Балки-это сплошностенчатые элементы конструкции, работающие,преимущественно, на поперечный изгиб. Область применения балок в строительстве очень широка: от небольших элементов рабочих площадок, междуэтажных перекрытий производственных или гражданских зданий до большепролетных балок мостов, тяжело нагруженных подкрановых балок. Основные сечения, применяемые в изготовлении балок: двутавровое и коробчатое. Балки коробчатого сечения сложнее в изготовлении, чем двутавровые, но имеют большую жесткость на кручение и поэтому находят широкое применение в конструкциях крановых мостов. При большой длине таких балок полки и стенки сваривают стыковыми соединениями из нескольких листовыхэлементов.
Сначала на стеллаж укладывают верхний пояс (полку), расставляют и приваривают к нему диафрагмы. Такая последовательность определяется необходимостью создания жесткой основы для дальнейшей установки и обеспечения прямолинейности боковых стенок, а также их симметрии относительно верхнего пояса. После приварки диафрагм устанавливают, прижимают (рис.2,а) и прихватывают боковые стенки. Затем собранный П-образный профиль кантуют и внутренними угловыми швами приваривают стенки к диафрагмам (рис. 2,б). Сборку заканчивают установкой нижнего пояса.
Рис.2. Схема сборки каробчатой балк.
Сварку поясных швов осуществляют после завершения сборки и ведут наклоненным электродом без поворота в положение «в лодочку». Это объясняется тем, что для балки коробчатого сечения подрез у поясного шва менее опасен, чем для двутавра, поскольку в балках коробчатого сечения сосредоточенные силы передаются с пояса на стенку не непосредственно, а главным образом через поперечные диафрагмы.
Для сборки различных типов балок, колон, ферм используются различные приспособления. Так как сборка и сварка таких конструкций трудоёмкий процесс его стораются механизировать, автоматезировать, робатезировать. Механическое оборудование обеспечивает механизацию значительной части производственного процесса изготовления сварных изделий. В серийном производстве балочных конструкций применяют следующее сборочносварочное оборудование [1]: плиты для сборочносварочных работ; столы для сварщика; манипуляторы; позиционеры; вращатели; кантователи; порталы; роликовые опоры и плиты. Сборочные устройства состоят из основания, установочных и зажимных элементов. Установочные элементы обеспечивают правильную установку деталей свариваемого изделия, зажимные – прижатиеи закрепление деталей. Установочные и зажимные элементы могут быть ручные и механизированные. На рис.3. в качестве примера изображены различные виды оборудования для сборки одного и того же изделия (коробчатой балкииз двух швеллеров).
Рис.3. Виды сборочного оборудывания
а-кондуктор; б-стенд с передвижным порталом; в-сборно разборное приспособление; г-струбцина. конструкций.
При сборкебалочных конструкций требуется обеспечить правильное взаимное расположение собираемых элементов и прижать друг к другу по всей длине составляющие балку элементы. Для этого в серийном производствеприменяют стенды с передвижными сборочными порталами и сборочные поворотные и неповоротные кондукторы. На рис.4. показан стенд для сбора каробчатых конструкций. Портал выполнен из сварной рамы 1,вертикального 3 и горизонтальных 4 пневмоприжимов, захватов 5 и ходовых колёс 6. Захваты и прижымы являются единой силовой системой снимающие нагрузку с рамы и колёсс. На стенде имеется механиз передвежения портала 7. Процесс сборки начинается с предворительной установки вертикальных стенок на нижнем поясе с помощью ручных стяжек. Портал устанавливают в
Рис.4. Стенд для сбора каробчатых конструкций
конце балки на против прихваток. Включением боковых прижимов происходит поджатие стенок балки к горизонтальным поясам и диафрагмам, проризводятся прихватки. После постановки всех прихваток отводятся прижымы и портал передвигают к следующему месту прихваток.
Последующую сварку производят на сврочных постоментах спомощью сварочных тракторов рис.5. Достоинства способа: малая стоимость, возможность перемещения по свариваемой конструкции, максимальная маневреность по расположению типу швов, возможность сварки балки в кондукторе. Недостатки: небольшая точьность слежения, сложность перемещения при большой длинне пробега, сложность при размещение систем флюсоатсоса, необходимость многократной кантовки балки,
Рис.5. Сварочный трактор.
Либо на передвижных сварочных колоннах рис.6. Достоинства: простота системы слежения, возможность сварки второй балки на обратном ходе если колонна имеет поворот на 180 градусов, возможность балки в кондукторе. Недостаток: невозможность сварки балок с большой высотой стенки, повышенная вибрация при работе, необходимость кантовки балки при приварке второй полки двутавра.
Рис.6. Сварочная колонна Promotech.
В настоящее время широкое распростроннение получили роботезированные комплексы, на основе роботов манипуляторов рис.7. Сними можно решать больший спектор задачь. Сварочный робот манипулятор имеет большую степень свободы релиазовать которую можно во множестве решений. Для сварки колон, ферм, балок его можно поставить на ось линейного перемещения и двигая вдоль выполнять сварку длинных конструкций. Также сварочный манипулятор можно пременять в портальных роботизтрованных комплексах.
Рис.7. Робот манипулятор со сварочным оборудыванием для сварки в среде защитных газов
Достоинства роботизированных ситем большая вариативность в изготовлении конструкций, точность позиционирования сварочной горелки 0.03-0.05 мм, качество сварных швов. Есть также и недостаток, при не достаточном позиционировании детали робот не может сомостоятельно изменить траекрию иувидеть правильную координату для сварки по этому погрешность при зборки детали не должна привышать ±0.5мм.
3. Анализ предлогаемых вариантов при разработке тех процесса