгений Велихов. Среди проектов-участников Конвента были и такие, которые имеют непосредственное отношение к сварке: «Установка для сварки изделий из легких сплавов с программируемым изменением мощности трехфазной дуги»; «Производство электродов для контактной сварки»; «Протоколер к машинам для сварки полимерных труб»; «Разработка импульсной технологии сварки для ремонтных работ ответственных металлоконструкций»; «Разработка технологий диффузионного легирования из среды жидкометаллических растворов с поСВАРКА НА ВТОРОМ ВСЕРОССИЙСКОМ МОЛОследующим деформационным наноструктуированием ДЕЖНОМ ИННОВАЦИОННОМ КОНВЕНТЕ поверхностных слоев стальных изделий»; «Сварочное оборудование для ремонта подводных В Санкт-Петербурге 9-10 декабря 2009 года состоялся нефте- и газопроводов»; Второй Всероссийский молодежный инновационный Кон«Система управления динамическими свойствами вент, который объединил более 1200 молодых российсварочной дуги». ских изобретателей и ученых, инвесторов, представителей бизнес-сообщества и руководителей высокотехнологичных российских и зарубежных компаний.

Молодежный инновационный Конвент — ежегодное общероссийское мероприятие, призванное дать новый импульс инновационной деятельности молодых россиян. Главная цель мероприятия – помочь талантливым и перспективным молодым ученым в поисках материальных и нематериальных ресурсов для дальнейшего развития. Проведение Всероссийского конвента предваряется инновационными конвентами в федеральных округах и отдельных регионах России. Региональные и окружные конвенты подвели итоги конкурса инновационных проектов на своем уровне, а на итоговом Конвенте в Петербурге прошла выставка лучших инновационных проектов, где было представлено 47 уникальных инновационных разра-


10

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №10

ВЕСНА. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ. «СВАРКА» Добро пожаловать в Санкт-Петербург на выставку «Сварка 2010» – главное событие в сварочной отрасли в 2010 году! За более чем сорокалетнюю историю существования выставка «Сварка» прочно заняла ведущую позицию среди отраслевых промышленных Форумов в России и СНГ и получила заслуженное признание со стороны мирового сварочного сообщества. Выставка «Сварка» традиционно собирает большое количество экспонентов: крупнейшие сварочные фирмы со всего мира представляют в Санкт-Петербурге передовые технические решения, оборудование и материалы. В этом году «Сварка» сделала большой шаг в сторону развития международного партнерства. Так, подготовку выставки ОАО «Ленэкспо» и Альянс сварщиков СанктПетербурга и Северо-Западного региона осуществляют вместе с MESSE ESSEN GmbH и CMES - китайским обществом машиностроителей. На выставке будет организован Международный стенд Essen welding pavilion и Китайская национальная отраслевая экспозиция. В программу выставки входят: Международная конференция «Передовые технологии и развитие сварочной науки и практики» (организаторы: Альянс сварщиков Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона, НКС РАН, НАКС, DVS-Немецкий Союз сварщиков, IIS- Итальянский институт сварки), круглые столы, презентации компаний, День молодого-специалиста сварщика, конкурс «Золотая сварка». По традиции одно из важнейших направлений в работе выставки – подготовка кадров и повышение квалификации. Инновационным технологиям в обучении будет посвящен круглый стол, а также специальный раздел «Системы виртуального обучения и тестирования», кроме того, впервые пройдет Конкурс « Wirtual welding». Выставка «Сварка» и конференция в ее программе всегда находится в центре внимания, так как является идеальным местом для получения специалистами научнотехнической информации. Особенно роль выставки возрастает в 2010 году, в тяжелый для отрасли кризисный период, когда производителям и потребителям сварочного оборудования крайне важно обратить внимание на повышение качества выпускаемой продукции, сокращение издержек, поиск новых потребителей.

Мы ожидаем более 10 тысяч специалистов, заинтересованных в модернизации оборудования и применении новейшей сварочной техники, для которых выставка станет «компасом» в мире технических инноваций. До встречи на выставке «Сварка 2010» в СанктПетербурге!


ЧТО ПРОИСХОДИТ

ЛАЗЕРНО-ЛУЧЕВАЯ ПОДВОДНАЯ СВАРКА В прошлом основные методы подводной сварки требовали применения дуговых сварочных процессов и участия подводников. Также при сварке под водой большее предпочтение отдавалось ручному или механизированному оборудованию. Сегодня в эту копилку добавилась подводная лазерно-лучевая сварка (ПЛЛС), которая применяется в ядерной индустрии.

ГАРАНТИЯ – 100000 ЛЕТ Финская компания Posiva разработала новую технологию хранения ядерных отходов. Помещенные в специальные медные канистры отходы будут захоронены на большой глубине в шахтах, внутри которых будут созданы определенные условия. Представители компании считают, что срок безопасного хранения этих отходов будет составлять около ста тысяч лет. Организаторы проекта уже получили разрешение от правительства Финляндии и приступили к сооружению подземного хранилища на финском острове Olkiluoto. Медные канистры для хранения отходов, каждая весом около 29 тонн, должны быть изготовлены с ювелирной точностью. Для укрепления конструкции эти канистры армируются стальными вставками. После размещения внутри канистр опасного содержимого крышка кани-

11

Процесс объединяет две лазерных технологии: оптоволоконный лазер и полупроводниковый светодиод. Абсолютно прозрачный эмиттер диода используется в качестве источника света, чтобы прокачать сфокусированный свет через оптоволокна, защищенные металлической оплёткой. Присадочный металл такой же, как и для сварки неплавящимся электродом, и выбирается таким образом, чтобы обеспечить стабильность процесса и соединение металлов. Он вводится в сварочную ванну и расплавляется лазерным лучом (очень похоже на аргонодуговую сварку, однако сварка лазером – в отличие от нее – полностью автоматизирована). Но несмотря на автоматизированность процесса, мастерство оператора, тем не менее, играет в нем немаловажную роль. Именно выполняемая им начальная установка на стык определяет качество сварки. Как только оборудование установлено и программное обеспечение поставлено, мастер начинает сварку простым нажатием кнопки. После запуска процесса оператору уже больше ничего не нужно регулировать и настраивать.

стры приваривается к корпусу сваркой, настолько точной и прочной, что получившиеся сварочные швы должны пережить следующий ледниковый период. Перевозка и предварительная подготовка стержней с отходами – самая опасная часть проекта, а закупорка их в медных канистрах – самая трудная. Каждая канистра будет вращаться вокруг своей оси с очень высокой точностью. Сварка будет производиться пучком высокоскоростных и высокоэнергетичных электронов, который обеспечит высокое качество сварного шва, не деформируя при этом детали канистры. Любые недостатки и слабые места сварного шва будут выявлены благодаря использованию рентгеновской, ультразвуковой и магнитно-вихревой дефектоскопии. После окончания сварки и полного остывания содержимого канистры будут доставлены в хранилище глубоко под землю транспортным роботом. по материалам сайта 3dnews.ru


12

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №10

НАРАЩИВАНИЕ НАНОСТРУКТУР ОТДЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНООБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИПОЯ Сварка нанообъектов – проблема, которая давно занимает ученые умы. Вся техника, но особенно такая нежная, как наноэлектроника, требует ремонта и обслуживания. Профессора Шеффилдского университета Ёнг Пенг, Тони Куллис, Беверли Инксон описали уникальную технологию сварки нанообъектов и опубликовали ее в журнале «Nano Letters». Сварка нанообъектов обеспечивает как механические, так и электрические свойства. Наносварка сопротивлением всего 20 Ом достигнута использованием припоя из Sn. Эта технология включает в себя гибкость химического состава нанопроволоки припоя и отличное пространственное разрешение метода наносварки, может применяться для производства наносенсоров и электроники, собранной из большого количества нанообъектов, а также для починки и соединения электроники. Отдельные нанообъекты: частицы, проволоки, трубки – теперь могут быть должным образом сварены при помощи сканирующего электронного микроскопа. Однако просто привести в соприкосновение нанообъекты – недостаточно для обеспечения надежного соединения и функционирования, которое необходимо для правильной работы устройств. Другие методы сопряжены с некоторыми проблемами в практическом использовании. Например, мощные системы сварки электронным лучом доро-

Рис. 2.

ги и трудно внедряются в производство. В термических методах очень сложно контролировать зоны нагрева и примеси в свариваемых материалах. Новый метод наносварки в корне улучшает точность, гибкость и контроль за процессом, проходящим между отдельными нанопроволоками и объектами. Основная цель – избежать чрезмерного тока через нанообъекты и создать соединение при помощи нанообъема выбранного металла. Разогрев присадочной проволоки металла производится при помощи джоулева тепла. Основной принцип процесса проиллюстрирован на рис.1. Использование нанообъемов припоя для объединения нанообъектов также важно для проектирования механических и функциональных свойств. Сначала 55 нм Au нанопроволоки сваривается при помощи золотого припоя в комплексную модель, включающую тройное соединение, которое не может быть получено простым нагревом нанопроволок электрическим током. Возможность сваривать золотые нанопроволоки – важный опыт; кроме того что они обладают прекрасной проводимостью и стабильностью в кислой среде, они используются для электродов и выводов в полупроводниковой индустрии и исследованиях нанообъектов. Следующий пример демонстрирует, что разнородные нанопроволоки могут быть сварены вместе при использовании припоя. Sn-Au припой распростра-

рис. 1 нен в макроскопической технике сварки. Кроме прекрасной проводимости и низкой точки плавления, он обладает большой коррозионной стойкостью. Возможность ввести нанопроволоки в электрические цепи посредством высокого качества сварных соединений составляет важный шаг в исследованиях наносенсоров. Нанопроволоки были произведены при помощи электролитического осаждения на матрицу из Si/ SiO2 (100 нм). Чтобы сделать нанопроволочную сеть, отдельные нанопроволоки были собраны в комплекс наноманипулятором при помощи сканирующего электронного микроскопа. Наноманипуляторы электронного микроскопа очень подходят для промышленной локализованной наплавки и починки нанотехники. Сначала нанопроволоки были перемещены на подложку при помощи мягких толчков от наноманипуляторов сканирующего микроскопа (Рис. 2а.). Выбранная нанопроволока пермещается при помощи вандер-ваальсовой силы (Рис. 2b.), к другой нанопроволоке (Рис. 2c.). Все механические манипуляции сканирующего микроскопа простые, быстрые и надежные. Они также не требуют большого количества времени, затрат и помогают избежать загрязнения. Все эти свойства позволили легко создать комплекс наноструктур, как показано на картинке (Рис.2d).


сварочное оборудование

13


14

ЧТО ПРОИСХОДИТ

Мир сварки 2010 №10

ВЫСТАВКА «СВАРКА И РЕЗКА» С 23 по 26 марта 2010 г. в г. Минске пройдет международная специализированная выставка «Сварка и резка». К проведению мероприятия организаторы подходят с особенным старанием: в этом году «Сварка и резка» отмечает свой первый серьезный юбилей, 10 лет. Для экономики Республики Беларусь характерно исторически сложившееся широкое межотраслевое применение сварки и родственных процессов. Сегодня предприятия страны остро нуждаются в замене устаревшего оборудования на более новые аналоги. В условиях мирового финансового кризиса, возрастания конкуренции и требований к качеству выпускаемой продукции необходимо освоение автоматизированных сварочных комплексов, современного энергосберегающего технологического сварочного оборудования и качественных сварочных материалов. В контексте этого выставка «Сварка и резка-2010» дает потенциальным потребителям большие возможности не только ознакомления с новым словом в области сварки, но и поиска путей наиболее эффективного и рационального совершенствования сварочных производств.

Экспоненты – лидеры в области сварочных технологий, представят оборудование и технологии для сварки разнообразных материалов, для их резки, наплавки, пайки и термической обработки; непосредственно материалы; оборудование для сварки оптических волокон, для сварки под водой и в космосе и т.д. В сезоне 2010 года юбилейная выставка собирает ведущих отечественных и зарубежных игроков сварочного оборудования и материалов из Беларуси, России, Польши, Финляндии, Италии, Германии, США, Австрии, Франции и др. Одновременно с выставкой «Сварка и резка» в очередной раз проводится международный специализированный салон «Защита от коррозии. Покрытия». Он дает возможность сконцентрировать в одном месте материалы, технологии и оборудование для комплексного решения проблемы защиты от коррозии, повышения надежности и срока службы механизмов и сооружений. Профессиональным сопровождением выставки станет Международный симпозиум «Сварка и родственные технологии», который проводится 24 марта 2010 года. Также в рамках выставки пройдет традиционный профессиональный конкурс «Мисс сварка».

ПРОИЗВОДСТВО СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Андреев М.А., к. ф-м.н. (директор ОХП «Институт сварки и защитных покрытий»), Ильющенко А.Ф., д.т.н. профессор член-кор. НАН Беларуси (ген. директор ГНПОПМ, директор ГНО «Институт порошкой металлургии») Радченко А.А., к.т.н. (зам.директора ОХП «Институт сварки и защитных покрытий»)

Эффективность экономики Республики Беларусь во многом зависит от качества и конкурентоспособности продукции сварочного производства. В настоящее время кадровый ��отенциал сварочного производства республики включает примерно 14,5 - 15,0 тыс. рабочих сварщиков и 950-1000 ИТР. Для мировой экономики за последние 10 лет устойчивой положительной тенденцией является увеличение производства стали примерно на 5% - 6 % в год. Рост потребления стали реально определяет общую положительную тенденцию роста мирового производства сварочных конструкций, динамичного развития мирового и региональных рынков (Китай, Индия) сварочной техники и материалов, а также объемов научных исследований и разработок по созданию и совершенствованию сварки и родственных технологий. Такая же тенденция характерна и для экономики Беларуси: около 70% перерабатываемого в республике металла расходуется на изготовление сварных конструкций. Однако динамика развития сварочной отрасли респу-

блики, начиная с конца 90-х годов прошлого столетия, существенно отстает от мировых темпов. Отставание темпов развития сварочного производства республики и связанные с этим проблемы наиболее рельефно проявляются при сравнении мировой и нашей (СНГ) структуры сварочного производства. Структура мирового рынка сварочных материалов для дуговой сварки за последние пять лет выглядит так: покрытые электроды — 20%, сплошные проволоки — 63%, порошковые проволоки — 9%, материалы для сварки под флюсом — 8 %. Сегодня для стран СНГ является типичной следующая технологическая структура способов дуговой сварки по наплавленному металлу: ручная сварка — 68,2%, в защитных газах — 21,3%, порошковой проволокой — 0,7% и под флюсом — 9,8%. Это свидетельствует о падении уровня Представительство в Москве: механизации сварочных работ, о снижении качества раООО «ГЕВИМА» 129 343, проезд Серебрякова, д.6 бот и ухудшении экономической ситуации в сварочном Т.: (495) 782-12-63, (495) 782-11-75 производстве. e-mail: novikova@gewima.ru Для современного сварочного производства, наряду с


ЧТО ПРОИСХОДИТ

Годы

Сталь, Готовый Стальные тыс. т прокат, тыс. т трубы, тыс.т

1990 1995 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

1112 744 1623 1607 1694 1920 2076 2296 2386 2659,5 2449,4

686 614 1397 1453 1451 1676 1839 2048 2192 2384 2298,3

90,0 12,3 37,9 76,7 96,2 109,7 108,3 134,2 143,2 144,2 106,7

Таблица 1. Производство основных видов продукции черной металлургии в Беларуси.

обновлением технологий, характерны высокий уровень механизации, автоматизации и роботизации с использованием информационных технологий и компьютерных систем управления, диагностики и контроля. Эти тенденции привели к тому, что за последние 25-30 лет изменилась структура потребления сварочных материалов, используемых при дуговой сварке. Сегодняшняя технологическая структура применяемых способов дуговой сварки по наплавляемому металлу в республике выглядит следующим образом: ручная дуговая сварка – 50%; ручная газовая сварка – 5%, механизированная сварка в СО2 – 30%; механизированная сварка в смесях (СО2+Аr) – 5%; аргонно-дуговая сварка – 4%; сварка под флюсом – 1,5%; автоматизированная сварка, в т.ч. с помощью роботов – 1,0%; сварка электронным лучом – 1,5%. Удельный вес ручных способов сварки в строительстве достигает 80%, а по отрасли машиностроительного производства – более 30%. Вместе с тем сегодня на ведущих предприятиях машиностроительного комплекса республики РДС в основном производстве практически не используется. Эти две структуры (потребление сварочных материалов для дуговой сварки и технологическая структура способов дуговой сварки по наплавленному металлу) объективно определяют сегодняшнюю потребность сварочного производства республики в сварочном оборудовании и применяемых технологиях. Электродуговая сварка покрытыми металлическими электродами является одним из основных технологических процессов при изготовлении и особенно при монтаже, ремонте оборудования в атомном машиностроении, тепловой и гидроэнергетике, нефтехимии, металлургии и трубопроводном транспорте, т.е. практически во всех отраслях промышленности. Поэтому данному процессу следует уделять самое большое внимание, в том числе и сварочным электродам, т.к. они являются одним из основных факторов, определяющих эффективность проводимого процесса. Структуру отечественного рынка сварочных электродов

15

можно представить по результатам проведенного опроса предприятий Министерства промышленности: среди используемых сварочных электродов 15 % составляют специальные электроды, а остальные 85 % - электроды общего назначения (в то же время по стоимости специальные электроды составляют до 44 % объемов затраченного финансирования, а электроды общего назначения - до 56%. Отечественное производство не обеспечивает потребности потребителей в сварочных материалах общего и специального назначения стабильного качества. Такая ситуация связана и с тем, что предприятия-поставщики сырья для производства электродов расположены в удаленных регионах бывшего СССР, что приводит к значительным трудностям и издержкам. Подорожавшие ресурсы и услуги еще более ужесточили ситуацию. Эти обстоятельства вынуждают изготовителей использовать материалызаменители, поставляемые предприятиями, расположенными ближе традиционных. К сожалению, в подавляющем большинстве случаев такие замены ведут к снижению качества продукции. Сложившаяся ситуация стимулировала к ведению в Беларуси активных работ по нескольким направлениям: адаптация вторичных материалов к наиболее распространенным маркам электродов, не ухудшающая свойств электродов; решение технологических проблем, связанных с использованием материалов-заменителей и вторичных материалов в производственном цикле; организация специализированного опытно-экспериментального производства по выпуску сварочных электродов общего и специального назначения (продукции повышенного качества). Кроме того, при проведении этих работ одним из приоритетов является использование новейших технологий по изготовлению компонентов электродных покрытий (в том числе комплексных лигатур) с привлечением методов математического моделирования, термодинамики и физической химии. Также имеющийся опыт работы, равно как и изучение опыта работы родственных предприятий и организаций стран СНГ и дальнего зарубежья, показывает, что для подъёма отечественнго производства сварочных материалов на качественно иной уровень необходимо, в первую очередь, техническое переоснащение цехов и участков по производству сварочных электродов, использование инновационных технологий и новых материалов. С точки зрения экономической эффективности, важным фактором явилось бы применение отечественного вторичного сырья, подвергнутого специальной обработке. После развала СССР Республика Беларусь располагала производственными мощностями по выпуску до 32 тыс. тонн в год электродов общего назначения. За последние 15 лет в Беларуси произошли изменения не только в объёмах производства, но и номенклатуре


16

ЧТО ПРОИСХОДИТ

производимой продукции, действующих производствах и установленных мощностях. В таблице 2 проиллюстрированы эти изменения. Если в конце 20-го века в республике было 11 предприятий по производству электродов, то к концу первого десятилетия 21-го века выпускают электроды только пять. Наиболее динамично развивающимся производителем, как по объёму производства, так и по номенклатуре выпускаемых электродов сегодня является ПЧУП «ВАТРА». Отечественный производитель не всегда обеспечивает качество, которое хотелось бы иметь потребителю. Это связано с тяжелым состояним материально-технической базы сварочного производства республики; отсутствием производства собственных исходных минеральных компонентов; использованием в технологическом процессе некачественного сырья; отсутствием организационной, производственной дисциплины; отсутствием тщательного контроля качества поступающего сырья; недостаточной обеспеченностью высококвалифицированными кадрами. Для решения вопросов развития сварки в республике Беларусь в настоящее время выполняется Государственная программа развития порошковой металлургии и сварки в Беларуси на 2006-2010 годы. Головной организацией является ГНПО ПМ. Программа включает три основных раздела, один из которых – развитие сварки. Постановлением № 530 от 17 октября 2008 г. Бюро Президиума НАН Беларуси предусмотрено расширение полномочий ГНПО ПМ по организации и координации работ в области сварки и родственных технологий и создание Межведомственного координационного совета по сварке. Постановлением Бюро Президиума НАН Беларуси от 20 марта 2009 г. № 146 утверждено Положение о Межведомственном координационном совете по сварке и его персональном составе. Совет осуществляет: - межведомственную координацию научно-технической, научно-методической и организационной деятельности организаций и предприятий Республики Беларусь в области сварки и родственных технологий; - разработку предложений прогнозных показателей развития сварки и родственных технологий в Республике Беларусь, включая создание спецпроизводств, оборудования, новых и специальных материалов, подготовку, переподготовку, аттестацию и сертификацию персонала и специалистов; - координацию работ по разработке технических нормативно-правовых актов в области с��арки и родственных технологий в интересах различных министерств и ведомств; - координацию деятельности Республики Беларусь в

Мир сварки 2010 №10

Предприятие

Марка

УОНИ 13/55Б

∅ 3 - 87,605 ∅ 4 - 437,950 ∅ 5 - 58, 675 ∅ 3 − 12,800

АНО-4Б

∅ 4 − 24,545

МР-3Б ОАО «ГЗПД»

ПЧУП «ВАТРА»

Объём, тн 2008 г

Объём, тн 2009 г 112,8 296,7 -0,03 0,03

ЦЧ-4Б

Ж

Итого: МР-3 МР-3Д АНО-4И УОНИ 13/55 АНО-36 МНЧ-2 ЦЧ-4В Т-590 ЦЛ-11 ОЗЛ-8 ОЗЛ-6 НЖ-13 Итого:

627,635 290,0 355,0 66,0 224 3,4 4,0 1,7 23,0 8,7 4,5 5,7 0,8 986,8

411

76 225 23 10 9 40 18 16 1100

20,0

-

20,0

-

200

500

1854,435

2011

ОАО «Мядельское Под заказ агропромэнерго» ДП «Дятловская Под заказ сельхозтехника» ООО «Светлогорский з-д сварочМР-3 ных электродов» Всего:

655

Таблица 2

международных организациях – Международном институте сварки (МИС), Европейской сварочной федерации, Межгосударственном научном Совете по сварке и родственным технологиям; - разработку предложений о необходимости расширения (сокращения) численности рабочих и инженернотехнических кадров по сварке и родственным технологиям.

Год 1996

Произведено электродов, т 7 256 (22 % возможного объема выпуска)

1997

6 800 (20,6 % возможного объема выпуска)

2004

Около 6 000

2005

Около 4 700

2008

1854,435

2009

2011

Таблица 3 Количествопроизводства электродов в республике


ТЕМА НОМЕРА

17

ОТКУДА РОБОТЫ В «ИЛИАДЕ»? Идея создания устройств, автоматизирующих отдельные действия человека, пришла из глубокой древности. Люди всегда мечтали создать искусственных механических слуг, которые имели бы все достоинства человека и не страдали бы недостатками, присущими живым организмам. История развития роботов может быть разбита на четыре основных этапа. ПЕРВЫЙ ЭТАП. В глубокой древности были предприняты попытки создать различные человекоподобные механизмы, которые, «поглотив» монету, открывали двери помещений, продавали воду, выполняли различные несложные процедуры. Созданием таких автоматов занимались Герон Александрийский (I в. н. э.) и другие известные деятели тех времен. В 400 г. до н. э. греческий философ Акрит сконструировал летающих орла, голубя и ползающую улитку. Во времена египетского фараона Птолемея II Филадельфа (III в. до н. э.), согласно свидетельствам древних папирусов, был создан механический человек.

го ими механического писца. Он с важным видом макал гусиное перо в чернильницу и ровным красивым почерком писал длинную фразу, двигая при этом головой и оглядывая написанное. Созданием подобных андроидов увлекались известные мастера во многих странах. К андроидам следует отнести также произведения русского мастера Кулибина: замысловатые часы с движущимися фигурками людей и животных. Трудные и, казалось бы, неразрешимые проблемы вставали перед создателями первых андроидов. Прежде всего возникал вопрос, где взять энергию, которая могла бы заменить силу человеческих мышц. Обычно использовали одну достаточно мощную пружину или систему пружин. Энергии пружин было явно недостаточно – появившиеся паровые машины пришли на помощь создателям андроидов.

Рис. 1

В произведении Гомера «Илиада» имеются строки: Навстречу ему золотые служанки Вмиг подбежали, подобные девам живым, у которых Разум в груди заключен, и голос, и сила, которых Самым различным трудам обучили бессмертные боги. На этом этапе все человекоподобные На заре цивилизации не было достаточно развитой науки и техниче- устройства отличались лишь внешним ских возможностей для создания столь сходством со своими создателями. При сложных человекоподобных устройств. этом они не имели связи с внешним миСкорее всего, в этих преданиях отра- ром, служили для развлечения публики и практического значения не имели. жены лишь мечты людей. ВТОРОЙ ЭТАП. В средние века в Это были произведения талантливых большом количестве создавались раз- механиков-умельцев тех лет. личные человекоподобные механизТРЕТИЙ ЭТАП. Конец XIX и начало мы, которые получили название «ан- XX века характеризуются выдающимидроиды». ся открытиями в области науки и техПервые андроиды изготовили швей- ники. Появились и начали широко прицарский часовщик Пьер Жаке Дро и его меняться различные электрические сын Анри Дро. Они показали изумлен- устройства, генераторы тока, электриным согражданам сконструированно- ческие двигатели, аккумуляторы. Были

изобретены телеграф и телефон. Все шире начала использоваться электрическая энергия. В начале XX в. интенсивно развиваются радиотехника и электроника. Все достижения человеческой мысли не могли не повлиять на создание нового научного направления — робототехники. В 1920 г. чешский писатель Карел Чапек в своей социально-фантастической пьесе «R. U. R» («Россумские универсальные роботы») впервые употребил слово «робот», которое быстро получило признание во всем мире и теперь олицетворяет новое научнотехническое направление. В эти же годы в ряде стран созданы известные роботы «Альфа», «Эрик», советский робот ЕМ и др. При этом широко использовались достижения в области электротехники, электроники и автоматики. К этому времени относятся и первые попытки использовать роботы для нужд человека. Появилось большое количество научно-фантастических произведений, в которых авторы пытались предугадать будущее роботов. Американский ученый и писатель Айзек Азимов в одном из своих произведений сформулировал так называемые законы робототехники: 1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред. 2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые отдает человек, кроме тех случаев, когда они противоречат первому закону, 3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит первому и второму законам. Новые научные открытия и изобретения позволили проблему создания роботов перевести на более совершенный фундамент. Так, появились реальные возможности оснастить робо-


18

ТЕМА НОМЕРА

тов зрением – фотоэлементами, слухом – микрофонами, речью – громкоговорителями. В то же время получила свое развитие наука, которая позже будет названа кибернетикой. Ученые и инженеры начали разрабатывать устройства, которые, хоть и скромно называли кибернетическими игрушками, создавались отнюдь не для развлечения. Они служили примером практического воплощения идей автоматического управления и кибернетики, моделировали поведение живых организмов. Большую известность приобрели устройства, напоминающие черепах, жуков, мышей и т. д. Первые простейшие схемы таких устройств, способных двигаться в направлении света, разработал известный американский ученый Н. Винер, сформулировавший основные положения кибернетики. В устройствах, созданных на третьем этапе эволюции роботов, впервые был использован принцип обратной связи, сформулированный в конце XIX в. ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП начался в 1965 – 1970 гг. Мечта о создании механических помощников человека становится реальностью. В середине XX в. возникло и сформировалось новое научно-техническое направление – робототехника. К нему было приковано внимание многих специалистов, научно-исследовательских и опытноконструкторских организаций различных отраслей в промышленно развитых странах. Это направление и в настоящее время считается одним из самых актуальных и перспективных. Целесообразно отметить и сформулировать основные причины развития нового научно-технического направления и создания нового типа оборудования — промышленных роботов. Во-первых, стремление освободить человека от работы в экстремальных условиях. В настоящее время, несмотря на относительно высокий уровень механизации и автоматизации производственных процессов, еще очень много операций человеку приходится выполнять самостоятельно в условиях высоких температур, повышенной радиации, а также контактировать с токсичными химическими веществами, ра-

Мир сварки 2010 №10

ботать при высоком уровне шумов и вибраций. Совершенно необходимо освободить человека от утомительного, монотонного и однообразного труда. Во-вторых, необходимость повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции. Промышленные роботы, как это уже стало ясно всем исследователям, позволяют эффективно автоматизировать вспомогательные и транспортные операции в условиях мелкосерийного и серийного производства, дают возможность на более высоком уровне решать задачи комплексной автоматизации, пересмотреть распределение функций между человеком и машиной. Промышленные роботы играют важную роль в решении задачи создания гибких производственных систем. В настоящее время принято считать, что без применения роботов различного типа для автоматизации вспомогательных и транспортно-складских операций создание современной гибкой производственной системы невозможно. Для того чтобы лучше понять место и научные задачи создания промышленных роботов, целесообразно рассмотреть общую постановку проблемы «робототехника» и так называемые три поколения роботов. В настоящее время во всей специальной научной и популярной литературе принято разделение роботов на три поколения. Несмотря на то, что это деление несколько условно, такой прием позволяет более четко отметить особенности различных типов роботов и классифицировать их. I покол��ние — промышленные роботы (ПР). По сложившемуся мнению, ПР представляют собой автоматические устройства, оснащенные одной или несколькими «руками». Движение руки промышленного робота осуществляется по нескольким управляемым координатам (от двух до восьми) с заданной программируемой скоростью и необходимой точностью. На конце руки монтируют кисть с рабочим органом. Перемещение рабочего органа происходит в пределах зоны обслуживания ПР. Промышленный робот в общем случае состоит из манипулятора, рабочего

органа и переналаживаемого устройства управления (рис. 1). Важнейшей отличительной особенностью ПР является то, что они, как правило, не имеют датчиков обратной связи и не могут реагировать на изменения внешней среды. Предполагается, что среда, окружающая робота, строго организована, детерминирована и неизменна. Эта особенность несколько ограничивает области применения ПР. Программирование их движений осуществляется в основном методом обучения, а программа предусматривает запись всех движений манипулятора. Наиболее эффективно применение промышленных роботов для автоматизации транспортных, вспомогательных и некоторых технологических операций в условиях мелкосерийного и серийного производства. II поколение – адаптивные роботы. Роботы, управляемые устройством адаптивного управления, относятся к более совершенным роботам и, как это следует из названия, могут реагировать на изменения внешней среды. Они оснащены датчиками обратной связи — сенсорными устройствами. Эта особенность и является главной, отличающей адаптивные роботы от роботов I поколения. Возможность корректировать программу в зависимости от изменения параметров внешней среды позволяет существенно расширить область применения роботов этого поколения по сравнению с промышленными роботами. Манипуляторы рабочих органов адаптивных роботов не имеют принципиальных отличий от таковых у роботов I поколения. На адаптивных роботах применяются самые разнообразные датчики обратной связи. В широком спектре этих датчиков насчитывается несколько десятков типов, начиная от простейших контактных электромеханических и заканчивая стереоскопическими телевизионными. Системы управления адаптивными роботами сложнее систем управления промышленными роботами. Программирование предусматривает запись основной программы и наличие в системе управления соответствующих подпрограмм, включаемых в зависимо-


ТЕМА НОМЕРА сти от сложившейся ситуации в окружающей среде. Как правило, система управления представляет собой специализированную ЭВМ или управляющий вычислительный комплекс (УВК). Часто адаптивные роботы называют системой «глаз — рука». Структурная схема такого робота (рис. 2, а) включает в себя собственно рычажный манипулятор (1), телевизионную камеру (2) и стол (3) с расположенными на нем различными предметами. Упрощенная блок-схема системы управления роботом типа «глаз — рука» показана на рис. 2, б. Сейчас мы стоим на пороге самого интересного этапа в развитии робототехники, значение которого трудно переоценить. Недаром девиз одного из международных симпозиумов по робототехнике — «Эпоха людей и роботов». В настоящее время робототехника развивается бурными темпами во всех основных промышленно развитых странах. Сравнительно недавно было сформулировано новое понятие — искусственный интеллект. Теперь проблема роботов тесно связана с искусственным интеллектом. III поколение — роботы с искусственным интеллектом. Роботов III поколения, наиболее сложных и совершенных, ранее называли интегральными. Следует отметить, что сейчас они находятся в стадии разработки. Созданы отдельные экспериментальные образцы, применение которых в промышленности только начинается. Конструкция роботов с искусственным интеллектом существенно отличается от ранее описанных тем, что они весьма часто выполняются подвижными, оснащаются колесным или гусеничным ходом. Достаточно распространенным

19

научным направлением является создание шагающих роботов, а также роботов, предназначенных для исследований космоса и океана. Роботы с искусственным интеллекГерон том оснащаются мощными ЭВМ и в цеАлександрийский лом сложнее и дороже роботов II по(вероятно, 1 в.) коления. Математическое обеспечение Великий физик, математик, механик интегральных роботов весьма сложно. и инженер древней Греции. ЗанималВ память робота нужно занести мате- ся геометрией, механикой, гидростаматическую модель внешней среды и тикой, оптикой. Первым изобрел авобщую цель, которую необходимо дотоматические двери, автоматический стигнуть. Конкретная программа дейтеатр кукол, автомат для продаж, скоствий вырабатывается в процессе двирострельный самозаряжающийся аржения робота на основании сопоставбалет, паровую турбину, автоматичеления модели внешней среды, основские декорации, прибор для измереной цели и информации, получаемой ния протяженности дорог (древний от органов чувств. Предполагается, «таксометр») и др. Первым начал созчто робот оснащен устройствами, позволяющими вести непрерывную связь давать программируемые устройства (диалог) с человеком на естественном (вал со штырьками с намотанной на или специализированном (проблемно- него веревкой). ориентированном) языке. Говоря о возможных областях применения роботов с искусственным интеллектом, специалисты различных Пьер Жаке Дро стран исходят из того, что в некоторых (1721-1790) условиях человек не может существоОсновоположник одной из самых вать и выполнять полезную работу без специальных мер защиты. К ним отно- престижных часовых торговых марок. сятся океанские глубины, космос, по- Создатель анимированных часов с поверхность других планет, зоны высо- ющими птицами и фонтанами, музыкого радиоактивного излучения и т. д. кальных часов, а также мастер по созИспользование достаточно совершен- данию автоматических механизмов. ных роботов, способных выполнять це- Самыми знаменитыми из его создаленаправленные действия в этих об- ниями: пишущий мальчик, девочластях, вести поисковые аварийные, ка, играющая на органе, и рисующий сборочные, строительные и ремонт- мальчик. Благодаря своим творениные работы – в том числе и свароч- ям, он был представлен королевским ные – позволит человечеству раздви- дворам Европы, России и Китая. нуть границы своего обитания, освоить новые богатства, сделать еще один важный шаг вперед в области научнотехнического прогресса. Норберт Винер (1894-1964) Американский ученый, выдающийся математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта. Рис. 2(а). Структурная схема робота с адаптивным управленем Рис. 2(б). Блок-схема робота с адаптивным управленем


20

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

НОВАЯ МАРКА QIROX® НЕМЕЦКОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЯ РОБОТОВ CLOOS

Короткая справка: фирма «Карл Клоос Швайсстехник ГмбХ» (Carl Cloos Schweisstechnik GmbH) из города Хайгер близ Франкфурта-на-Майне принадлежит к пионерам современных сварочных технологий и считается сегодня одним из лидеров мирового рынка. При этом фирма Коллектив, насчитывающий около 700 работников, разрабатывает и изготавливает гамму продукции CLOOS – от источников сварочного тока до роботизированных комплексов «под ключ». Мощные полуавтоматы для сварки в защитном газе (MIG/MAG), аппараты для сварки неплавящимся электродом (WIG/TIG) и роботизированная техника находят применение в производственных линиях и экономичных компактных сварочных камерах во всех отраслях машиностроения. С использованием зарекомендовавших себя и инновационных сварочных процессов CLOOS предлагает ориентированные на будущее решения с наивысшей экономической эффективностью, как для полуавтоматической, так и для автоматизированной сварки. Что найдет заказчик под новой маркой? QIROX® – это система автоматизированной сварки и резки.

сочетает два основных направления развития: технологию электродуговой сварки и роботизацию. Таким образом, заказчикам предоставляются экономически рентабельные и технически совершенные комплексные решения из одних рук.

Система QIROX® КИРОКС включает робототехнику, программное обеспечение, сенсоры, устройства безопасности и позиционеры обрабатываемых изделий, а также технологию. Она может дополняться богатой гаммой принадлежностей и услуг. С таким «удобным» пакетом из одних рук заказчик получает значительные экономические и качественные выгоды. Модульная конструкция позволяет оптимально адаптировать оборудование к индивидуальным запросам.

источников сварочного тока и первых средств автоматизации пришло убеждение, что сварочные роботы с гибким программированием могут дать производственнику в любой отрасли машиностроения существенные конкурентные преимущества для его продукции, как экономические, так и качественные. Одновременно с приобретением лицензии на промышленный робот у одной из американских фирм CLOOS начал разработку собственной 6-осевой шарнирно-рычажной конструкции и программного обеИСТОРИЯ спечения специально для управПервые шаги в робототехнике ления дуговой сваркой. Сейчас CLOOS сделал в 1978-79 гг. – сварке CLOOS – крупнейший прои��водитель в защитных газах открыты рост и мировой экспортер роботов для производительности и гарантиродуговой сварки, который последоваванное качество. тельно совершенствует саму механиСпустя почти 60 лет с момента осно- ку роботов, систему управления, свавания фирмы на основе накопленно- рочное оборудование, компоненты го опыта разработки и производства периферии, идеально приспособлен-


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ные друг к другу, обеспечивающее комплексное решение поставленной производственной задачи. Сварочные процессы, которые недоступны ни одному сварщику Что ждет от сварочного робота предприниматель? Точное ведение сварочной горелки по контуру с адаптацией траектории и параметров процесса к возможным неточностям заготовки. Это же выполняет и квалифицированный сварщик. Быстрое перемещение в пространстве от одного шва к другому в заданной последовательности, без перекуров, без ошибок и усталости, в результате максимальная производительность, стабильное качество – очевидные преимущества робота.

Тяжелая сварочная горелка типа «тандем» с двумя одновременно подающимися проволоками, с сильным излучением, или гибридные сварочные головки, например, дуговая горелка и лазер, обеспечивающие увеличение скорости сварки в несколько раз и уникальные качественные характеристики шва, – это будет под силу только мощной «механической руке». А «мозги» робота возьмут на себя управление десятками параметров процесса в режиме реального времени. 30 лет развития: марка QIROX® идет на смену 3 поколениям известных роботов типа Romat. Что нового? Интеграция инновационных технологий в конструкцию робота даст заказчику новые преимущества в эксплуатации. Речь о технических

характеристиках и экономических критериях. Если начать с технических новшеств, надо особо отметить полностью переработанный дизайн и седьмую ось робота. Это, во-первых, позволило сделать более компактной и динамичной механику, уменьшив её вес. Все подвижные детали были продуманы и рассчитаны заново с применением биометрической методики. Везде, где было можно, достигнута экономия материала и снижен вес. С улучшенной геометрией конструкция стала легче, но при этом более жесткой. Повторение позиции обеспечено с отклонением менее 0,1 мм. Предлагаемая как опция седьмая ось представляет собой эксцентриковое поворотное основание. Оно увеличивает более чем на 1 метр зону досягаемости для стандартной механики без дорогостоящих периферийных устройств перемещения робота (поворотных колонн, линейных путей). Модульный принцип конструкции расширил возможности комплектации – оптимально под поставленную задачу. Как и прежде, имеется 3 базовых типоразмера роботов: QIROX® 320, 350 и 410. Дополнительно появился выбор между классической компоновкой (QRC) и моделями с центральным присоединением пакета шлангов к горелке через полый вал шестой оси (QRH). Механизм подачи сварочной проволоки может быть встроен в руку робота. В этом варианте кабели и шланги, подведённые к горелке и сенсорам, проходят внутри руки, не закручиваются при прохождении контуров большой кривизны, не задевают за изделие и зажимы, не перетираются. Оба ряда моделей QRC и QRH приспособлены для установки на цоколе или в подвесном положении и могут оснащаться всеми типами сенсоров, а также системой автоматической смены горелок - один робот для нескольких сварочных процессов. Усовершенствованные узлы приводов осей медленнее изнашиваются,

21


22

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

ещё проще стали диагностика и обслуживание системы. Экономическое преимущество очевидно: быстрее перемещения, короче тактовое время, выше коэффициент использования. Полное обновление и в ряду источников тока CLOOS для роботизированной сварки. В диапазоне токов 300 – 600А с максимальной продолжительностью включения 100% предлагается новое поколение аппаратов MIG/MAG типа QINEO® КИНЕО с интерфейсом для обмена данными с системой управления робота. Программирование всех параметров сварки возможно с пульта системы управления робота.

ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ Как и прежде фирма CLOOS инвестирует в собственные разработки и испытания новой техники и технологий дуговой сварки. Основные направления: высокопроизводительные процессы, динамика роботов и сокращение тактового времени, снижение затрат времени на программирование, повышение надежности всех узлов оборудования. Продолжает расширяться выбор различных конструкций позиционеров для свариваемых изделий и периферийных устройств передвижения роботов с

целью предложить заказчику наибо- водительность сварочных работ, галее экономичное решение роботизи- рантированное качество швов, безрованного комплекса. упречный внешний вид. Внедрение в практику новых высокопроизводительных процессов с уникальными CLOOS: РОССИЙСКАЯ ПРАКТИКА возможностями (например, гибридМинуло более 20 лет со времени по- ной лазерно-дуговой сварки) не ставки первых роботов CLOOS ма- обойдется без средств автоматизашиностроительным предприятиям в ции. СССР. Какой опыт работы накоплен с российскими заказчиками? Роботи- Дополнительная информация в интерзация сварочных процессов в России нете: www.cloos.de, www.ipc-weld.ru и в рентабельна! Можно сослаться лишь московском представительстве (495) на один пример: замена полуавтома- 645 28 тической сварки стрел экскаваторов Пример роботизированного комплекса CLOOS с развитой периферией для на Тверском экскаваторном заводе сварки тяжелых металлоконструкций: на роботизированную сварку двумя 2 робота с продольным перемещением проволоками (процесс «тандем») по- по порталу, поперечным перемещенивысила производительность в 5 раз ем по стреле и вертикальным ходом, за счет увеличения скорости сварки позиционер-вращатель с горизони сокращения числа проходов. тальной осью. Приводы периферийных Автоматизация сварки обеспечивает устройств свободно программируемые, конкурентоспособность продукции интегрированы в систему управления заказчика на внутреннем россий- робота и синхронизированы с внуском рынке, как это происходит и на тренними осями роботов. внешних рынках: высокая произ-


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ɈɈɈ «ɋɉ Ɍɟɯɧɢɤɨɪɞ»

ɇɚɞɟɠɧɵɣ ɩɨɫɬɚɜɳɢɤ ɨɛɨɪɭɞɨɜɚɧɢɹ ɢ ɦɚɬɟɪɢɚɥɨɜ ɞɥɹ ɝɚɡɨɬɟɪɦɢɱɟɫɤɨɝɨ ɧɚɩɵɥɟɧɢɹ ɢ ɝɨɡɨɩɥɚɦɟɧɧɨɣ ɧɚɩɥɚɜɤɢ. 140000, Ɇɨɫɤɨɜɫɤɚɹ ɨɛɥɚɫɬɶ, ɝ.Ʌɸɛɟɪɰɵ, Ɉɤɬɹɛɪɶɫɤɢɣ ɩɪ-ɬ, ɞ.259-ɚ. Ɍɟɥ.: +7 (495) 554-70-88, 554 61-46 Ɏɚɤɫ: +7 (495) 554-74-69 e-mail: sp@technicord.ru www.technicord.ru

23


24

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

Рис. 2

Рис. 1

ИЗЯЩНАЯ ТЕХНИКА – ЖЕЛЕЗНАЯ ВЫНОСЛИВОСТЬ Александр Кормилицин, директор по стратегическому развитию «Вебер Комеханикс» Каждое предприятие, которое в процессе своей деятельности сталкивается с проблемами повышения производительности труда, снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения ее качества, рано или поздно задается вопросом: нужна ли автоматизация производства, замена труда человека на труд робота? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Было бы неправильно утверждать, что робототехнику можно использовать повсеместно. Никто не отрицает, что квалифицированный ручной труд в ряде случаев незаменим, но нельзя также сказать, что робототехника – это дорого и сложно: сегодня во многих областях производства монотонный ручной труд становится невыгодным и непроизводительным. Итак, чтобы определиться с ответом, делается экономический расчет технологической операции или комплекса операций (сварка, упаковка, покраска и т. д.). Это дает возможность сравнить текущие затраты предприятия с затратами при применении автоматизации операции с помощью роботов, оценить экономию и срок окупаемости.

Надо понимать, что роботы могут быть рентабельной альтернативой перемещающемуся производству за границей и решению проблемы обеспеченности рабочей силой. В последнее время роботы заменяют монотонный ручной труд во многих областях производства, используют новые технологии и выполняют следующие операции: • дуговая, лазерная и контактная сварка; • обслуживание станков – работа со станком, загрузка/выгрузка изделий; • паллетирование; • обрабатывающие операции: сверление, зачистка, шлифование, полирование, зенкование, фрезерование, снятие облоя; • плазменная, лазерная и гидроабразивная резка; • покраска и др. Компания «Вебер Комеханикс» приглашает к сотрудничеству в области автоматизации производства. Мы предлагаем комплексные решения «под ключ». Используя наработки нашего поставщика, компании Motoman Robotics Europe AB (Шве-

ция), и опыт наших профессионалов (сервис-инженеров и технологов), мы даем экспертную оценку любой технологической задачи на предмет автоматизации. Клиент компании получает технологическое решение, то есть целый комплекс, состоящий из взаимосвязанно работающих роботов, позиционеров и приспособлений с отработанными программами. Такой комплекс представляет собой не набор отдельных устройств (для которых необходимо обеспечивать взаимосвязь, изготавливать приспособления и программировать), а единое целое. Он предназначен для выполнения определенных производственных задач. Вы никогда не столкнетесь с проблемами, возникающими, когда робота обслуживает одна комп��ния, позиционеры и оснастку поставляет другая, а программирует третья. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ Основной партнер «Вебер Комеханикс» в области робототехники – шведская компания Motoman, подразделение японской корпорации Yaskawa. На сегодняшний день


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рис. 4

Рис. 3

Motoman Robotics Europe AB – крупнейший поставщик роботизированного оборудования (свыше 25000 роботов в год) и лидер в области реализации систем, создаваемых «под ключ», для широчайшего спектра промышленных приложений: • дуговая, плазменная и контактная сварка; • газовая резка, плазменный и лазерный раскрой материала; • снятие облоя, зачистка кромок, фрезерование, сверление и шлифование; • транспортировка материалов и деталей; • обслуживание промышленного оборудования; • нанесение герметика и клея на поверхность изделия; • установка изделий на паллеты; • сборка и покраска. Компания Motoman имеет более чем 25-летний опыт разработки технологий и внедрения на их основе сварочных роботизированных комплексов в основном для общего машиностроения и автомобилестроения. Специалисты компании разрабатывают, создают и внедряют оборудование и комплексы для тяжелой индустрии, в которых промышленные

25

роботы играют основополагающую роль. Особенно актуальны промышленные роботы грузоподъемностью от 3 до 500 кг, а также мультиосевые манипуляторы грузоподъемностью до 20000 кг. Роботы дуговой и контактной сварки На рис. 1 представлена сложная роботизированная система, состоящая из трех сварочных роботов и комплексной оснастки, предназначенная для изготовления элементов выхлопной системы автомобиля. На рис. 2 показан специализированный робот дуговой сварки SSA2000. Интегрированный кабельный узел позволяет увеличить его износостойкость и дает возможность удобного взаимодействия с периферийными устройствами при создании поточных линий с высокой плотностью сварочных узлов. Основные преимущества: • встроенный кабельный узел; • компактное устройство подачи проволоки; • линейное расположение горелки; • простота процесса сварки кольцевых швов и сложных геометрических узлов. Системы контактной сварки, создаваемые «под ключ», оснащаются сва-

рочным пистолетом X-типа с водяным охлаждением, включая сервоприводы компании Yaskawa и стандартизированный набор трансмиссий, пневматических и электрических компонентов компании Motoman. Среднечастотные инвертеры обеспечивают качественный сварочный процесс, дают полный контроль над операцией и скоростью ее выполнения. Роботы для обслуживания станков Роботы общего назначения созданы для обслуживания гибочных прессов и станков токарно-фрезерной группы. Среди преимуществ: повышение точности и качества выполняемых операций, увеличение производительности оборудования, гибкость комплекса. Роботы Motoman могут быть использованы в различных областях промышленности (рис. 3): снятие облоя, полирование, шлифование, фрезерование, нанесение клея, покраска, газовая резка, плазменный, лазерный, гидроабразивный раскрой листа и обработка сложных объемных конструкций. Портальные роботизированные комплексы Установка роботов на портальные системы делает возможным сварку крупногабаритных изделий слож-


26

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

Рис. 5

ной геометрической формы. Диапа- роботов; зон работы роботизированного ком• простота управления; плекса может быть таким большим, • сенсорный пульт управления. насколько это потребуется, вплоть до 26 метров по длине с позиционеСЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ рами грузоподъемностью до 20 тонн. Компания «Вебер Комеханикс» Системы большой грузоподъемности предлагает весь спектр услуг по гаспециально разработаны для надеж- рантийному и сервисному обслужиной, точной и экономичной сварки ванию оборудования. Наши специбольших конструкций: рам и ковшей алисты окажут Вам помощь на люэкскаваторов, элементов мостов, бу- бом этапе работы: от консультирования по техническим характеририльного оборудования и т.д. МУЛЬТИУПРАВЛЕНИЕ РОБОТАМИ стикам того или иного робота и реПрограммное обеспечение комендаций оптимального варианта Motoman разработано для использо- до регулярных сервисных работ исвания на ПК; оно обеспечивает наи- пользуемого оборудования и операболее эффективный способ исполне- тивного реагирования на возникаюния операций. Удобная система программирования и управления (все с одного пульта контроллера модели NX100) гарантирует высокую точность и четкость движения. Архитектура системы управления дает возможность неограниченного соединения с внешними системами через широкий ряд протоколов связи: • возможность одновременного управления четырьмя роботами и внешними осями (максимум 36 осей); • сварка без использования кондуктора; • компактность размещения

щие вопросы. В демонстрационном зале мы готовы показать Вам возможности промышленных роботов Motoman и ответить на все вопросы. Наши высококвалифицированные специалисты проведут полный курс обучения операторов по программированию, управлению и технической поддержке промышленных роботов Motoman. Оперативность, качество и гарантия – вот основные критерии, которыми мы руководствуемся в своей работе.

Рис. 6


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

27

ЧТО В КАМАЗАХ ОТ РОБОТА? Филип Хольст («Андон Отомейшн АБ», Швеция) Алекс Жирофле («ЭСАБ Холдингз Лтд.», Великобритания)

Российская автомобильная компания «НефАЗ» – изготовитель автобусов, автомобильных цистерн и поставщик деталей для изготовления самосвалов КамАЗ – реализует стратегию автоматизации и роботизации своего производства.

ковых бортах подобны армирующим деталям мостов и привариваются угловыми швами. Общая длина сварных швов, выполняемых для данных элементов на предприятии, поистине впечатляет – 1709 км в год. Нефтекамский автозавод формулирует свою цель четко и смело: «Мы 25 000 КУЗОВОВ АВТОСАМОС- хотим увеличить объем производВАЛОВ В ГОД ства кузовов автосамосвалов до 25 В качестве первого шага на пути 000 в год». Кроме того, предприятие к автоматизации «НефАЗ» заключил ставит следующие цели: договор с занимающейся комплекс• ввести в производство роботиной роботизацией компанией Andon зированные сварочные комплексы; Automation концерна ABB. Та, в свою • улучшить производственные очередь, представила шесть пор- стандарты; тальных устройств, каждое из кото• добиться постоянно высокого рых оборудовано двумя подвесными качества сварки; роботами. • уменьшить количество свар«НефАЗ» изготавливает борта ку- щиков, работающих во вредных зова – два боковых и один задний условиях. – и устанавливает Для компаих на трех различ- Общая длина сварных швов, выполняе- нии, еще не ных типах грузови- мых для данных элементов на предпри- знакомой с авков «КАМАЗ» ятии, поистине впечатляет – 1709 км т о м а т и з и р о Ус и лив аю щ и е в год. ванной и роэлементы на боботизирован-

ной сваркой, выполнить поставленные задачи достаточно трудно. Руководители предприятия быстро осознали, что для успешной реализации проекта крайне важно выбрать правильного партнера.

ПОТРЕБУЕТСЯ ШЕСТЬ РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ Компании Andon не пришлось начинать «с нуля». Руководство «НефАЗ» и его торговый партнер «ЕвроТехПром» представили все данные и планы, необходимые для автоматизации производства. После обстоятельных дискуссий специалисты Andon разработали решение, предусматривающее установку шести портальных комплексов, каждый из которых будет оборудован двумя подвесными роботами (рис. 1, 2). Каждый комплекс включает в себя два стола: для прихватки-сварки и для разгрузки-погрузки. После окончания операции портальное устройство с двумя роботами пере-


28

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

мещается к другому столу для прихватки и сварки следующего борта, в то же время происходит выгрузка обработанного борта и загрузка новых заготовок. Схема автоматизированного производства рассчитана на оптимальную скорость потока обрабатываемых деталей. Детали для боковых и задних бортов устанавливаются с помощью крана в соответствующее положение в пролете цеха в то время как готовые борта разгружаются на границе производственного участка для транспортировки.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ В комплексе используются роботы ABB модели IRB2400I с шестью осями вращения, которые специально разработаны с целью оптимизации процесса автоматизированной сварки. Форма робота, длина руки и траектория перемещения рассчитаны исключительно на дуговую сварку. Диаметр рабочей зоны составляет 1,8 м, грузоподъемность 7 кг. Роботы оснащены блоками согласования с интерфейсом робота W8 производства ESAB. Это комплексное решение, предлагаемое для роботов ABB. В комплекте используется модифицированная версия источника питания Aristo Mig 5000i производства ESAB с самым современным инвертором на IGBT-транзисторах. С помощью этого блока осуществляется обмен данными (по шине CAN) с блоком управления IRC5 робота ABB. Кроме этого, блок W8 включает в себя устройство подачи Aristo™ Robofeed 3004w ELP и бухтовую упаковку Marathon Pac™. Устройство подачи проволоки заключено в корпус с окошками для визуального контроля механизма подачи. Выключатель насоса ELP (ESAB LogicPump) создает условия, при которых ��одяное охлаждение применяется только в случае подсоединения горелки с водяным охлаждением. Барабанная упаковка Marathon

Рис. 1. Сварочные роботы поставленные на завод НефАЗ Pac обеспечивает непрерывную подачу 250 кг или 475 кг сварочной проволоки. Замена израсходованной упаковки новой выполняется за минимальное время. Благодаря непрерывной системе подачи «бесконечной» упаковки Marathon Pac простои практически сводятся к нулю. Для установки на заводе «НефАЗ» специалисты Andon рекомендовали использовать упаковку 250 кг, которую следует размещать на платформах портального устройства. Применяемая сварочная проволока – OK Autrod 12.51 диаметром 1,2 мм. Сварочный комплекс включает в себя различное современное оборудование – датчик поиска швов

SmarTac, улучшенный контроллер сварки (AWC) для отслеживания сварного шва и центр обслуживания горелки. SmarTac (рис. 3) - это гибкая универсальная система поиска и определения местонахождения сварных швов, адаптирующая запрограммированную траекторию робота путем корректировки отклонений заготовки от заданного положения. В режиме поиска система способна определить положение поверхности детали посредством электрического контактного датчика положения. Чувствительным элементом датчика является наконечник сопла сварочной горелки. Определение

Рис. 2. Вид одной стороны портального сварочного комплекса во время пробной сварки в компании Andon Automation


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

29

Рис. 3. Датчик поиска швов SmarTac корректирует положение шва в программе Рис. 4.Движение горелки с системой AWC

поверхности происходит автоматически при касании по- начале сварки • BullsEye – устройство для автоматической проверхности соплом. В режиме поиска на сопле горелки находится элек- верки центральной точки инструмента (TCP). Регулярная трический потенциал. При контакте сопла с заготовкой проверка TCP необходима, т.к. горелка может оказаться в SmarTac посылает сигнал остановки в систему управ- неправильном положении из-за следующих причин: - удар, полученный роботом вследствие неправильного ления робота. После сравнения фактического положения сопла с запрограммированным сварочная програм- программирования; - задевание роботом зажима, оставленного в непрама адаптируется к фактическому положению детали. SmarTac в значительной степени позволяет предотвра- вильном положении; - колебания температуры окружающей среды, например, тить проблемы качества, вызванные отклонениями заготовок. Поскольку действие системы SmarTac основано на дневные перепады; - изношенный контактный наконечник, вызывающий электрическом контакте между соплом и заготовкой, ее можно использовать только для неокрашенных проводя- неправильное расположение сварного шва. После проверки робота на системе BullsEye процесс щих материалов. Система AWC по изменению напряжения дуги отслежи- сварки продолжается, если TCP находится в пределах завает изменение расстояния до свариваемых поверхностей. данных допусков. В противном случае BullsEye останавСовершая колебательные движения во время сварочно- ливает робот и сообщает оператору об ошибке. го процесса, AWC производит постоянные измерения тока и напряжения в центре шва и по краям, при неравенстве АКТИВНОЕ УЧАСТИЕ «НЕФАЗ» напряжений по левому и правому краю, а также по высоДля проекта такого типа требуется тесное сотрудничете происходит автоматическая корректировка траектории. ство клиента и специалиста по внедрению роботов, «НеЭто обеспечивает качественное заполнение сварного фАЗ» предоставил все данные, необходимые для прашва даже в случаях его отклонения от запрограммиро- вильного проектирования и вычисления требуемого кованного. личества комплексов. Важное место в проекте было отведено трехнедельноЦентр обслуживания горелки выполняет три различму курсу «Инструктаж для операторов», организованному ных функции: • Очиститель Важное место в проекте было отведено трехне- компанией Andon в Швеции. Сотрудники «НафАгорелки – инте- дельному курсу «Инструктаж для операторов», За» получили базовые знания о системах и навыки программирования роботов. грированная си- организованному компанией Andon в Швеции стема, служащая УСТАНОВКА, ЗАПУСК И ОБСЛУЖИВАНИЕ для механического удаления брызг, полностью контроУстановка была выполнена в три этапа (по два портальлируемая через блок управления робота, что исключа- ных устройства на каждом этапе), чтобы начать производет выполнение очистки до тех пор, пока горелка не будет ство скорее. надежно закреплена, и позволяет избежать случайного Технические специалисты из Andon при содействии запуска и соответствующего риска для оператора. персонала «НефАЗ», установили системы на заранее • Приспособление для отрезания проволоки обеспечи- подготовленном участке завода. К тому времени, когда вает выступание проволоки, позволяя добиваться хороше- устанавливались последние два комплекса, первые два го зажигания дуги и предотвращать окисные включения в уже были введены в эксплуатацию.


30

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

СВАРОЧНЫЙ РОБОТ КАК ВАЖНЕЙШИЙ ИНСТРУМЕНТ НЕ ТОЛЬКО В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Рис. 1.

ный и ответственный процесс, который требует от человека особых знаний и большого опыта. При осуществлении ручной сварки специалист (сварщик) должен обладать определенными навыками для выполнения сразу нескольких операций. Понятно, что в работа такого рода в значительной степени зависит от человеческого фактора. Когда речь заходит о сварочном роботе, проблема человеческого фактора снимается полностью. Робот в комплекте со сварочным оборудованием для автоматизированной сварки является сварщиком высочайшей квалификации, так как роботизированная сварка осуществляется с высокой точностью и постоянной сварочной скоростью, а также с необходимыми сварочными параметрами и возможностью изменения этих паПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ раметров непосредственно во время СВАРОЧНЫХ РОБОТОВ сварки. Всем известно, что ручная электроКонтроллер сварочного робота дуговая сварка – достаточно слож- обеспечивает важнейшие функции

Сегодня сварочный робот можно встретить далеко не на каждом предприятии, имеющем сварочное производство. Хотя в последние годы интерес к современным технологиям модернизации и автоматизации производства увеличивается. Как правило, современные руководители, инженеры и сварщики уже имеют представление о потенциале роботизированной сварки, но часто этого недостаточно для принятия решений, определяющих целесообразность применения сварочных роботов. В этой статье мы поговорим о преимуществах и современных методах применения роботов для сварки и опровергнем миф о том, что роботизированную сварку целесообразно использовать лишь в серийном производстве.

Филиппович А. В. начальник отдела развития Международного Холдинга Belfingroup, www.belfingroup.com

для задания параметров сварочного процесса. Для каждого сварного шва (в зависимости от его длины и толщины детали, вида и расположения в пространстве) могут быть установлены и модифицированы параметры: - задание последовательности начала сварки; - задание сварочных состояний в течение времени от образования дуги до начала сварки; - задание времени подачи защитного газа до начала сварки и после окончания сварочного процесса; - задание различных видов данных для автоматического освобождения проволоки при приварке; - задание скорости подачи и оттягивания проволоки в начале сварки и в конце(мягкий старт и заварка кратера); - разрешение или запрещение включения сварки в проверочном режиме; - задание последовательности окончания сварки;


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

- задание различных видов данных для корректировки геометрии шва. Каждая рабочая программа робота имеет набор определёных параметров, продиктованных требованиями к сварке конкретного изделия. Обучение робота и создание рабочих программ для роботизированной сварки – это несложное мероприятие. Системные интеграторы (поставщики роботизированных технологий сварки) обучают специалистов заказчика, после чего они самостоятельно могут создавать новые программы, что позволяет расширять ассортимент свариваемых изделий и увеличивать библиотеку рабочих программ сварки. Робот – это механизм, отличающийся универсальностью действий, высокой скоростью переходов на выполнение новых операций, во многом превосходящий физические возможности человека. Роботизированные технологии принципиально отличаются от обычных традиционных средств, так как имеют многоцелевое назначение. Они легко перестраиваются на выполнение самых разнообразных операций и интеллектуальных действий, в том числе и в меняющейся (непредсказуемой) обстановке. Но необходимо знать, что роботизированная сварка рассчитана на качественный заготовительный участок, обеспечивающий высокоточную предварительную сборку и повторяемость изделий. Конечно, существуют средства технического зрения, датчики слежения за швом и лазерные сканеры, которые значительно расширяют возможности сварочного робота в тех случаях, когда качество предварительной сборки не отвечает нормативным. Но все это приводит к увеличению итоговой стоимости роботизированного комплекса сварки (РТК сварки). Другими словами, наличие качественного заготови-

тельного участка позволит экономить средства при создании РТК сварки. Иногда имеет смысл начать именно с модернизации заготовительного участка с последующей закупкой сварочного робота. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРИМЕНЕНИЯ СВАРОЧНЫХ РОБОТОВ Сварочный робот – это основа роботизированной технологии, которая создается для решения различных задач. Но в большинстве случаев поставленные задачи невозможно решить без использования дополнительного оборудования. Речь идет о поворотных столах (кондукторах), позиционерах, вращателях деталей, линейных модулях, технологической оснастке, техническом зрение и множестве других устройств, необходимых для решения тех или иных задач. Связка дополнительного оборудования с роботом в единую систему и образует роботизированный комплекс (РТК). Существуют множество структур РТК с различным набором дополнительного оборудования. Некоторые из них решают конкретные (узкие) задачи, другие являются универсальными и могут быть тиражируемы, попадая в раздел готовых решений. Готовые решения – это универсальные роботизированные технологии, которые уже не требуют деталь-

31

ной проработки на проектной стадии. Создание таких РТК, как правило, требует меньше сил и времени; иногда они тиражируются и хранятся на складах производителя в ожидании дня своей продажи. Фактически это отработанные роботизированные технологии сварки, которые отличаются универсальными возможностями и способны обеспечить автоматическую сварку различных изделий. Пример универсального роботизированного комплекса дуговой сварки (РТК ДС) — рис. 2. В данном примере роботизированный комплекс построен следующим образом: Для расширения зоны досягаемости сварочного робота он расположен на линейном модуле, при этом сам модуль является дополнительной осью робота. С двух сторон от линейного модуля располагаются одноосевые позиционеры (вращатели), которые также являются дополнительными осями сварочного робота. Наличие двух вращателей обеспечит непрерывный сварочный процесс, так как в период, когда на одном из них оператор осуществляет операции по загрузке/выгрузке изделия, на другом робот осуществляет сварочные операции. Популярность данному РТК ДС обеспечивает его универсальность, поскольку зона досягаемости робота увеличена за счет использования линейного модуля, а вращатели позиционируют свариваемые изделия в удобное (правильное) сварочное положение. Наличие 2-ух вращателей обеспечивает непрерывность сварочного процесса и загруженность робота на 100%. Ведущие системные интеграторы, связанные с разработкой и изготовлением сварочных роботизированных комплексов, имеют большой опыт эффективных инже


32

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

Рис. 3. Роботизированный комплекс для автоматизации сварочных ппроцессов нерных решений для автоматизации сварки и интеграции их в сопряженные технологические процессы. Основные цели и задачи таких компаний направлены на удовлетворение потребностей конкретного заказчика, поэтому каждый выпущенный роботизированный комплекс можно смело назвать уникальным, но в то же время большинство из них можно применить в аналогичных секторах производства. СВАРОЧНЫЕ РОБОТЫ НЕОБХОДИМЫ НЕ ТОЛЬКО В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Ошибочное убеждение некоторых руководителей в том, что внедрение сварочного робота или роботизированного комплекса оправдано лишь в серийном производстве, иногда негативно сказывается при принятии стратегических решений.

Если Вы желаете автоматизировать сварочные процессы в мелкосерийном производстве, где производится сварка различных изделий (отличающихся габаритами, формами и серийностью), вам необходимо выбрать оптимальную структуру роботизированного комплекса (РТК). Оптимальная структура РТК – это сочетание необходимого оборудования, которое обеспечит сварочному роботу требуемую зону досягаемости при сварке различных изделий. Решающим фактором для успешного применения такого оборудования является наличие качественной технологической оснастки. Технологическая оснастка обеспечивает жесткую фиксацию изделия в процессе сварки и является важнейшей составляющего любого роботи-

зированного комплекса. В зависимости от условий сварки и типа изделий оснастка может быть универсальной, позволяя фиксировать различные детали, в других случаях она может быть индивидуальной и изготавливается под конкретное изделие. В специальном исполнении она даже может передавать необходимую информацию о фиксируемом изделии в систему управления робота для автоматического выбора требуемой рабочей программы сварки. В любом случае за счет создания оснастки роботизированный комплекс можно загрузить все новыми и новыми деталями, накапливая библиотеку рабочих программ сварочного робота и опровергая миф о том, что робот целесообразно использовать лишь в серийном производстве.

Рис. 4 (а,б). Роботизированная контактная сварка с использованием сервоклещей, благодаря использованию которых уменьшается износ электродов и сохраняется антикоррозийное покрытие


34

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

А У НАС – АВТОВАЗ Рис.1.

Рис.2.

Рис.3.

Тенденцией последнего десятилетия в развитии сварочного производства является формирование таких самостоятельных отраслей сварки, как «Промышленные роботы» и «Автоматизированные сварочные комплексы». Данные направления во многом определяют сегодня уровень автоматизации сварочных процессов в серийном и массовом производстве. В настоящее время более 25% роботов из общего количества применяется в сварочном производстве. Производство технологического оборудования на базе АВТОВАЗА было создано в 1972 году. Фактически оно являлось «заводом в заводе», обеспечивая потребности АВТОВАЗа в современном оборудовании. В производстве были созданы мощности по проектированию и изготовлению роботов, станков, автоматических линий, точных исполнительных механизмов, систем управления технологическим оборудованием. Производство технологического оборудования и оснастки (ПТОО) с начала восьмидесятых годов выпускало промышленные роботы ПР грузоподъемностью от 125 до 350 кг, но эта деятельность велась по лицензии немецкой фирмыпартнера KUKA-Roboter. В основу работы оборудования изначально был заложен принцип обеспечения производства изделий стабильно высокого качества. Все манипуляции роботы выполняли с точностью до 0,2мм. Роботы, применяемые в сварке кузовов, были способны нести сварочный и другие виды инструмента, крупногабаритные захваты и зажимную оснастку, могли загружать детали и выгружать из линии сваренные узлы, манипулировать крупными изделиями, сваривая их на стационарных клещах. Кроме того, роботы перемещали кузовные узлы по линии вместо конвейера, измеряли сваренные узлы и базы зажимной оснастки. Каждые 40-45 секунд с линий сходили готовые узлы, отвечающие всем требованиям качества. Однако с течением времени технологии перестали отвечать

Рис. 1. Робот ПР 125 с Х-образными клещами Рис. 2. Робот TUR-350 Рис. 3. Робот TUR-30


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рис. 4. Линия сварки Chevrolet-Niva современным требованиям – возникла потребность в новых разработках. С 1985 г. рынок промышленной робототехники постоянно развивался, что связано с активным развитием программного обеспечения, увеличением потребностей в оптимизации производственных процессов, ростом рынка системной интеграции, развитием инфраструктуры современного предприятия, наличием на производстве интегрированных систем управления. Это стимулировало руководителей предприятий к внедрению новых технологий с применением роботов. В 2006 году силами специалистов ПТОО в рамках создания робототехнических комплексов в проектах автомобилей LADA KALINA и LADA PRIORA реализуется качественно новая для отечественного автомобилестроения

35

Рис. 5. Линия сварки LADA-KALINA концепция Robotgarten («Сад роботов»). Такие гибкие технологии, используемые в современном мировом автопроме, позволяют на одном и том же оборудовании производить несколько моделей. Для удовлетворения жестких норм к коррозионной защите кузова автомобиля предусмотрено применение деталей из листа с цинковым покрытием, что выдвинуло определенные дополнительные требования, а именно: - вся сварка должна быть двусторонней и выполняться сварочными клещами с более мощными трансформаторами тока; - есть необходимость заточки электродов через 20-30 точек сварки, то есть практически в каждом цикле. - сварочное оборудование, используемое в сварке кузова, должно иметь ак-

тивный контроль величины сварочного тока. Принцип контроля заключается в том, что в каждом сварочном цикле, длящемся доли секунды, специальные регуляторы измеряют и сравнивают с эталоном величину тока. В случае отклонений производится корректировка, что обеспечивает соответствие тока определенной величине и, следовательно, надежность и высокое качество сварки оцинкованного листа. Применение роботов нового поколения позволяет увеличить технологическую ги��кость цеха сварки за счет применения новых видов транспорта в линиях сварки для передачи свариваемых узлов с поста на пост, а также для манипулирования узлами при доварке их на стационарных сварочных клещах. Аналогичное оборудование постав-


36

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

Таблица 1. Технические характеристики модельного ряда технологических роботов: Условное название модели Параметры / Ед. изм. Модель 15

Модель 30

Модель 150

Модель 350

Номинальная грузоподъемность (кг)

15

30

150

350

Число степеней подвижности / число вращательных степеней

6/6

6/6

6/6

6/6

Тип кинематики

антропоморфная, полярная система координат

Длина руки, не менее (мм)

1600

2000

3000

2800

Масса манипулятора, не более (кг)

250

650

1250

2400

Максимальная погрешность повторения программной позиции (мм)

±0,1

±0,1

±0,1

±0,15

Максимальная абсолютная погрешность позиционирования (мм)

±0,5

±0,5

±1

±1,5

Тип фланца инструмента

DIN ISO 9409-1

Предельные углы поворота степеней подвижности (нумерация от основания робота), не менее: 1-я (град)

±180

±180

±180

±180

2-я (град)

+40/-150

+30/-150

+30/-150

+30/-150

3-я (град)

±150

±150

±150

+100/-150

4-я (град)

±350

±350

±350

±350

5-я (град)

±130

±130

±130

±130

6-я (град)

±350

±350

±350

±350

1-я (град/с)

180

130

120

90

2-я (град/с)

180

110

110

90

3-я (град/с)

180

130

120

100

4-я (град/с)

350

300

180

120

5-я (град/с)

350

300

180

120

6-я (град/с)

620

350

250

160

Максимальная скорость рабочих перемещений при контурном управлении (линейная интерполяция), не менее

120

Максимальные скорости по степеням подвижности, не менее:

ляется и на другие промышленные фирмы. Одним из недавних заказчиков стало совместное предприятие «Джи Эм-АВТОВАЗ». Оборудование закуплено этим предприятием для выпуска автомобиля Chevrolet NIVA. Ульяновский автозавод также использует роботы ПТОО при производстве автомобиля УАЗ PATRIOT. ПТОО поставляет своим потребителям как отдельные робототехнические комплексы, так и автоматизированные технологические линии. АВТОВАЗ сегодня является единственным российским предприятием, со-

хранившим потенциал по разработке и производству сложнейшего технологического оборудования. Семейство роботов грузоподъемностью от 15 до 350 кг создано специалистами производства технологического оборудования и оснастки ОАО «АВТОВАЗ» совместно с МГТУ «СТАНКИН» в рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения «Разработка и освоение производства гаммы отечественных универсальных технологических роботов для массовых

автоматизированных производств гражданской машиностроительной продукции». Перед ПТОО была поставлена задача не только разработать новое семейство роботов, но и создать мощности по их серийному выпуску. Результатом этих разработок явилось создание семейства роботов TUR. Роботы TUR являются универсальным промышленным оборудованием, которое можно применять при следующих технологических операциях:


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

-контактная сварка; -лазерная, дуговая и гибридная сварка; -нанесение клеев и герметиков; -складирование и транспортирование грузов; -лазерная, плазменная резка и т.д. Отличительная особенность роботов семейства TUR – система управления собственной разработки с программным обеспечением, доступным для развития различных технологических функций и инструментальных баз. См. таблицу 1. Впервые семейство роботов TUR продемонстрировано на выставке «WELDEX/РОССВАРКА-2009». Презентация нового семейства роботов – знак того, что даже в условиях снижения производства автомобилей станкостроительное подразделение АВТОВАЗа продолжает развиваться. Продукция производства техноло-

гического оборудования и оснастки применяется как в цехах АВТОВАЗа, так и поставляется различным промышленным предприятиям России. При этом ПТОО предлагает своим потребителям законченные технологические решения: и отдельные робототехнические комплексы, и автоматизированные технологически потоки. Кроме того, ПТОО проектирует и производит целую гамму сварочного и технологического оборудования для электроконтактной сварки – это сварочные клещи (С и Х типа) мощностью до 63кВА, стационарная сварочная машина типа МТ1901 с максимальным током до 20 кА, машины многоточечной сварки, сварочные пистолеты и сварочная оснастка (электроды, электрододержатели, кабели сварочные, перемычки гибкие).

37

Производство продолжает развитие сварочных технологий и оборудования, ведутся опытноконструкторские работы по улучшению технических характеристик сварочных клещей, прорабатываются варианты применения сервоприводов и режимов среднечастотной сварки. В проектировании и изготовлении оборудования используются математические модели и современные пакеты САПРа, все это позволяет сокращать время подготовки производства. Высококвалифицированный персонал, уникальная технологическая оснащенность, а также высокий уровень ответственности за свое дело – все это в целом служит залогом успешного решения задач, поставленных потребителем.


38

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

АДАПТАЦИЯ НА ПРАКТИКЕ Беляков П. С., руководитель проектов отдела «Автоматизации и Роботизации» системного интегратора компании ООО «Квадрат СГ», www.kvadrat-sg.ru

Роботы предъявляют специфические требования к технологии изготовления деталей: необходима высокая точность заготовок, стабильность положения сварного соединения в пространстве и высокое качество сварочных материалов. Возможность использования роботов определяется размерами и формой их рабочего пространства, точностью позиционирования, скоростью перемещения, числом степеней подвижности инструмента, особенностями управления. Целью любой автоматизации процесса сварки с использованием сварочных роботов является создание системы, способной реагировать на изменения геометрии деталей, обеспечивая при этом высокую производительность.

СИСТЕМЫ АДАПТАЦИИ Современные сварочные роботы снабжены программным обеспечением, в состав которого входят опции для компенсации смещения деталей и геометрии шва. Технология отслеживания шва через дугу позволяет роботу автоматически наблюдать сварной шов в момент выполнения процесса сварки. Отслеживание шва происходит как в вертикальном направлении (вертикальное отслеживание), так и в обе стороны относительно направления движения (горизонтальное отслеживание). Кроме того, этот метод может использоваться как на линейных швах, так и на круговых. Часто совместно с отслеживанием шва через дугу используют технологии поиска начала сварного шва и колебания сварочной горелки.

Для них был спроектирован и изготовлен роботизированный сварочный комплекс для сварки баков RM-6 (выключатель среднего напряжения). Детали изготовлены из нержавейки толщиной 2 мм. Масса изделий варьируется от 175 до 450 кг. В бак закачивается инертный газ для гашения электрической дуги, возникающей при срабатывании устройства. К данному типу продукции предъявляются жесткие требования по качеству, сварные швы проходят радиодефектоскопию. Длина швов достигает 6 метров. В состав роботизированного комплекса входят два сварочных робота компании Fanuc Arc Mate 100iC/6L. Уникальный привод запястья данного робота позволил построить самый тонкий манипулятор в мире. При грузоподъемности в 6 кг зона работы робота составляет 1632 мм. Шкаф управления R-30IA имеет эргономичный внешний вид и несет в себе передовые технологии, способные выполнять сложные задачи. Контроллер может управлять 40 осями одновременно при использовании двигателей Fanuc. Двухпроцессорная система гарантирует безопасность и своевременное отключение сервоприводов робота. R-30IA имеет встроенный Ethernet (100 BaseTX). Все компоненты шкафа управления имеют класс IP 54. Для данного проекта использовались сварочные источники компании ВВЕДЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО Lincoln Electric. Сварочный аппаПримером интеграции роботизи- рат Power Wave I400 (5 – 420А) подрованного комплекса может служить ключается через Ethernet к шкафу проект, выполненный для француз- управления R-30IA и не требует доской компании Schneider Electric. рогих интерфейсных модулей. ДанВ роботизированных системах с несколькими роботами, управляющимися от одного контроллера, для отслеживания шва через дугу используется технология, поддерживающая независимое управление колебаниями во время сварки, запоминание траектории корневого шва, многопроходную сварку и синхронное движение робота с дополнительными устройствами, такими как сварочные позиционеры, поворотные столы, манипуляторы, системы линейных перемещений и т.д. Существует несколько методик, существенно расширяющих возможности отслеживания шва через дугу. К таким технологиям, в первую очередь, стоит отнести динамическую корректировку сварочных параметров. Она имеет возможность динамически изменять основные сварочные параметры, такие как амплитуда и частота колебания сварочной горелки, скорость сварки, напряжение, скорость подачи проволоки, и т.д. Использование данной технологии позволяет получить адаптивный сварочный процесс, при котором сварочный робот динамически подстраивается под изменения геометрии свариваемой детали, тем самым увеличивая надежность и производительность процесса сварки. Алгоритм, определяемый пользователем, обеспечивает гибкое управление процессом адаптации.


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ный аппарат имеет более 100 встроенных программ для Mig/Mag сварки. Кроме сварочных источников, в состав оборудования входят: устройство подачи проволоки AutoDrive 4R90 и устройство для охлаждения сварочной горелки Cool Arc 40. Совместно с этими устройствами применяются: датчик протока воды для защиты сварочной горелки и датчик окончания проволоки. Сварочные горелки с водяным охлаждением рассчитаны на 500 ампер. На стадии проектирования были произведены комплексные испытания по сварке моделей реальных изделий. Суть исследований заключалась в том, чтобы проверить, возможно ли при сварке в импульсном режиме достичь требуемой производительности и качества сварного шва путем отслеживания траектории без применения дорогостоящих лазерных сканеров. Сложность проекта заключалась в том, что сварка происходла в импульсном режиме (более холодный процесс), и отслеживать траекторию шва по току оказалось непростой задачей. Благодаря совместной работе про-

граммного обеспечения сварочного робота и источника тока данная задача имела решение. Используя технологию отслеживания шва через дугу и импульсный сварочный процесс, удалось добиться стабильности процесса и получить качественный регулятор для отслеживания шва через дугу. Также удалось добиться скорости сварки в 90см/мин при осуществлении отслеживания шва. Без отслеживания траектории скорость сварки составляет от 150200см/мин, используя импульсный сварочный процесс. Производительность сварочного комплекса составляет 7 баков в час. Срок службы установки 10лет в режиме работы 70 часов в неделю. Для обеспечения непрерывности работы роботов в состав сварочного комплекса входит поворотный стол, на котором расположены два кондуктора для крепления бака. В нижней части кондуктора располагается роликовый транспортер для загрузки и выгрузки изделия. Данная технология позволяет избавиться от использования грузоподъемной техники (тельфер, кран). Таким образом, сва-

Рис. 1. С варочный комплекс для компании Schneider Electric Рис. 2 Отработка технологии сварки баков из нержавейки для Schneider Electric

39

рочный комплекс является продолжением линии сборки изделия. При проектировании роботизированных комплексов нельзя забывать о системе безопасности, так как робот представляет угрозу для здоровья и жизни человека. Роботизированные комплексы должны соответствовать требованиям эргономики и техники безопасности (4 группа безопасности). Основные технические средства безопасности – это фотоэлектрические переключатели, световые барьеры безопасности, световые завесы безопасности, лазерные сканеры, устройства защиты доступа и концевые выключатели – гарантируют эффективную защиту обслуживающего персонала. Таким образом, для создания роботизированного комплекса требуется синтез квалифицированных специалистов в области технологии сварки, программного обеспечения, вентиляции, систем безопасности, создания и применения различных стапелей, кантователей.


40

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Мир сварки 2010 №10

КОМПЛЕКСЫ ЛАЗЕРНОГО РАСКРОЯ ДЛЯ СУДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Букато В. К. (руководитель группы лазерного центра ЦТСС) В современном судостроении качество изготовления является ключевым фактором достижения продуктивности. В последние годы активно внедряются новые процессы и принципы организации производства, направленные на резкое сокращение трудоемкости при обеспечении высокого качества изделий. Достижения зарубежных судостроителей в области лазерных технологий позволяют говорить о наступающей научно-технической революции на верфях. Применение лазерной техники – путь к решению проблемы повышения качества. Центром технологии судостроения и судоремонта для нужд судостроительной отрасли разработан широкопортальный комплекс лазерного раскроя «РИТМ-Лазер», оснащенный оптоволоконным лазером фирмы «ИРЭ-Полюс» мощностью 3 – 5 кВт. Комплекс предназначен для раскроя широкого диапазона материалов (конструкционная и нержавеющая сталь, алюминий и другие материалы) и воплощает в себе передовые инновационные решения как в части лазерных технологий, так и в части координатных систем.

В конструкции портальной машины комплекса используются комплектующие ведущих мировых производителей: современные цифровые приводы с вентильным приводом SEW Eurodrive, косозубые зубчатые рейки фирмы Guidel, гибкие кабельные каналы IGUS, система ЧПУ собственной разработки на основе компонентов фирм IPC и Advantech, пневмосистема Camozzi. Комплекс создан с учетом тяжелых производственных условий судостроительных предприятий, имеет высокую устойчивость к пыли и не требует участия высококвалифицированного персонал для его эксплуатации. Высокая надежность координатной системы и иттербиевого оптоволоконного лазера, а также отсутствие потребности в газах высокой отчистки для обслуживания оптического тракта лазера приводят к низким эксплуатационным расходам. Потребление электроэнергии комплексом «РИТМ-Лазер» в несколько раз меньше по сравнению с комплексами, созданными на основе CO2 лазеров. Это связанно с высоким КПД волоконного лазера – до 30% (КПД

CO2 лазеров составляет около 10%). Также применение оптоволоконного лазера позволяет избежать дорогостоящего сервиса и регулярной юстировки из-за отсутствия сложной системы зеркал. Стоимость функциональных аналогов западных производителей (Messer, ESAB, Bystronic) значительно выше стоимости комплекса «РИТМ-Лазер». Благодаря используемому программному обеспечению комплекса, подготовка управляющих программ для раскроя не занимает большого времени и не требует специальной подготовки электронных чертежей. Программное обеспечение комплекса совместимо с распространенными CAD/CAM программами оптимизации раскроя листа. Комплекс лазерного раскроя «РИТМ-Лазер», оборудованный источником лазерного излучения мощностью 3 кВт, позволяет обрабатывать материалы следующих толщин: конструкционная сталь – до 25 мм; нержавеющая сталь – до 14 мм; алюминиевые сплавы – до 12 мм.


СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

41

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА

ООО «КОНТАКТНАЯ СВАРКА» Фирма начала свою деятельность в 2002 году как компания «ЭЛЕКТРА-ИТС». Достигнутые успехи в разработке и изготовлении машин контактной сварки позволили углубить специализацию на этом направлении, логическим продолжением чего явилось переименование предприятия. С 2010 года оно носит название производственная фирма ООО «Контактная сварка». На первом этапе фирма занималась только ремонтом и восстановлением серийных машин контактной и дуговой сварки. Накопленный опыт позволил выйти на новый этап развития – изготовление сварочного оборудования. В новом направлении деятельности компании первым опытом была машина МТ-1928Л, при разработке которой были учтены все удачные решения базовой машины МТ-1928. Дальнейшим развитием направления явилась машина МТ-1503Л, уже полностью оригинальная. Ее разработка и изготовление направлены на заполнение пустующей ниши в диапазоне машин средней мощности с большим вылетом. Успехи в производстве основной продукции – машин контактной сварки – позволили развить новое направление – разработку и производство аппаратуры управления для контактного электросварочного оборудования. Были разработаны и серийно выпускаются регуляторы контактной сварки и тиристорные контакторы. Использование пневмоаппаратуры ведущих мировых производителей (SMS, Festo, CAMOZZI), применение собственных регуляторов цикла сварки и силовых контакторов позволило достичь хороших показателей в соотношении «цена-качество» выпускаемого оборудования. Продолжая политику предложения потребителю комплексного оснащения производства, компания «ЭЛЕКТРА-ИТС» разработала и выпускает блок автономного охлаждения для машин контактной сварки, который обеспечивает интенсивную эксплуатацию контактных машин в условиях дефицита или полного отсутствия у потребителя воды для охлаждения элементов силовой электрической части машины. С 2009г. фирма выпускает обновленный ряд машин точечной контактной сварки, разработка которых была произведена совместно с ООО «НПП «Станкосервис» (г. Псков). Особенностью этих машин является: а) наличие встроенной в корпус автономной системы охлаждения; б) сниженная на 25% масса (по сравнению с существующими аналогами); в) улучшеная и облегченая конструкция пневмопривода и элементов вторичного контура машин. По заказам потребителей машины могут быть укомплектованы компрессорами, электродами для контактной сварки, необходимой оснасткой для сварки конкретных изделий. Наряду с разработкой и выпуском серийной продукции, одним из важнейших направлений деятельности фирмы является модернизация или разработка нестандартной сварочной техники под задачи заказчика.

Во всех названиях машин и механизмов, выпускаемых «ЭЛЕКТРА-ИТС», присутствует буква «Л» – первая буква фамилии генерального директора Игоря Литовского, то есть глава компании собственным именем гарантирует качество выпускаемой продукции.

«Контактная сварка» - фирма по разработке и производству сварочных машин. Основные направления деятельности: - производство и продажа машин контактной точечной и шовной сварки; - ремонт сварочной техники; - сервисное обслуживание и консультации в области технологий контактной сварки.

197373, Санкт-Петербург, ул. Савушкина, 85 +7 (812) 430-28-31 www.electra-its.ru


42

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Мир сварки 2010 №10

НАПЛАВОЧНАЯ ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО КАРБИДА ВОЛЬФРАМА ДЛЯ НАПЛАВКИ БЫСТРОИЗНАШИВАЮЩИХСЯ ЧАСТЕЙ, УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ Гиршов В.Л. профессор, д.т.н., Вихман В.Б., к.т.н (ФГУП «ЦНИИМ», г. Санкт-Петербург) Комков А.А., к.т.н. (ООО «Техно-Арк», г. Череповец) Кононов В.В., к.э.н. (ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы», г. Орел) Пушменков О.С., инженер (ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы», г. Череповец)

Ежегодные потери во всех сферах мировой экономики по причине износа и коррозии оборудования составляют порядка 80 млрд. долларов. Однако при целенаправленной профилактической защите от износа этих потерь можно избежать. Наряду с покрытием новых деталей также применяется восстановление изношенных частей конструкций и их возврат в экономический оборот (с помощью наплавки сварочными материалами подбирается экономически целесообразный способ нанесения упрочняющего слоя и оптимальный наплавочный материал). Повышение надежности оборудования, снижение себестоимости его обслуживания, продление ресурса эксплуатации, а также реновация путем применения современных технологий наплавки для восстановления работоспособности узлов до уровня новых изделий – наиболее приоритетные направления развития в сегменте наплавочных материалов.

Широкое применение при наплавке получили порошковые проволоки. Возможность введения в состав их сердечника достаточно большого количества разнообразных компонентов в виде порошков позволяет создавать различные по назначению и сфере применения наплавочные материалы. Импортные порошковые проволоки с сердечником из карбида вольфрама изготавливаются традиционным способом. В качестве материала оболочки обычно используется лента из мягкой малоуглеродистой стали, а в особых случаях – лента из нержавеющей стали или никелевого сплава. Однако такие наплавочные материалы довольно дорогостоящие, что препятствует их широкому применению в России. Чтобы существенно уменьшить стоимость проволоки и при этом сохранить высокие эксплуатационные характеристики наплавленного металла, специалисты ООО «Северсталь-метиз:

сварочные материалы» совместно с сотрудниками ФГУП «ЦНИИ материалов» и ООО «Техно-Арк» провели работу по замене стандартно применяемого порошка из карбида вольфрама на вторичные порошки, получаемые путем дробления отслуживших свой срок элементов режущего твердосплавного инструмента, зубьев буровых долот, пресс-форм, сердечников снарядов и т.п. В настоящее время освоено изготовление высоколегированной порошковой проволоки с герметичной оболочкой (содержит до 60% карбида вольфрама) для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях сильного абразивного износа (шнеков конвейеров в производстве кирпича). Опытная партия проволоки была протестирована при наплавке поверхностей трех шнеков конвейера, подающего пластифицированную шихту для прессования кирпичей. Наружный диаметр шнеков 550 мм.

Рис. 1,2. Прокатные валки, наплавленные проволокой ПП-Нп-82ВК


43

СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Обозначение (материал оболочки)

Малоуглеродистая сталь

Нержавеющая сталь

Краткое описание

Показатель, применение

Твердость 3-го слоя после наплавки - 63 HRC. Используется при Малоуглеродистая сталь значительных абразивных и умеренных ударных нагрузках. Частицы карбида вольфрама (WС) с твердостью более 2200 HV равномерно распределены в меТвердость 3-го слоя после наплавки - 61 HRC. Используется при таллической матрице. значительных абразивных и умеренных ударных нагрузках. Содержание WC - 50-60 %. Высокая коррозионная стойкость.

Таблица 1. Свойства порошковой проволоки, содержащей 60% порошок вторичного карбида вольфрама

Стандарт

Марка

Мех. свойства НRC

Химический состав, % С

Al

Cr

Mn

Si

W

S

P

ТУ

ПП-Нп82ВКН-Г-3,2-2

58.0

1.9

0.014

0.046

0.169

0.108

23.5

0.011

0.006

Ni 0.103

Fe 69.7

Cu 0.081

Ti 0.06

V 0.024

Кз(%)

Mo 0.046

Sn 0.004

Co 2.5

47.0 (+-2.5)

Таблица 2. Характеристики порошковой проволоки, содержащей порошок вторичного карбида вольфрама для наплавки прокатных валков

Испытания шнеков в производственных условиях при активном абразивном воздействии подаваемого под давлением продукта показали высокую износостойкость наплавленного металла: шнеки с наплавкой выдержали выпуск 14 млн. кирпичей, а без наплавки – не более 1 млн. Высокую эффективность наплавки проволокой с карбидом вольфрама также подтвердили испытания пропусков привалковой арматуры скольжения прокатных клетей стана «150» на ОАО «Северсталь» при производстве катанки. В ходе испытания подаваемая в клеть заготовка квадратного сечения, покрытая слоем твердой окалины, проскальзывала через пропуск (изготавливается из стали 35Л), оказывая сильное абразивное воздействие на его поверхность в выходной части. Без упрочнения предельно допустимый износ выходной

части стандартного пропуска после прокатки 650 тонн продукта достигал 5 мм. При восстановительном ремонте выполнялась трехслойная наплавка выходных частей наплавочной порошковой проволокой ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы». Износ выходной части наплавленных пропусков после производства 17500 тонн катанки составил 1мм, а стойкость увеличилась в 27 раз. Первая партия наплавочной порошковой проволоки диаметром 3,2 мм уже используется потребителем для наплавки металлургического оборудования, подвергающегося смятию и сильному абразивному износу. Проводится механическая обработка калибров экспериментальных наплавленных порошковой проволокой валков прокатных клетей с последующим использованием в линии прокатки.

По вопросам получения дополнительной информации обращайтесь к специалистам ООО «Северсталь-метиз: сварочные материалы». Тел. +7 (8202)53-93-99; E-mail: svarka@severstalmetiz.com

Рис. 3. Шнек из стали 20Л, толщина износостойкого слоя, наплавленного по всей поверхности, 1,5 – 2,0 мм


KUKA Robotics

Rus OOO

Verbnaya str., 8А, bld 1. 107143, Moscow Tel. +7 495 781-31-20 Fax +7 495 781-31-19 info@kuka-robotics.ru

www.kuka-robotics.ru

МЫ МОЖЕМ ВСЕ!

ШТЕМПЕЛЬНАЯ КРАСКА

ДЛЯ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

ШТЕМПЕЛЬНАЯ КРАСКА

Немецкое качество по доступной цене Светоустойчивая, оставляет четкий отпечаток, экономичная при использовании, выдерживает температуру до 600 0С. Любой цвет по Вашему требованию. В наличии штемпельная краска для маркировки изделий из металлокерамики, выдерживает температуру до 1 400 0С. Представительство в Москве: ООО «ГЕВИМА» 129 343, проезд Серебрякова, д.6 Т.: (495) 782-12-63, (495) 782-11-75 e-mail: novikova@gewima.ru


46

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ЗАЩИТНЫМИ ДИФФУЗИОННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ДИФФУЗИОННОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ СРЕДЫ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ Соколов А.Г., д-р техн. наук, Артемьев В.П., д-р техн. наук, профессор, Шашерина С.А., в рамках выполняемой диссертации, (Кубанский государственный технологический университет)

Проведена оценка свойств никелевых покрытий, получаемых путем диффузионной металлизации из среды жидкометаллических растворов на разных сталях с одновременным формированием сварного соединения.

ВВЕДЕНИЕ Сварка металлов широко применяется в промышленности и строительстве. Сварные соединения должны обладать точным взаиморасположением и в ряде случаев должны быть герметичными, стойкими к коррозионному разрушению, обладать прочностью, хорошо сопротивляться воздействию ударных, вибрационных нагрузок, резкой смене температур и др. Наиболее оптимальным, по нашему мнению, является совмещение диффузионной металлизации со сваркой деталей, что обеспечивает получение поверхностного слоя и сварного шва с одинаковыми химическими составами и структурами. Достичь этого можно применением технологии диффузионной металлизации стальных изделий с помощью легкоплавких жидкометаллических растворов. Данная технология обеспечивает совмещение процессов сваривания деталей с нанесением диффузионных покрытий на их поверхности и с термической обработкой сварного изделия в одном цикле. Нами предлагается способ сварки с одновременным нанесением диффузионных никелевых и никель-медных покрытий из среды жидкометаллических растворов на инструментальные и конструкционные стали, обеспечивающий деталям и инструменту, помимо сварки, повышение износостойкости, коррозионной стойкости, разгаростойкости, стойкости к сероводородному растрескиванию. Рассматриваемый способ основан на явлении селективного переноса химических элементов, растворенных в легкоплавком расплаве, на конструкционные и инструментальные стали, не взаимодействующие или слабо взаимодействующие с этим расплавом. В результате изотермической выдержки происходит растворение диффундирующего элемента в легкоплавком расплаве, его адсорбция на всех поверхностях соединяемых деталей и рост диффузионного слоя до тех пор, пока не произойдет заполнение зазора между соединяемыми поверхностями, т.е. образования неразъемного соединения. О��новременно на всех поверхностях деталей образуется диффузионное покрытие на основе диффундирующего элемента. В настоящее время разработан способ сварки режущего инструмента из разнородных материалов с одновременным нанесением покрытия. Целью проводимых исследований является оценка кинетики и механизма формирования покрытий и сварных соединений стальных изделий в процессе диффузионной металлизации из среды легкоплавких расплавов, а также эксплуатационных свойств сформированных покрытий и сварных соединений.

Мир сварки 2010 №10


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

47

МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Процесс высокотемпературного диффузионного соединения материалов осуществляли путем погружения и выдержки в течение заданного времени собранного изделия, а также образцов-свидетелей, изготовленных из различных сталей, Рис. 1 слева направо Х800 Х2000 в ванне с легкоплавким расплавом. Микроструктура армко-железа с никель-медным покрытием после диффузионной металлизации при температуре 1000-0,5ч В качестве легкоплавкого (транспортного) расплава, обеспечивающего доставку элемента покрытия к поверхности образцов, использовали расплав свинец-литий, в который в заданном количестве в порошкообразном или в компактном (в виде кусочков) вводились никель, никель-медь. Процесс осуществлялся в модернизированной электропечи СГВ-2,4-2/15-ИЗ, позволяющей проводить нагрев изделий в среде Рис. 2 слева направо Х800 Х2500 Микроструктура стали 20 с никель-медным покрытием после диффузионной металлизации при инертных газов. Модернизация печи температуре 1000-0,5ч была проведена с целью обеспечения возможности нанесения покрытий и сварки изделий в открытой жидкометаллической ванне с последующей термической обработкой. Покрытия наносились на образцысвидетели, изготовленные из армкожелеза, стали 20, сталей Х12М, Х12МФ. Диффузионной металлизации с одновременной сваркой подвергались концевые дисковые фреРис. 3 слева направо Х800 Х2500 зы диаметром 50 мм с десятью зуМикроструктура стали Х12М с никель-медным покрытием после диффузионной металлизации при температуре 1000-0,5ч бьями. Для режущей части такой фрезы применялась быстрорежущая сталь марки Р6М5, а корпусной Получение численных характери- геометрические размеры при те– сталь 45. стик структуры производилось с по- стировании определены с помощью Исследования свойств покрытий мощью анализатора изображения электрического высотомера модели после диффузионной металлизации Thixomet. Для распознавания, рас- Micro-HITE 2; проводились в соответствии с чета и изучения структуры двух- -исследования механических требованиями ГОСТ 21905-74, фазных сплавов в Thixomet исполь- свойств сталей с покрытиями и без предъявляемыми к изделиям, зовался специальный встроенный покрытий осуществлялись по станпрошедшим химикотермическую стандарт – «Двухфазные сплавы»; дартным методикам в соответствии обработку. Исследования включали: -исследование шероховатости по- с требованиями ГОСТов. Вязкость - качественную металлографию. верхности проведено по параме- разрушения К1С и скорость роста Изучение микроструктуры произтру отклонения профиля Ra пу- трещин определялись путем испыводилось при помощи микровизора тем записи профилограмм на таний дисковых образцов с щелевыотраженного света μVizo-MET – раз- профилометр-профилографе моде- ми концентратами напряжений при работка ОАО «ЛОМО»; ли HommelWerkeTester Т1000С S/n внецентренном растяжении. -количественную металлографию. 50562680; Коррозионные и коррозионно-


48

ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

Мир сварки 2010 №10

механические испытания включали: - исследования на общую коррозию, на коррозионное растрескивание в сероводородсодержащих средах. Проводились по методике МСКР – 01- 85 и стандарту NACE TM 0177-96.

При двухкомпонентном насыщении никелем и медью диффузионные покрытия состоят из твердого раствора никеля, железа, меди, а также легирующих элементов, входящих в состав стали. (рис. 1 – рис. 3) Максимальная концентрация диффундирующих элементов наблюдается на поверхности и зависит от температуры и среды насыщения, лежит в пределах по никелю от 60% до 30% (масс.), меди – от 58% до 22 % (масс.) [4]. Легирующие элементы покрываемой стали практически не оказывают влияния на кинетику формирования покрытий и концентрацию в них элементов покрытия, о чем свидетельствует практическое наложение концентрационных кривых распределения никеля и меди в покрытиях, нанесенных на армко-железо и сталь Х12МФ (рис. 4.). Покрытия, полученные на легированных сталях, отличаются от покрытий, сформировавшихся на нелегированных, наличием в них легирующих элементов покрываемой стали. Никель-медные покрытия не растрескиваются и не отслаиваются при деформировании покрытой стали. Обладают высокой теплопроводностью и стойкостью к адгезионному схватыванию. Коэффициент теплопроводности почти в 8 раз выше, чем у теплостойкой стали (λNi+Cu = 210 Вт/м•К, λР6М5 = 16,3 Вт/м•К), что способствует интенсивному отводу тепла от режущей кромки инструмента, сохранению твердости и уменьшению интенсивности адгезионного схватывания. Наличие никель-медного покрытия приводит к уменьшению шероховатости поверхностей. Это происходит в основном за счет сглаживания микронеровностей путем частичного растворения поверхностного слоя жидкометаллическим расплавом в начальный период ХТО и формирования диффузионного слоя, заполняющего микровпадины исходной поверхности (рис. 1. – рис. 3.). Шероховатость поверхностей уменьшается с Ra=0,9 до Ra=0,585 мкм. Формирование диффузионного Ni-Cu покрытия на сталях приводит к увеличению линейных размеров деталей на 0,034 мм, что положительно влияет на образование сплошного шва [6]. Наличие никеля в никель-медных покрытиях приводит к существенному повышению вязкости этих слоев, а повышение вязкости поверхностных слоев – это повышение их стойкости к зарождению трещин, вызывающих хрупкое усталостное разрушение и износ. Наибольшее влияние никель-медные покрытия оказывают на вязкость разрушения К1С и Кfc. [2]. При одинаковой структуре матрицы наличие на поверхности образцов никельсодержащих покрытий повышает их вязкость разрушения К1С на 5-15%. Никельсодержащие покрытия приводят к существенному изменению физико-химических свойств поверхностных слоев инструментальных сталей. Эти изменения связаны с повышением стойкости изделий к электрохимической и химической коррозиям. Анализ результатов испытания образцов сталей на общую коррозию показывает, что в сероводородсодержащих средах исследуемые стали имеют низкую коррозионную стойкость. Так, скорость коррозии стали Х12МФ даже при температуре сероводородсодержащего раствора 20 оС составила

100 80 концентрация %

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

120

60 40 20 0

0 50 60 10 20 30 40 расстояние от поверхности, мкм

Fe Cu - aрмко-железо Cu- X12МФ

NI - aрмко-железо NI - X12МФ

Рис. 4. Распределение легирующих элементов в никель-медном покрытии. 1100оС, 2 часа

Рис. 5. Образование диффузионного слоя (Х 100)

Рис. 6. Нарастание диффузионных слоев и их соединений в месте стыка деталей (Х 100)

Рис. 7. Окончательное формирование сварного соединения (Х100)


ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ

49

3мм/год. При этом коррозионная стойкость сталей зависит от жесткости условий испытаний и наличия в них легирующих элементов. Скорость коррозии исследуемых сталей возрастает при увеличении давления сероводорода и температуры коррозионной среды. Нанесение никельсодержащих покрытий на стали минимум на порядок снижает скорость коррозии стальных образцов, изготовленных как из конструкционных, так и инструментальной сталей. Например, скорость корроСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ зии стали 20 за счет нанесения на нее никель-медных покрытий снижается 1. Дунин-Барковский И.В., Картас 0,8 мм/год до 0,08 мм/год, а у стали Х12МФ за счет никель-медных покры- шов А.Н. Измерение и анализ шетий скорость коррозии снижается на два порядка с 3 мм/год до 0,03 мм/год. роховатости, волнистости и некруПри этом необходимо отметить, что диффузионные покрытия, получаемые глости поверхности. – М.: Машинона различных сталях, обладают различной коррозионной стойкостью [4]. строение, 1978. – 229 с. Диффузионная металлизация при насыщении поверхностных слоев ста2. Соколов А.Г. Трещиностойкость лей никелем и никель-медью, как уже отмечалось, обеспечивает формиро- поверхностно-упрочненных конствание покрытий, образующих со сталями твердые растворы замещения, что рукционных сплавов: дис. канд. способствует протеканию интенсивной поверхностной диффузии элемен- техн.наук: 05.02.01. – Ленинград, тов покрытия в зазор между соединяемыми деталями (рис. 5.), нарастанию 1982. – 206 с. на этих поверхностях диффузионных слоев (рис. 6.), и, в конечном итоге, их 3. Шатинский В.Ф., Збожная О.М., сращиванию (рис. 7.) [5]. Эти же процессы приводят к выравниванию ми- Максимович Г.Г. Получение диффукронеровностей и залечиванию микротрещин. зионных покрытий в среде легкоДальнейшая взаимная диффузия сварного шва и элементов детали при- плавких металлов. – Киев: Наукова водит к полному вытеснению транспортного расплава и образованию еди- Думка, 1976. – 282 с. ных зерен, т.е. к окончательному формированию сварного шва (рис. 7.) [5]. 4. Соколов А.Г. Артемьев В.П. Повышение эксплуатационных свойств инструмента методами диффузиВЫВОДЫ: онной металлизации. – Ростов-наДону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2006. – 228 с. 1. Диффузионная металлизация из среды легкоплавких жидкометалли5. Соколов А.Г., Иванова Т.И., Курческих растворов обеспечивает образование на поверхности изделий диф- кова О.П., Сивенков А.В. Новый спофузионных покрытий, а также сваривание изделий между собой. соб сварки режущего инструмента 2. С использованием технологии диффузионной металлизации в среде из разнородных материалов с однолегкоплавких жидкометаллических растворов можно получать сварные временным нанесением покрытия. – конструкции, в которых сварного шва не будет существовать вследствие Л.: ЛДНТП, 1989. – 20 с., ил. его рассасывания. 6. Артемьев В.П., Шашерина С.А. 3. Покрытая сварная конструкция имеет однородную по составу и струк- Влияние диффузионной металлитуре поверхность, высокие механические и особые физико-химические зации и термической обработки на свойства. изменение геометрических разме4. Формирующиеся после диффузионной металлизации никелевые и ров и шероховатости образцов из никель-медные покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью, стали Х12М. - Современные техноисключают коррозионное растрескивание изделий в сероводородсодер- логии в машиностроении: сб. статей XI Международной науч.-практ. жащих средах. 5. На процесс диффузионной металлизации и сваривания деталей не конф. – Пенза, 2007. – 317 с. 7. А.с.1505698 СССР, МКИ3 В 23 оказывают влияние конфигурация изделий, наличие в них полостей, тонК1/00. Способ высокотемпературких отверстий и т.п. 6. Процесс нанесения диффузионных покрытий и сварки совмещается с ного диффузионного соединения процессом термической обработки материала изделий, что исключает ко- материалов / А.Г. Соколов, Т.И. Иваробление деталей и обеспечивает изделию заданные прочностные свой- нова, А.В. Сивенков – №4286394/3127; Заявлено 20.07.87; Опублик. ства. 07.09.89, Бюл. № 33. – 2 с.


50

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

Мир сварки 2010 №10

ДЕФЕКТЫ, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ НА РАДИОГРАФИЧЕСКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ ПРИ СЪЕМКЕ СВАРНЫХ ШВОВ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ОБРАБОТКЕ ПЛЕНОК. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ. МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ Специалисты-сварщики должны уметь разбираться в нюансах оценки качества сварных швов по результатам рентгено-гаммаградуирования, чтобы иметь возможность аргументированно оспаривать заключения рентгенологов в случае возникновения разногласий. Редакция предлагает к прочтению статью, которая при отстаивании сварщиком своей правоты может стать ему хорошим помощником. П.В.Терехов, главный технолог компании «Тасма», г. Казань

Радиографические пленки до настоящего времени являются основным детектором ионизирующего излучения при неразрушающем контроле и технической диагностике сварных швов, а также литых изделий в промышленной радиографии. Высокая радиационная чувствительность радиографических пленок позволяет повысить производительность радиографического контроля, увеличить ресурс маломощных импульсных источников излучения, уменьшить напряжение на трубке рентгеновских аппаратов и, как следствие, повысить качество изображения. Радиографические пленки с большей радиационной чувствительностью подвержены большему воздействию человеческих Дефекты Очень маленький контраст, при нормальной плотности почернения

факторов, способствующих образованию дефектов на пленке при ее эксплуатации. При расшифровке дефектоскопического снимка предварительно необходимо убедиться, не были ли сделаны ошибки при съемке и обработке пленки. Важным моментом является выявление дефектов и понятие причин их возникновения, для чего необходимо провести проверку поверхности проявленной пленки в отраженном свете, сравнивая эмульсионные слои с обеих сторон пленки. Изображения на обеих сторонах пленки должны быть идентичны. Дефекты, имеющие место на одной из сторон пленки, это дефекты, возникшие при ее экспонировании и обработке, не имеющие отношения к кон-

Причины их возникновения •излучение слишком жесткое; • передержка экспозиции, компенсируемая укороченным временем проявления; • неправильно приготовленный, старый или неподходящий проявитель для данной пленки; • продолжительное проявление в холодном проявителе;

тролируемой детали. Ниже приведен обзор дефектов и причины их возникновения при эксплуатации радиографических технических пленок. Дефекты, перечисленные в таблице, могут возникнуть и на радиографических технических пленках меньшей радиационной чувствительности (D8, R8, AA400, IX 150, РТ-7Т, РТ-5Д, РТ-К и др.), но в меньшей степени. Знание причин возникновения описанных ниже дефектов и своевременное их предотвращение при эксплуатации радиографических пленок позволяет повысить качество и производительность неразрушающего контроля и технической диагностики сварных швов различных материалов.

Методы предотвращения • уменьшить напряжение на трубке; • сократить экспозицию, увеличить время проявления; • ввести регенератор или заменить проявитель на свежеприготовленный, соответствующий пленке; • выдерживать температурный режим при проявлении пленки; • увеличить время проявления; • ввести регенератор или заменить проявитель на свежеприготовленный, соответствующий пленке; • правильно приготовить проявитель, соответствующий пленке;

Очень маленький контраст, при недостаточной плотности почернения

• малое время проявления; • истощенный проявитель;

Большой контраст (отсутствие полутонов) радиографического изображения

• слишком мягкое излучение; • увеличить напряжение на трубке; • недодержка экспозиции, компенсируемая более длитель- • увеличить экспозицию, уменьшить время проявления; ным проявлением; • неправильно приготовленный, старый или неподходящий • правильно приготовить проявитель, соответствующий пленке; проявитель;

• неправильно приготовленный или неподходящий проявитель;


КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

Оптическая плот- • очень малое время экспонирования; • короткое время проявления; ность почернения очень низкая • истощенный проявитель;

Оптическая плотность почернения очень высокая

• неправильно приготовленный или неподходящий проявитель;

• увеличить экспозицию • увеличить время проявления; • ввести регенератор или заменить проявитель на свежеприготовленный раствор, соответствующий пленке; • правильно приготовить проявитель, соответствующий пленке;

• очень длительное экспонирование; • продолжительное время проявления; • высокая температура проявителя; • неправильно приготовленный или неподходящий проявитель;

• уменьшить экспозицию; • сократить время проявления; • охладить проявитель до нужной температуры; • правильно приготовить проявитель, соответствующий пленке;

Нерезкость сним- • маленькое фокусное расстояние; • источник излучения или обследуемый объект во время ков съемки был смещен; • слишком большое расстояние между объектом и пленкой; • фокусное пятно слишком большое; • неплотный контакт между пленкой и экраном; • неподходящий экран; Серая вуаль (в нескольких местах или по всему снимку)

• неправильное освещение фотолаборатории фонарем неактиничного освещения; • длительное нахождение пленки под фонарем неактиничного освещения; • пленка предварительно подверглась воздействию света, радиоактивного или рентгеновского излучения; • слишком сильное рассеянное излучение; • пленка с истекшим сроком хранения; • нарушение условий хранения пленки; • недодержка пленки, компенсированная более длительным временем проявления; • плохо приготовленный или истощенный проявитель; • воздействие на пленку высоких температур (лежала на солнце, вблизи отопительных приборов и т.п.); • плохо закрытая кассета (вуаль по краям);

Желтая вуаль

Двухцветная, так называемая дихроическая вуаль (желто-зеленая – в отраженном, розовая – в проходящем свете)

51

• увеличить фокусное расстояние; • тщательно зафиксировать источник и объект съемки; • подобрать оптимальное расстояние между объектом и пленкой; • откорректировать фокусное расстояние; • обеспечить плотный контакт между пленкой и экраном; • подобрать соответствующий экран; • проверить светофильтр, лампу и корпус фонаря, при необходимости заменить; • уменьшить интенсивность потока света, перенести источник света, заменить светофильтр; • предотвратить воздействие света, данных видов излучений; • подобрать свинцово-оловянные фольги – экраны; • заменить пленку; • обеспечить условия хранения пленки, согласно инструкции; • увеличить экспозицию, проявлять до требуемого качества изображения; • ввести регенератор или заменить проявитель на свежеприготовленный раствор, соответствующий пленке; • обеспечить условия хранения пленки, согласно инструкции; • обеспечить правильное закрытие кассеты;

• продолжительное проявление в истощенном проявителе; • ввести регенератор, заменить проявитель на свежеприготовленный раствор, соответствующий пленке; • истощенный фиксирующий раствор; • заменить фиксирующий раствор на свежеприготовленный; • непродолжительная промежуточная промывка пленки; • увеличить время промежуточной промывки; • появление вуали по истечении определенного времени - • обеспечить качественное фиксирование и промывку пленка была недостаточно отфиксирована или промыта; пленки; • попадание проявителя в фиксирующий раствор; • непродолжительная промежуточная промывка пленки; • истощенный фиксирующий раствор;

• заменить фиксирующий раствор на свежеприготовленный; • увеличить время промежуточной промывки; • заменить фиксирующий раствор на свежеприготовленный; • слипание пленки друг с другом во время фиксирования; • аккуратное обращение с пленкой, не допускать слипания пленки; • длительное проявление в истощенном проявителе; • ввести регенератор или заменить проявитель на свежеприготовленный, соответствующий пленке; • пленка была частично отфиксирована в истощенном раство- • заменить фиксирующий раствор на свежеприготовленный, ре и находилась под воздействием дневного света до процес- предотвратить воздействие света на не полностью отфикса фиксирования; сированную пленку; • заменить пленку; Облачность (се- • пленка с истекшим сроком хранения; • обеспечить условия хранения пленки, согласно инструкрые оттенки, зер- • нарушение условий хранения пленки; ции; нистая вуаль)


52

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

Белый осадок на поверхности пленки

• использование жесткой воды для приготовления фиксирующего раствора и проявителя;

Мир сварки 2010 №10

• использование для проявителя и фиксирующего раствора обессоленной или дистиллированной воды, вводить умягчители воды; • установить фильтры для воды; • обеспечить тщательную промывку пленки; • заменить проявитель на свежеприготовленный, соответствующий данной пленке;

• промывка пленки в жесткой воде; • недостаточная промывка пленки после проявления; • нерастворимые осадки от проявителя – использование реактивов с истекшим сроком годности или неправильно приготовленного раствора; • круглые маленькие светлые пятна с острыми краями – не- • при отсутствии перемешивающих устройств в баках для Светлые пятна интенсивное встряхивание пленки в первые секунды про- обработки пленки необходимо интенсивно встряхивать, перемещать в объеме раствора рамки с экспонированныявления; ми пленками; • маленькие светлые пятна с темными краями – сушка плен- • подобрать условия сушки; ки при повышенной влажности; • капли фиксирующего раствора попали на сухую пленку; • не допускать попадания фиксирующего раствора на непроявленную и непромытую пленку; • обеспечить равномерное и плавное распределение те• быстрая и неравномерная сушка —попадание капель плых воздушных потоков; воды при сушке на пленку; • аккуратное обращение с пленкой, не допускать склеива• при проявлении пленка склеилась с другой пленкой или со стенкой емкости; ния пленки; • слабое воздействие проявителя вследствие наличия жи- • не допускать возникновения жировых пятен, попадания масла в раствор проявителя; ровых пятен; • заменить на новый экран; • поврежден усиливающий экран; • присутствие пыли между пленкой и экраном во время экс- • не допускать появления инородных тел между пленкой и экраном; понирования; • установить фильтр; • использование недостаточно чистой воды во время промывки; • аккуратное обращение с пленкой, предотвращать меха• механическое воздействие; нические воздействия на пленку; Светлые полосы • механическое воздействие на пленку (нарушение чувстви- • аккуратное обращение с пленкой, предотвращать мехательного слоя при вскрытии упаковки острым предметом); нические воздействия на пленку; • неинтенсивное встряхивание пленки во время проявления; • при отсутствии перемешивающих устройств в баках для обработки пленки необходимо интенсивно встряхивать, перемещать в объеме раствора рамки с экспонированными пленками; • попадание капель фиксирующего раствора или воды пе- • не допускать попадание фиксирующего раствора или каред проявлением на пленку; пель воды на пленку перед проявлением; • необходимо брать пленку за края, избегая возникновеСветлые фигуры • светлые полумесяцы – возникают от заломов, образующихся вследствие неправильного захвата пленки; ния заломов; (очертания) • отпечатки пальцев - пленку брали жирными или загряз- • аккуратное обращение с пленкой чистыми руками; ненными в фиксаже пальцами; • попадание капель проявителя или воды на пленку перед • не допускать попадания проявителя или капель воды на Темные пятна проявлением; пленку перед проявлением; • разряды статического электричества, при малой относи- • выемка пленки из пачки должна производиться плавно, тельной влажности воздуха (даже незначительное трение аккуратно; приводит к зарядке пленки статическим электричеством, • поддерживать необходимую влажность воздуха в помеи если заряд высокий, наступает разряд, который ведет к щении; экспонированию); • аккуратное обращение с пленкой, не допускать механи• механическое воздействие (давление или трение); ческого воздействия на пленку; • эмульсионный слой был поцарапан после экспонирования; • аккуратное обращение с пленкой; Темные полосы • механическое воздействие на пленку (нарушение чувстви- • выемка пленки из пачки должна производиться аккураттельного слоя при вскрытии упаковки острым предметом); но; • пленку недостаточно встряхивали во время проявки; • при отсутствии перемешивающих устройств в баках для обработки пленки необходимо интенсивно встряхивать, перемещать в объеме раствора рамки с экспонированными пленками; • полосообразное попадание проявителя перед обработкой. • не допускать попадания проявителя на пленку; • деформация пленки при эксплуатации, ведущая к наруше- • по возможности не допускать деформации пленки при Темные пятна эксплуатации; (фигуры: темные нию чувствительного слоя; полумесяцы или • разряды статического электричества, при малой относи- • обеспечить требуемую влажность воздуха в помещении; тельной влажности воздуха; «ногтевые» по• отпечатки пальцев - пленку брали влажными пальцами • аккуратное обращение с пленкой; ломы) после экспонирования;

В настоящее время на рынке России присутствует ряд высокочувствительных пленок, применяемых для неразрушающего контроля сварных швов материалов большой толщины, литья, корпусных конструкций. Среди них пленки РТ-1, РТ-1В («Тасма»), HS 800 («Кодак»), F 8 («Агфа»). Особый интерес представляют пленки РТ-1 и РТ-1В, имеющие радиационную чувствительность без экранов не менее 25 и 35 обратных рентген соответственно, в то время как пленки HS 800 и F 8 уступают по этому показателю. Также эти пленки имеют больший по сравнению с аналогами нанос серебра, что влияет на отношение сигнал/шум (градиент/гранулярность). Чем больше нанос серебра (т.е. отношение сигнал/шум выше), тем лучше качество изображения на пленке.


ВОПРОС — ОТВЕТ

53

Вопрос: При изготовлении каркасов из арматурной стали на строительном объекте в каких случаях в зависимости от марки и диаметра арматуры разрешена ручная дуговая сварка, в каких – точечная сварка?

Отвечает заместитель главного редактор журнала «Мир сварки», Заслуженный сварщик России Артур Кляровский. При изготовлении каркасов из арматурной стали на строительных объектах: 1. Ручная дуговая сварка крестообразых соединений прихватками (тип соединения К3-Рр) разрешена длякласса арматуры А 240 (А-1) – 10-40 мм А 300 (А-2) – Ст5ПС – 10-18 мм Ст 5СП – 10-28 мм 10 ГТ – 10-32 мм А 400 (А-III) – 25Г2С – 10-28 мм, Ат500С (Ат-IIIC) – Ст5С; Ст5СП – 10 – 32 мм (Ат-IVК) – 08Г2С; 10ТС2 – 10-32 мм Ат600С (Ат-IVС) – 25Г2С; 28С; 27С – 10-32 мм Ат 800 (Ат-V) – 20ГС – 10-32 мм етПри этом эти соединения являются нерасчетными и должны обеспечивать конструктивныее размеры изделий и их транспортабельностьь вплоть до бетонирования. 2. Точечная контактная сварка крестообразных соединений 2-х стержней (тип соединения К1-Кт) допускается для класса арматуры: Вр-1 – 35- мм Вр-600 – 4-6 мм А 240 (А-I) – 5,5-40 мм А 300 (А-II) – 10-40 мм А 400 (А-III) – 6-40 мм Ат500С (Ат-IIIС) – 6-32 мм Примечания: 1.В скобках приведены обозначения ачения классов арматурных сталей по ранее действующим нормативным документам. Более подробную информацию о сварке арматуры можно найти в ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций» и в РТМ393-94 «Технология заводской и монтажной сварки соединений арматуры и закладных изделий».


56

сварочное оборудование

Мир сварки 2010 №15


ПОДГОТОВКА КАДРОВ

55

ВОЗМОЖНОСТИ И РЕАЛЬНОСТЬ СОЦИАЛЬНОГО ПАРТНЕРСТВА

Брязгин Ю.А. (зам. директора отделения информационных технологий ФГОУ СПО «Петровский колледж»)

Сегодня социальное партнерство превратилось в действенный фактор социально-экономического развития. Его принципы и механизмы получили распространение в различных сферах, в том числе и в профессиональном образовании, особенно при подготовке специалистов технических специальностей. Развитие системы социального партнерства включено в число приоритетных направлений стратегического плана ФГОУ СПО «Петровский колледж». Неоценимый вклад в формирование многолетних партнерских отношений вносят такие предприятия и организации Санкт – Петербурга, как ООО « Лазертех» Северо-Западный региональный лазерный центр, ЗАО «Трест Севзапэнергомонт��ж», Альянс сварщиков, ООО «УПЦ «Специалист», научнопроизводственная фирма ЗАО ИТС, ООО «Квадрат СГ». Стратегия развития промышленности, разработка и использование быстроменяющихся техники и технологии производства выявили необходимость предъявления все более высоких требований к уровню образования выпускников, их квалификации, профессиональным умениям и навыкам. Поэтому основной задачей партнерства является создание условий для качественной профессиональной подготовки специалиста. Сотрудничество с предприятиями позволяет организовать профессиональную подготовку будущего специалиста более эффективно, благодаря тому, что работодатели пре-

доставляют возможность проведения стажировок (практика по профилю специальности, преддипломная практика) студентов в реальных условиях предприятия на современном оборудовании. Это значит, что студенты учатся думать вместе с остальными, чтобы уметь работать самостоятельно, замечать ответственность каждого в процессах, охватывающих всё предприятие, приспосабливаться к коллегам и начальству, укреплять свое положение на предприятии, оценивать свои профессиональные возможности. Проверив свои теоретические знания и практические умения, приобретая опыт работы по осваиваемой специальности, впитав « производственную культуру», студенты готовятся к самостоятельной профессиональной деятельности и тем самым повышают свои шансы на рынке труда. В то же время работодатель, обеспечивающий места стажировок, имеет возможность испытать потенциальных работников в условиях своего производства и получить высококвалифицированного специалиста, который может начать работу сразу же по завершению обучения. При подобном подходе к подготовке специалиста появляется двухсторонняя ответственность как у образовательного учреждения, так и у работодателя. Налаживание отношений социального партнерства способствует возникновению новых форм сотрудничества с работодателями, службой занятости, Ассоциациями промышленников, представителями ВУЗов.

Основными направлениями участия социальных партнеров в профессиональном образовании стали: подготовка, переподготовка и повышение квалификации кадров по заказу предприятий, Целевая контрактная подготовка (ЗАО «Трест Севзапэнергомонтаж»), предоставление рабочих мест студентам для прохождения технологической и преддипломной практик, практическая ориентированность дипломных проектов, подготовленных по темам, заявленным работодателями как значимые, участие работодателей в итоговой государственной аттестации выпускников, участие в работе жюри конкурсов профессионального мастерства и Всероссийских Олимпиад, помощь в развитии материально-технической базы, предоставление возможности участия в профессиональных выставках, конференциях, круглых столах. Тем самым наше образовательное учреждение становится конкурентоспособным на рынке образовательных услуг, обеспечивая качественную подготовку кадров в соответствии с потребностями предприятий и в конечном результате – обеспечивает выпускникам широкие возможности для трудоустройства. И сегодня мы с уверенностью можем говорить, что выпускники ФГОУ СПО «Петровский колледж» получают престижную техническую специальность и являются востребованными на промышленных предприятиях Санкт-Петербурга.


56

КАФЕДРА СВАРКИ

Мир сварки 2010 №10

СПбГПУ, «ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ» СВАРКА И ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (Со статьи об истории и современности кафедры «Теория и технология сварки» - одной из первых в стране кафедр, на которой готовились специалисты и исследовалась сварка – мы начинаем серию материалов о наиболее авторитетных кафедрах сварки в стране). Не успел еще Санкт- ИСТОРИЯ В ЛИЦАХ

Петербургский государственный политехнический университет прийти в себя после празднования собственного стодесятилетия, как наступил еще один стодесятилетний юбилей. На этот раз – Николая Оскаровича Окерблома, первого руководителя кафедры сварки того же СПбГПУ.

На разных этапах становления кафедры в качестве преподавателей работало много видных специалистов сварочного производства. В 30-х годах сотрудником кафедры был профессор В. П. Вологдин, впервые в СССР применивший сварку в судостроении. Также в 30-х годах крупными специалистами в области сварочного оборудования явСварка — хоть и не была отдель- лялись проф. А. А. Алексеев и доным предметом — изучалась студен- цент Ю. П. Петрунькин, написавшие тами СПбГПУ с начала прошлого века. первые в стране книги по контактной Выход в 1929 году постановления Со- сварке и сварочным источникам пивета Труда и Обороны о развитии сва- тания. Наибольшую роль в становлении рочного дела в СССР выявил необходимость активного распространения сварочной специальности в нового технологического процесса, ЛПИ сыграл Н. О. Окерблом, для чего требовались молодые и та- основавший главное научное лантливые специалисты. Уже в 1934 направление кафедры – «Сварные году в составе института (тогда назы- конструкции». Уже в тридцатые вавшегося Ленинградский индустри- годы им были выпущены первые альный институт) числился электро- книги по проектированию сварных сварочный факультет. Об истории се- конструкций. В них изложены годняшней кафедры можно говорить, логические алгоритмы решения начиная с 1937 всех основных года: кафедра задач по оценке тогда носила на- Значимость достижения определя- напряженного звание «Обору- ется рецензией англичан: «Как рус- с о с т о я н и я , дование и тех- ские могли до этого додуматься?» т о ч н о с т и нология сваизготовления и рочного произконструктивной водства», а руководил ею профес- прочности сварных конструкций и их сор, д.т.н. Николай Оскарович узлов. Разрабатывая свои идеи, уже Окерблом. Кафедра выпускала ин- в 50-х Окерблом вместе с учениками женеров на дневном, заочном и ве- создает теорию расчета сварочных чернем отделениях, были организо- напряжений и деформаций, в ваны аспирантура и докторантура. которую не входит ни одного

Н. О. Окерблом, д.т.н., проф., заслуженный деятель науки и техники (зав. кафедрой 1937 – 1965 гг.)

Г. Л. Петров, д.т.н., проф. (зав. кафедрой 1965 – 1982 гг.)

К. А. Кочергин, д.т.н., проф.


КАФЕДРА СВАРКИ

эмпирического параметра. Значимость достижения определяется рецензией англичан: «Как русские могли до этого додуматься?». Последующая работа была посвящена разработке математического описания и созданию расчетных методов определения различных аспектов влияния сварочной технологии на напряженное состояние сварных конструкций, их форму, химический состав и механические свойства сварных соединений. На основании этих разработок был сформулирован принцип «конструктивно-технологического проектирования», позволяющий одновременно создавать оптимальный проект конструкции с оптимальным техпроцессом ее изготовления. Металлургические процессы при всех видах сварки определяют заданный комплекс свойств сварного соединения. Сотрудники кафедры занимались исследованиями металлургических процессов при сварке, начиная с тридцатых годов. Георгий Львович Петров еще в 1940 году на основании общих положений физической химии и имеющегося в науке и технике опыта разработал и исследовал различные стадии взаимодействия материала электродного стержня с покрытием при ручной дуговой сварке. Результатом деятельности ученого стало возникновение целой научной школы, которую можно назвать «Металлургия сварочных процессов». Но его научные интересы были чрезвычайно широки и охватывали теорию сварочных процессов жидкой и твердой фазы, сварочные материалы, поведение водорода в металле, неоднородность в сварных соединениях, проектирование технологии изготовления работоспособных сварных конструкций. Петров и сегодня известен своими работами в области металлургии и металловедения. Он является основным автором действующего учебника для вузов. В 60-е годы в промышленности начали развиваться специализированные методы сварки, использующие для нагрева металла новые методы: электронный луч, сжатая дуга, позже – лазерный луч. На кафедре это направление получило развитие с приходом к.т.н. (а сегодня – д.т.н., профессора и заслуженного деятеля науки РФ) Всеволода Владимировича Башенко. Подробные и многолетние исследования электроннолучевой технологии позволили быстро освоить и другие лучевые методы: лазерную, плазменную технологии, выявить наиболее рациональные методы их применения, принципы создания оборудования. Развитие изучения лазерных технологий, применения их в промышленности позволили организовать новую кафедру «Лазерная технология». Продолжая развивать научное направление «Сварные конструкции», созданное Н.О. Окербломом, в 60-70 года профессора О. А. Бакши и Р. З. Шрон создали теорию «мягких» прослоек, позволившую анализировать точность существенно механически неоднородных сварных соединений. Профессор Петров создал теорию расчета химической неоднородности сварных соединений. Профессор Д. И. Навроцкий разработал методы расчета сварных соединений на усталость, учитывающие реальную форму сварных швов; профессор В. Н. Земзин – методы оценки работоспособности химически и механически неоднородных сварных соединений при их эксплуатации в области высоких температур; профессор Л. А. Копельман – теорию хрупкого разрушения сварных конструкций при низком уровне напряжения. В девяностые годы толчок работам во всех направлениях конструктивнотехнологического проектирования дала вычислительная техника. В численной постановке стали разрешимы многие задачи, которые ранее были доступны только для качественных теоретических исследований. Ведущим специали-

57

Л. А. Копельман, д.т.н., проф.

В. В. Башенко, д.т.н., проф, заслуженный деятель науки РФ (зав. кафедрой 1982 – 1999 гг.)

В. П. Демянцевич, д.т.н., проф.

Н. А. Соснин, д.т.н., проф. (зав. кафедрой 1999 – 2004 гг.)


58

КАФЕДРА СВАРКИ

Мир сварки 2010 №10

стом в этом направлении является профессор Виктор Акимович Кархин, создавший математические алгоритмы и программное обеспечение для решения основных задач по кинетике развития сварочных деформаций и напряжений при сварке. Им разработаны численные решения для анализа перераспределения водорода при сварке, анализа концентрации напряжений при различных формах сварных соединений и многое другое.

НА КОНЕ Территориальная принадлежность университета и его тесная связь с историей города накладывает определенные обязательства на сотрудников. В 1976 году на адрес университета пришло письмо. По просьбе Ленгорисполкома, были составлены комиссии ученых-металлургов Политехнического института, куда входили и работники кафедры сварки. Работа комиссий требовалась для обследования бронзовых скульптур Петра I («Медный всадник»), Николая I, скульптур на кровле Исаакиевского собора, а также фигур на стенах Малого Эрмитажа, выполненных из цинковых сплавов. Коренные петербуржцы помнят, как однажды утром Медный всадник оказался отгорожен от прохожих лесами и к нему был приставлен милиционер. В это время у ног скульптуры, на спине коня и даже внутри него обосновались сотрудники кафедры сварки СПбГТУ (Кто не знает, памятник внутри пуст. На крупе коня над хвостом расположен люк, благодаря которому можно проникнуть внутрь. Опытным путем установлено, что в тело коня свободно помещается три профессора специалиста по сварке одновременно). В скульптурах Петра и Николая наибольшие дефекты комиссией были выявлены в ногах коней. С течением времени и под действием сильного ветра в бронзовом покрытии образовались трещины, наиболее глубокие из которых достигали 20-2 20-25 мм. При этом интересно, что стальные стержни, служащие опорой для скульптуры и встроенные в ноги и хвост коня коня, не были подвержены деформации. Причина тому кроет кроется в технологии их производства: во время изготовления памятника металл выплавлялся на древесном угле. Обследованием выпол выполненных из металла скульптур кафедра занималась занима не единожды. Одна из последних работ в этом направлении – защита от коррозии ску скульптур на Аничковом мосту в 2001 году и Ал Александрийском столпе – в 2003 году. Комиссия под руководством профессора кафедры д.т.н. В.С. Клубникина разработала и применила технологию п л а з м е н н о г о напыления медного сплава, сохранив тем самым памятники.

А. М. Левченко, доцент, к.т.н.

В. А. Кархин, д.т.н., проф.

В. А. Лопота, проф., член-кор. РАН (зав. кафедрой с 2004 года)

Г. А. Туричин, д.т.н., проф.


КАФЕДРА СВАРКИ

АТТЕСТАЦИОННЫЙ ЦЕНТР В совсем недавний период отечественной истории, когда складывалось впечатление, что наука в стране не нужна никому, кроме самих ученых, сотрудники кафедры упорно искали возможности и средства для продолжения своей деятельности. Известно, что сварщиков нужно не только обучать, но и контролировать уровень их знаний, проводя независимую аттестацию. Национальный аттестационный комитет по сварочному производству России и Госгортехнадзор поручили кафедре организовать эту работу в своем регионе. Вскоре сотрудниками кафедры был организован и межотраслевой аттестационный центр, головной в Северо-Западном регионе. (Президент совета центра В.В. Башенко, генеральный директор А. М. Левченко) Коллектив кафедры занимается как проведением аттестации всех четырех уровней квалификации, так и обеспечением аттестуемых методической информацией.

59

СЕГОДНЯ Общее развитие сварки – конструктивно-технологическое проектирование – интенсивно разрабатывается в следующих научных направлениях кафедры: сварные конструкции, металлургия сварочных процессов, сварка высоконцентрированными источниками и плазменные технологии. Каждое из них сложилось в научную школу и охватывает научные коллективы целого ряда организаций. Более подробная оценка современной деятельности кафедры отражена в представленном ниже вопроснике. Ответы на вопросы, единые для всех кафедр, о которых мы будем писать, помогут читателям составить собственное мнение о современном уровне высшего инженерного образования.

Вопросник: альности и получают документ, по которому они имеют право 1. Прием по специальности на первый курс: работать сварщиками 2-3 разрядов. Бюджет – 12 мест, коммерческие – 3-5 мест. 8. Количество аспирантов на текущий момент: Сравни: до перестройки 50 студентов на дневном и 75 на 6 человек (Сравни: до перестройки – 27) вечернем. 9. Специфика научно-исследовательской деятельно2. Преподавательский состав кафедры: сти кафедры: Профессора: Лопота В. А., Баранов Г. А., Туричин Г. А., Сенразработка материалов и технологий сварочного произчик К. Ю., Башенко В.В., Соснин Н.А., Кархин В.А., Копельман водства: сварочные материалы для судостроения; технологиЛ.А., Шарапов М. Г. ческие процессы электронно-лучевой сварки, лазерной обраДоценты: Цыбульский И.А., Григорьев Б. Л., Левченко А. М., ботки. Федотов Б. В., Тополянский П. А. Ермаков С. А. 10. Участие в конференциях: внутриуниверситетские, Ассистенты: Земляков Е. В., Григорьев А. М., Матюшин И. В., региональные, международные: Соловьев В. В., Валдайцева Е. А., Карасева С.М., Хомич П.Н. «Лучевые технологии и применение лазеров», «Электротех3. Дисциплины раздела ОПД.В - общепрофессиональ- ника и электроника», «Инновационные технологии в сварке», ные дисциплины, вузовский раздел: конференция НИР студентов. «Перспективные технологии обработки материала», 11. Есть ли при кафедре совет по защите докторских и «Теория сварочных процессов», кандидатских наук? «Металлургические основы сварки», Есть. Совет при вузе, объединяет 4 специальности. «Сварочные деформации и напряжения», 12. Количество докторских диссертаций, защищенных «Теория прочности сварных и паяных конструкций», сотрудниками кафедры: 12. «Основы теплопередачи при сварке и пайке», 13. Внедрения (вклад в развитие сварочного произ«Электросварочное оборудование». водства). 4. Места проведения производственной практики: Разработаны специальные электроды ЛПИ-1, ЛПИ-2; заводы металлургические, машиностроительные, судостротехнологии для сварки различных изделий: гребные винты ительные, предприятия электроники. подводных лодок, двигатели ориентации и специальные дат5. Оснащенность кафедры новым оборудованием: чики давления космических аппаратов; Кафедра имеет необходимое количество ПК, технологитехнология плазменной резки при хирургических операцического оборудования (аппараты для разных видов дуговой ях; сварки, лазерное оборудование и др.) под руководством профессора Клубникина В.С. проведена 6. Число студентов, обучающихся по договору с пред- защита скульптур на АМ и АС с помощью плазменного напыприятием: 5 человек. ления медного сплава. 7. Возможность получения студентами рабочей спе14. Процент выпускников, работающих по специальноциальности. сти: 62% Студенты пятого курса проходят обучение рабочей специ-


60

ИСТОРИЯ

Мир сварки 2010 №10

К 110–летию Н.О. Окерблома редакция предлагает текст, ознакомиться с которым будет интересное только специалисту-сварщику, но и самому широкому кругу читателей.

НИКОЛАЙ ОСКАРОВИЧ

ОКЕРБЛОМ Профессор Л. А. Копельман

В предлагаемом очерке отражены личные воспоминания о выдающемся ученом, основателе и руководителе Ленинградской школы инженеров-сварщиков Н. О. Окербломе, у которого автор учился, и которого называет Учителем в смысле, придаваемом этом слову в странах Востока.

История знакомства Я знал Николая Оскаровича Окерблома (далее Н.О. - его так часто называли на кафедре, а аспиранты и лаборанты кафедры звали его «Папа Окер») только 13 последних лет его жизни - с 1951 по 1964 год. В эти годы я был его студентом, аспирантом, младшим и старшим научным сотрудником. В 1951 году я с отличием окончил техникум и получил возможность без экзаменов поступить в любой вуз. Но Горный институт в приеме мне отказал (как сыну «врага народа»). Шепотом мне было сказано, что можно поступать только в ЛПИ, так как «там с этим свободнее». Встал вопрос о выборе профессии. Обратился к своим родственникам. Они сказали: «Не важно, чему учиться, важно - у кого учиться!» Я поспрашивал на этот предмет людей в ЛПИ. Пришел к заключению: нужно идти либо к Лурье на физикомеханический факультет, либо к Н.О., на сварку. На физмех меня не пустили. Так я стал студентом у Н.О. Меня сразу поразила рабочая атмосфера на кафе-

дре. Преподаватели, включая Н.О., вели себя со студентами, как родственники. Никакого стремления быть начальством. Никакого стремления показать, что они умнее! Всегда только искреннее желание помочь молодому сотоварищу. Такую же атмосферу поддерживал в деканате заместитель декана Иван Николаевич Бондин, который одновременно работал на кафедре у Н. О. преподавателем. Деканат для нас был, как дом родной! Н.О. всячески поощрял работу сотрудников по их собственной инициативе. Каждый преподаватель, каждый аспирант после первого года обучения должен был работать по хоздоговору в промышленности. Всячески поддерживалось, если он заключает этот договор самостоятельно, по предложенной им самим тематике. Н.О. не боялся «мелкотемья», с которым в то время боролся ректорат и министерство. Наверное, боролись только потому, что ЭВМ еще не было, и высоким чиновникам трудно было показывать, что они руководят всеми этими работами. Н.О. всегда считал, что каждый предмет, излагаемый студентам, должен быть подкреплен своей тематикой научных исследований. В то время на многих соседних кафедрах царствовал «неспозавестит» по Паркинсону, когда неспособность и зависть начальника достигают такой критической концентрации, что происходит «химическая реакция». Если такой начальник - человек «третьего сорта», то он оставляет среди своих подчиненных только людей «четвертого сорта». Н.О. был общепризнанным главой ленинградских сварщиков. При Доме научной и технической пропаганды он организовал ежегодные «Итоговые сессии», на которых молодые исследователи могли доложить результаты своих работ. Из Москвы на эти сессии приезжал Н. Н. Рыкалин. Приезжали и другие известные ученые Киева и Москвы. Они внимательно слушали каждый доклад и делали записи.


ИСТОРИЯ

Мне, как аспиранту, слишком «умному» смолоду, в подавляющей массе доклады казались скучными и бесцветными. Я спросил Н.О., для чего ему нужны эти сессии. Он ответил: «А как же мы иначе узнаем о молодых талантах, о тех, с кем можно и нужно работать?» Однако истинное наслаждение всем участникам сессии доставляли заключительные выступления Рыкалина и Н.О., в которых они, перебирая свои записи, кратко и четко формулировали все то, что было в докладах действительно интересным и новым. Они умели и любили находить в докладах драгоценные зерна, о которых автор часто не догадывался! Возможно, только поэтому сессии были так многолюдны.

Логика Н.О.

61

ние ее годы) впервые в СССР был заложен военный корабль, с корпусом из новой стали повышенной прочности. Корпус сварили обычными руднокислыми электродами по обычной технологии. Когда он был готов, обнаружились многочисленные трещины в швах. Корпус не годен. В МВД посчитали причиной трещин диверсию. Всех крупных специалистов, имеющих отношение к этому, вызвали в Москву на ковер к Сталину. Надежда вернуться домой для них была весьма призрачна. На встрече с вождем все тряслись от страха, не зная причин трещин, не могли ничего связно сказать. Положение спас Н.О. одной фразой: «Новая более прочная сталь требует разработки новой технологии ее сварки». Сталин согласился или поверил. Но всех отпустил. Трещины были связаны с водородом в сварных швах. Позже в судостроении появились электроды УОНИ-13, которые позволили решить эту проблему. И уже намного позже ученые выяснили, что успех получен только потому, что эти электроды оказались низководородными. 2. Александров, председатель Ленинградского Совонархоза, в речи на похоронах Н.О. сказал: «Когда на совещаниях Технического Совета Совнархоза присутствовал Н. О., решения принимать было так легко!». На одном из этих совещаний Н.О. получил фатальный инсульт, после которого уже не приходил в сознание.

H. О. был, безусловно, самым сильным логиком из людей, встретившихся в моей жизни. Вот несколько примеров. I. Помню свою первую пробную аспирантскую лекцию для студентов по теории прочности. Мне была задана тема. Я к ней долго готовился, читая статьи в журналах. В аудитории долго и путано излагал что-то. Студенты слушали внимательно, силясь понять. Но я чувствовал: ничего у них не выходит. Н.О. сидел и молчал. Когда я закончил, Н.О. встал и за 5 минут четко сформулировал все то, что я силился высказать почти за два часа. Требования к высшему образованию II. На одном из заседаний кафедры сварки ЛПИ обсужВ 2000 году на мемориальной конференции в СПбГТУ далась работа аспиранта Константина Алексеевича Кочергина (доцента кафедры) в области контактной свар- дочь Н.О. Мариана Николаевна рассказала, что, когда она ки. С результатами ее категорически был не согласен про- поступала в институт в Томске, Н.О., осваивая тонкости фессор Алексеев Алексей Алексеевич, бывший проректор выращивания капусты на своем огороде, ей говорил: «Только человек, не окончивший вуз, становится специЛПИ, бывший заведующий расформированной кафедры электросварочного оборудования. Алексеев утверждал, алистом. Высшее образование должно быть таким, чтобы человек, его получивший, умел бы справитьчто таких результатов не может быть потому, что это- «Только человек, не окончивший вуз, ся с любой работой». го не может быть никогда. становится специалистом. Высшее об- Я уверен, что если высшее образование Видна была ревность Алек- разование должно быть таким, что- не направлено исключительно на развитие у сеева к молодому Кочерги- бы человек, его получивший, умел бы студентов логики решения практических инженерных задач, оно не может быть таким, о ну, готовящему докторскую справиться с любой работой». каком говорил Н.О. своей дочери на огородиссертацию. Ожесточенный спор, переходящий на крик, продолжался минут 10. де в 1943 году! Н.О. молча слушал и, наконец, спросил: «Алексей Алексеевич, признаете ли Вы, что методика исследований у Стиль изложения лекций аспиранта нова?». «Да, признаю» - нехотя ответил АлекКогда я аспирантом начинал читать студентам пробные сеев. «Почему же вы не признаете, что с новой методикой лекции, Н.О. говорил мне: могут быть получены новые результаты?». Алексеев мол«Излагать материал нужно спокойно и так, чтобы стучал. денты были в состоянии, близком ко сну. Не следует деСпор исчерпан. Н.О. переходит к обсуждению следую- лать резких движений». щего вопроса. На первый взгляд, эта рекомендация глупа. Что же хоIII. Н.О. мне рассказывал, что сразу же после Великой рошего в том, что студенты почти спят?! Значит, лекция Отечественной войны (а, может быть, это было в послед- им скучна!


62

ИСТОРИЯ

Но я не слышал, чтобы кто-нибудь назвал бы лекцию Н.О. скучной. Интуитивно и на собственном опыте я понял верность этой рекомендации Н.О.. Я пользовался ею в своей работе. Но только, когда мне уже было за пятьдесят лет, и когда я стал доктором и профессором, тогда я после этого осознал, что окружающий меня материальный Мир неизмеримо сложнее, чем я о нем думал раньше. Только тогда я понял, что мне снова нужно идти учиться, и не в школу, а в детский сад! Только после этого, мне кажется, что я могу выразить словами смысл этой рекомендации Н.О. Студентов на лекции нужно погрузить в состояние, близкое к медитации. Нужно добиться, чтобы ни одна не связанная с лекцией мысль не могла проникнуть в их сознание во время лекции. Нужно убрать всякую турбулентность из пространства аудитории, выгладить и очистить его. Именно такое состояние студенческой аудитории наблюдается как состояние, близкое ко сну. Только в этом состоянии студенты способны воспринимать не только слова, но и мысли лектора. Только в этом состоянии лекция для слушателя становится объемной, многомерной. Записывать-то студенты должны не слова, а мысли! Записывать только своими, личными словами. Это же положение распространяется и на процесс чтения научных статей. Думаю, что без воздействия лекций Н.О. я никогда бы не научился читать текст научных статей между строк, где спрятано основное содержание любого хорошего первоисточника. Где видно, о чем думал автор, работая над статьей.

Учителя Н.О. После всего сказанного выше у меня, естественно, появился вопрос, откуда появился этот человек, научивший меня столь многому. Я обратился к архиву Политехнического института и из личного дела Н.О. установил следующее.

Детство Н.О. получил прекрасное воспитание и образование. Он родился в семье «кассира-инкассатора государственных учреждений». По анкете отец был «финляндского происхождения». Но фамилия Окерблом – шведская. И родственники Н.О. говорят, что отец его – швед по национальности, живший в Финляндии до приезда в Петербург. До революции финны славились честностью. Там раньше за воровство отрубали правую руку, которая воровала. Безукоризненная честность финских молочниц из окрестных деревень, которые разносили молоко по квартирам ленинградцев вплоть до финской войны, была известна

Мир сварки 2010 №10

всем жителям города. Эту наследственную честность простых крестьянок не смогла испортить советская власть в течение 23 лет! Думаю, что профессия отца только усилила это качество у Н.О.. Вспоминаю по этому поводу семейный анекдот. Мои родители до революции жили в Эстонии. Как-то приехала к ним из Финляндии пожилая родственница. В воскресенье она пошла с их хутора в новых туфлях в церковь. До церкви было несколько километров по проселку. Новые туфли натерли ноги. Она сняла туфли, положила их на обочину дороги. Положила на туфли прутик и спокойно босиком пошла дальше. Возвращается из церкви - нет ее новых туфель на обочине дороги. Приходит домой и плачет: «Ну, как же так можно! Я ведь даже прутик на них положила!». Уже в то время в Эстонии эта история была очень смешной. Может быть, поэтому Н.О. попал в очень смешную, по мнению окружающих, историю, о которой рассказывал Алексей Семенович Тумарев, декан металлургического факультета ЛПИ. В 1942 году, когда сотрудники факультета ехали в Томск, в эвакуацию, на одной из железнодорожных станций Н.О. было поручено разливать суп. Ему было сказано, что каждому полагается по одной поварешке супа. Когда Н.О. кончил разливать, оказалось, что для него супа уже нет. Всем это было смешно. Профессор Г.Л. Петров рассказывал, что в то время ОРС (Общество Рабочего Снабжения) повсеместно расшифровывалось тремя фразами: 1.«Обеспечь Раньше Себя!» 2.«Обеспечь Родственников Своих!» 3.«Остальное Раздай Сослуживцам!».

Гимназия К 1918 году, когда не все еще развалилось, Н.О. успел закончить реальное отделение одной из двух самых престижных гимназий Петербурга – училище при лютеранской церкви св. Анны. Мои родственники с великим почтением называли его «Аниеншуле». Это старейшее училище было создано самыми просвещенными иностранцами столицы для своих детей. Преподавание – на немецком языке. Давалось очень приличное знание французского языка. Моя мать, которая кончила далеко не такую престижную гимназию в Эстонии, до самой смерти могла читать немецкие и французские романы. Английский язык Н.О. выучил самостоятельно к 1933 году. Знание трех главных в науке языков открыло перед Н.О. большие возможности. Его книги пестрят ссылками на иностранную литературу. Думаю, что именно в Аниеншуле, помимо получения добротных знаний по естественным наукам, Н.О. закрепил навык к свободе мысли, навык к проверке своих мыслей


ИСТОРИЯ

и действий на точность, навык к личной ответственности за них.

Вуз С инженерным образованием Н.О. тоже повезло. Хотя, как считать? Махатмы Востока утверждают, что каждому человеку, если ему действительно и осознанно это нужно, всегда дается достойный учитель. Трудности у них возникают только из-за нечувствительности многих людей к этому. В 1918 году Н.О. поступил в петроградский Политехнический институт на инженерно-строительный факультет. Там с 1914 г. преподавал известный профессормостостроитель Георгий Петрович Передерий. Мне Н.О. с гордостью называл его своим Учителем. К началу XX века крупнейшими авторитетами было точно установлено, что в мостостроении уже все, что необходимо, изобретено и выдумано. Появились сторонники того, чтобы предмет по проектированию мостов назвать «Мостоведение». В соответствии с этой традицией прототип нового моста (материал, конструкцию) выбирал из числа уже построенных мостов только главный «Мостовед». Поэтому считалось, что молодого инженера следует обучать лишь стандартным методам привязки этого прототипа к конкретной местности и нагрузкам. Г.П. Передерий восстал против этой традиции. Студенту, который приступил к изучению курса «Мосты» у Передерия, сразу же выдавали задание на проект, содержащее только параметры русла реки и ее течения, параметры ледохода, ветра, температуры, полезные нагрузки на мост. Изучая курс, студент должен был сам предложить несколько возможных вариантов этого моста (разные схемы, разные материалы). Он должен был самостоятельно сопоставить полученные варианты, выбрать из них оптимальный вариант. При завершении курса «Мосты» студент должен был довести работу до эскизного проекта. Такой подход очень не понравился «Мостоведам», и Ученый Совет петроградского института путей сообщения в 1914 году уволил профессора Г.П. Передерия. Передерий тут же был принят профессором в Политехнический институт к князю Гагарину. Только в 1918 году под давлением студентов Передерий был снова приглашен на работу в институт инженеров путей сообщений (позднее - ЛИИЖТ), где он осуществил свою систему воспитания инженеров-мостостроителей. Но он не прекратил преподавание в Политехническом институте. Г.П. Передерий утверждал: «Творческая способность есть самая дорогая способность человека Ей он обязан всей техникой, наукой, куль-

63

турой, современное состояние которых дает лишь слабый намек на то, что будет в недалеком будущем. Этой способностью природа наделяет людей в разной степени, но никого не лишает. Правильно поставленное преподавание сильно развивает эту способность. Неправильное преподавание может ее угасить, погубить великие возможности». «Задачи правильного преподавания: 1) Дать студенту необходимый набор знаний и навыков для дальнейшей работы. 2) Развить творческие способности студентов, поощряя их попытки оригинальных решений, помогая приводить их замыслы к правильному оформлению. 3) Приучить студентов по всем крупным и мелким вопросам становиться на путь научного исследования» Все это я перечисляю потому, что эти установки проф. Передерия стали позднее характерными для научной школы ленинградских сварщиков, созданной Н.О., и для всей его инженерной деятельности. Передерий был инициатором внедрения железобетона и сварки в мостостроение. В начале 1930 годов он был руководителем всех проектных, сборочно-сварочных и монтажных работ по сооружению первого сварного моста СССР – моста Лейтенанта Шмидта через Неву в Ленинграде.

Заповеди Н. О. Ниже я попытаюсь перечислить некоторые мысли высказывания, которые я воспринял, как заповеди школы Передери – Н.О. и которым стараюсь по мере сил следовать в жизни.

Инженер «Не думайте, что инженер умнее техника или рабочего. Не думайте, что инженер знает больше, чем знают они. Эти квалификации отличаются только способом восприятия окружающего. Рабочий воспринимает Мир на уровне конкретных вещей, работ и операций. Техник – через призму элементарной математики. Инженер должен воспринимать Мир через призму высшей математики». «Форма представления результатов инженерного труда – это проект. Только дипломным проектом с обязательным экономическим обоснованием нужно завершать обучение инженера». «Инженер обязан доводить свою мысль до числа. Проект обязательно должен заканчиваться числами, которые показывают насколько прочнее, долговечнее, экономически эффективнее предлагаемое решение по сравнению со всеми другими возможными решениями».

Продолжение в следующем номере


64

ОХРАНА ТРУДА

Мир сварки 2010 №10

ПОЖАР НА ПОДЛОДКЕ Чубуков А.С. В 1978 году в одном из отсеков подводной лодки, стоявшей у пирса завода «Звездочка» в Северодвинске, произошел пожар, причину которого долго не удавалось установить. В комиссию по расследованию причин пожара были привлечены ведущие специалисты отраслевых институтов и, конечно, соответствующие органы. Одним из членов комиссии, старшим научным сотрудником ФГУПЦНИИ ТС (ныне ОАО «ЦТСС») Чубуковым А.С., была выдвинута гипотеза о «сварочной» причине возникновения пожара. Обследование подволочной (потолочной) части отсека (представляло собой полотно из углеродистой стали толщиной 4 мм, к которому с верхней стороны угловым швом ручной дуговой сваркой приваривались ребра жесткости – угольники высотой 40-50 мм, предназначенные для крепления ящиков с инструментом и др.) показало следующее. Во-первых, при сварке была завышена величина катетов сварных швов до 8 мм вместо предусмотренных чертежами 3-5 мм, что, 2 по-видимому, явилось следствием завышения режимов сварки. Во-вторых, угловые швы были смещены на нижнюю поверхность сварного соединения, что привело (вместе с завышенными режимами) к сквозному проплавлению (не «прожогу»)полотна (рис.1,2,3) и, соответственно, к падению капель расплавленного металла вниз на промасленную поролоновую изоляцию. Это и стало причиной возгорания всего, что в тот момент находилось в отсеке: бочки с маслом, кислородные регенерационные плитки и проч. – со значительным повышением температуры, о чем свидетельствовал почти полностью расплавившийся металлический трап. Подтверждение гипотезы о возникновении возгорания по вине сварки затрудняло то обстоятельство, что в местах проплавления отсутствовали явно видимые прожоги. Проведенный следственный эксперимент подтвердил достоверность выдвинутой гипотезы. Следует также отметить, что сварка выполнялась рабочим, не имеющим допуска к сварке, не прошедшим инструктаж на рабочем месте и не обладающим достаточной квалификацией. Кроме того, в нарушение правил пожарной безопасности при выполнении работ не был выставлен наблюдательный пост. Данный случай еще раз подтвердил пожароопасность сварочных работ и необходимость скрупулезного выполнения всех противопожарных мероприятий, таких как уборка горючих и взрывоопасных материалов из района сварки и нижерасположенных помещений (или их закрытие ширмами из негорючих материалов), проведение с исполнителями инструкций по пожарной безопасности, соблюдение технологических режимов сварки, соответствие квалификации испол��ителей требованиям и т.д.


ОХРАНА ТРУДА

65


66

ФОТО НОМЕРА

Сварочный трансформатор от индийского производителя. Ручная сборка

Мир сварки 2010 №10


Mir svarki 2010_1