Dokumentacja technologiczna w procesie produkcyjnym konstrukcji spawanych

Cykl wykonania konstrukcji składa się z szeregu kolejnych operacji warsztatowych, w wyniku których materiał zostaje poddany obróbce, a następnie części zostają złożone w sposób wymagany w dokumentacji projektowej. Szczegóły operacji warsztatowych ustala technolog na podstawie dokumentacji projektowej, mając na uwadze możliwości zachowania wymiarów zespołu konstrukcji w granicach dopuszczalnych odchyłek i potrzeb następnych operacji.

W procesie wytwarzania konstrukcji stosuje się następujące definicje: Część (element) jest pojedynczą pozycją rysunkową. Zespół konstrukcji składa się z kilku części.

Pod względem wykonawczym konstrukcje spawane można podzielić na takie, których wymiary gabarytowe i masy umożliwiają ich wykonanie w wytwórni w całości oraz na takie które muszą być dzielone na zespoły wysyłkowe i scalone na budowie. Przebieg procesu wytwarzania konstrukcji spawanych jest różny dla produkcji jednostkowej i dla produkcji seryjnej.

W procesie wytwarzania konstrukcji jednostkowych występują następujące główne fazy produkcji i operacje ( rys DT):

1. Przygotowanie materiałów hutniczych t.j., prostowanie, przecinanie wyrobów prętowych, czyszczenie i wstępne zabezpieczenie materiału przed korozją. Część materiału jest kierowana z magazynu bezpośrednio do obróbki warsztatowej.

2. Trasowanie materiałów do cięcia na części, formowania plastycznego, ukosowania brzegów do spawania, wiercenia otworów, obróbki mechanicznej itp.

3. Obróbka mechaniczna części skrawaniem, cięcie, wykonywanie otworów.

4. Montaż warsztatowy części w zespoły konstrukcji i elementy wysyłkowe, łączenie wstępne części, spoinami sczepnymi.

5. Spawanie

6. Usuwaniu odkształceń spawalniczych, (czasem) odprężanie, obróbka mechaniczna.

7. Kontrola techniczna (w tym jakości złączy spawanych).

8. Próbny montaż zespołów wysyłkowych konstrukcji.

9. Nanoszenie powłok antykorozyjnych.

10. Załadunek i transport konstrukcji.

W produkcji jednostkowej pewne operacje powtarzają się zarówno w fazie przygotowania

części jak i w fazie wykonywania zespołów konstrukcji po spawaniu. Przy ogólnym kierunku potoku materiału mogą następować nawroty półproduktów w celu obróbki mechanicznej na poprzednich stanowiskach.

W produkcji elementów powtarzalnych (produkcji seryjnej) przebieg materiału jest zazwyczaj jednokierunkowy - potokowy, a obróbka materiału następuje kolejno na określonych stanowiskach specjalizowanych Większość operacji jest taka sama jak i w produkcji jednostkowej lecz więcej prac jest wykonywanych w przyrządach, na specjalnych urządzeniach (uniwersalnych lub specjalistycznych) w sposób zmechanizowany lub zautomatyzowany.

Dokumentacja technologiczna jest sporządzana na podstawie dokumentacji projektowej dla wytwórni konstrukcji stalowej o określonym wyposażeniu w obrabiarki i urządzenia. Z tych względów dokumentacja technologiczna może zawierać odmienne warunki wykonania konstrukcji niż przewidywano to w dokumentacji projektowej. W pewnych przypadkach mogą być konieczne zmiany rozwiązać konstrukcyjnych, uzgadniane z projektantem.

Dokumentacja technologiczna jest opracowywana w dziale technologicznym wytwórni; składa się z części ogólnej i części szczegółowej. W części ogólnej podaje się zakres dostawy, wykaz dokumentacji projektowej z określeniem ilościowego zakresu dostawy oraz normowe i umowne warunki dostawy konstrukcji.

Szczegółowa część opracowania technologicznego ustala sposób przeprowadzenia poszczególnych operacji związanych z obróbką materiałów i zespołów konstrukcji.

s

Rys DT. Schemat przebiegu produkcji jednostkowej zespołów konstrukcji stalowej.

Charakterystyka typowych faz produkcji konstrukcji spawanych

Przygotowanie materiału

Przygotowanie materiału wymaga ustalenia metod przecinania, zakresu i dokładności obróbki (mechanicznej lub innej) części, koniecznie naddatki na obróbkę w fazie następnych czynności, sposób wykonania otworów ( przebijanie, wiercenie, wypalanie), opracowanie rysunków materiałów do rozkrojów, rysunków części obrabianych i formowanych plastycznie. Przygotowanie materiałów do spawania obejmuje również ukosowanie brzegów. Ukosowanie może być wykonane za pomocą cięcia tlenowego, plazmowego lub laserowego, obróbki skrawaniem oraz obróbki plastycznej. Ponieważ na przygotowanie wyrobów do spawania składa się duża liczba pracochłonnych operacji, są one wykonywane poza stanowiskami spawalniczymi, na innych wyspecjalizowanych wydziałach. Należy wówczas przygotować dla nich oddzielne karty instrukcyjne.

Trasowanie

Polega na nanoszeniu oznaczeń na materiałach, wskazując rodzaj i zakres obróbki, oraz wymiarów części po obróbce. Należy ustalić zakres trasowania na materiale, na częściach i na zespołach konstrukcji po spawaniu. W produkcji części powtarzalnych obróbka części może być dokonana bez trasowania, w oprzyrządowaniu, którego schemat należy ustalić o ile nie jest standardowym wyposażeniem wytwórni.

Operacje składania części

Składanie polega na wykonaniu w określonej kolejności czynności ustawienia, mocowania i sczepiania elementów konstrukcji w określonym wzajemnym położeniu. Należy ustalić kolejność składania części i ich wstępnego łączenia, wartość odkształceń wstępnych dla konstrukcji spawanych, bazy wyjściowe do składania części, zakres obróbki zespołu i inne wymagania zapewniające kształt i wymiary zespołu konstrukcji. Operacje te pozwalają na otrzymanie początkowo oddzielnych podzespołów, zespołów, a następnie całego wyrobu. Realizuje się je przeważnie w przyrządach, służących jedynie do składania, natomiast rzadko i tylko w uzasadnionych przypadkach, do składania i spawania. W urządzeniach do składania części łączone są spoinami sczepnymi, a następnie element konstrukcyjny jest przenoszony na stanowisko do spawania. Gdy liczba spoin sczepnych jest duża, korzystniejsze jest wykonanie od razu wszystkich spoin na stanowisku do składania. W produkcji jednostkowej stosuje się proste urządzenia uniwersalne, które dają się łatwo dostosować do różnych elementów konstrukcyjnych. W produkcji seryjnej i masowej stosuje się niezależne stanowiska do składania i spawania przystosowane do ściśle określonych operacji, co zapewnia skrócenie czasu produkcji, zwiększenie jej wydajności i poprawę jakości. Przy składaniu bardziej złożonych zespołów może zachodzić konieczność obróbki międzyoperacyjnej niektórych podzespołów.

Operacje pomocnicze

Obejmują one wszystkie czynności konieczne do wykonania spawania, zgrzewania lub cięcia, związane bezpośrednio z narastaniem spoiny i czynności związane z przedmiotem wykonywanym w procesie spawalniczym. Do czynności pomocniczych związanych ze spawaniem zalicza się:

Czyszczenie spoin, wymianę drutu elektrodowego lub elektrod, usunięcie żużla, usuwanie stopionego metalu po cięciu, zebranie topnika, pomiar grubości spoin pachwinowych itp.

Do czynności związanych z przedmiotem spawanym zalicza się: zamocowanie, ustawienie, obracanie i zdejmowanie wyrobów ręcznie lub za pomocą urządzeń dźwigowych.

Operacje pomocnicze są bardzo pracochłonne i ich udział procentowy w cyklu produkcyjnym wynosi 10-50%. Właściwe zaplanowanie ich w zasadniczy sposób wpływa na ciągłość operacji spawalniczych, a tym samym na maksymalne wykorzystanie zdolności produkcyjnych zakładu. Wymagane operacje i czynności pomocnicze powinien być umieszczony w Instrukcyjnej Technologicznej Spawania (WPS).

Operacje spawalnicze

Obejmują one czynności związane bezpośrednio z doprowadzeniem spoiwa i ciepła do materiału spawanego lub jedynie ciepła ( np. podczas spawania elementów cienkościennych, procesów zgrzewania oraz cięcia). Prace spawalnicze które należy uwzględnić w dokumentacji technologicznej obejmują szeroki zakres czynności, jak przygotowanie brzegów materiałów do spawania w zależności od metody spawania i pozycji spawania w złożonym zespole konstrukcji, ustalenie parametrów wykonywania spoin, ustalenie kolejności wykonywania spoin i sposobów układanie warstw w celu opanowania odkształceń konstrukcji. Informacje te należy podać w WPS, która jest załącznikiem do PWK. Z tym zagadnieniem wiąże się potrzeba wielokrotnej zmiany pozycji spawanego elementu oraz określenie rodzaju koniecznego oprzyrządowania stanowiska spawania.

Czas trwania operacji spawalniczych zależy od wybranej metody i techniki spawania, o czym decydują następujące czynniki:

• materiał wyrobu spawanego,

• wielkość i kształt wyrobu,

• rodzaj występujących złączy, ich liczba, długość i pozycje spawania,

• wymagania dotyczące wymiarów i jakości spoin.

Powyższe czynniki oraz wielkość produkcji decydują także o możliwości mechanizacji i automatyzacji operacji spawalniczych.

Obróbka cieplna

W procesie produkcyjnym, obok operacji spawalniczych mogą występować ściśle z nimi powiązane operacje obróbki cieplnej. Zalicza się do nich podgrzewanie wstępne i podgrzewanie w czasie spawania, stosowane podczas spawania grubych elementów o ograniczonej spawalności. Operacje te należy podać w WPS. Do operacji obróbki cieplnej po zakończeniu spawania zalicza się wyżarzenie odprężające i normalizujące, prowadzone zazwyczaj poza stanowiskiem spawalniczym. Należy wpisać je do Planu Wykonania i Kontroli i wykonać na nie oddzielne karty instrukcyjne.

Obróbka mechaniczna

Operacje takie, występujące po zakończeniu spawania, obejmują prostowanie i niekiedy odprężanie mechaniczne oraz obróbkę skrawaniem. Z reguły wymagają one sporządzenia oddzielnych kart instrukcyjnych.

Operacje kontroli

Kontrola techniczna wyrobów obejmuje sprawdzanie zgodności wykonania konstrukcji z dokumentacją projektową i technologiczną. W dokumentacji technologicznej ustala się warunki wykonania konstrukcji i jej odbioru według obowiązujących norm i przepisów oraz warunki specjalne, które wynikają z rodzaju konstrukcji lub przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych, a są niezbędne dla zapewnienia prawidłowej pracy konstrukcji.

Należy sprawdzić, czy dostarczone materiały hutnicze odpowiadają dokumentacji projektowej oraz czy jakość tych materiałów jest zgodna z wymaganiami norm. Sprawdza się, czy jakość materiałów jest poświadczona atestem hutniczym. Atestowane wyroby hutnicze powinny mieć wybite stemplem cechy zgodnie z oznaczeniami podanymi w zaświadczeniu atestowym.

Kontrola jakości spoin ma na celu sprawdzenie wymiarów spoin i jakości ich wykonania zgodnie z warunkami umowy. W dokumentacji technologicznej ustala się szczegółowy zakres badania spoin i sposoby ich prowadzenia. Dla niektórych konstrukcji wymagane jest prowadzenie „ dziennika spawania”, w którym rejestruje się warunki prowadzenia prac spawalniczych i nazwiska spawaczy.

Operacje kontroli należy umieścić w PKW i określić ich status.

Próbny montaż

Próbny montaż zespołów konstrukcji i elementów wysyłkowych ma na celu dopasowanie styków montażowych i jest stosowany w produkcji konstrukcji jednostkowych. Należy ustalić sposób przygotowania elementów złącznych w stykach montażowych, potrzebne pomocnicze uchwyty i złącza dla celów montażowych, sposób wykonania otworów na nity i śruby itp. W próbnym montażu konstrukcji realizuje się wstępne odkształcenie konstrukcji przewidywane w dokumentacji projektowej.

Zabezpieczenia antykorozyjne

Zabezpieczenia antykorozyjne stosuje się na dwóch etapach produkcji: wstępne zabezpieczenie materiałów jedną powłoką nietoksyczną umożliwiającą spawanie, wykonywaną przed obróbką mechaniczną, oraz zabezpieczenie wielowarstwowe gotowych elementów konstrukcji. Rodzaj zabezpieczeń antykorozyjnych jest ustalony w dokumentacji projektowej. Sposób przeprowadzenia prac malarskich - czyszczenia, kolejności nanoszenia powłok, czasy i sposoby suszenia ustala się w odrębnej instrukcji technologicznej.

Wytyczanie opracowywania spawalniczych planów wykonania i kontroli

Wykonanie jednej operacji spajania w większości przypadków jest możliwe kilkoma metodami, dając spoiny o porównywalnych własnościach, lecz o różniących się wskaźnikach ekonomicznych.

Na wybór procesu technologicznego oraz szczegółowość opracowania dokumentacji technologicznej mają wpływ różne czynniki, do których należy zaliczyć przede wszystkim posiadane środki produkcji i wielkość produkcji Związek pomiędzy kwalifikacjami załogi i szczegółowością opracowania procesu technologicznego jest oczywisty. Bardziej szczegółowe opracowanie pozwala na zatrudnienie personelu wykonawczego o niższych kwalifikacjach.

W niektórych przypadkach konieczne jest (bez względu na koszty) sporządzenie pełnej, szczegółowej dokumentacji technologicznej nawet dla produkcji jednostkowej. Spowodowane jest to zazwyczaj trudnymi, z punktu widzenia technologiczności produkcji, danymi wyjściowymi, np. rodzajem materiału, skomplikowanym kształtem konstrukcji, specjalnymi warunkami eksploatacyjnymi, sposobem kontroli i odbioru lub też specjalnymi warunkami spajania.

Technologiczny Plan Wykonania i Kontroli (PWK) konstrukcji spawanej opracowuje się na podstawie dokumentacji konstrukcyjnej, która powinna zawierać:

• wykaz części i rodzaj materiałów, z których części mają być wykonane,

• rysunki konstrukcji z jednoznacznym przedstawieniem złączy spawanych'

• wymagania dodatkowe dotyczące konstrukcji, m. in., obróbkę cieplną, warunki kontroli i odbioru.

Zaleca się, aby były oznaczone zespoły, podzespoły, części i, co ułatwia zadanie opracowującym technologię oraz upraszcza część opisową karty technologicznej.

PKW jest w miarę potrzeb uzupełniany instrukcjami technologicznymi, w których precyzuje się sposób wykonywania poszczególnych operacji. Mogą to być:

• Instrukcja Technologiczna Spawania (WPS),

• Instrukcja Cięcia Termicznego,

• Instrukcja Podgrzewania przed i w trakcie spawania,

• Instrukcja Obróbki Cieplnej,

• Instrukcja Badań Nieniszczących,

W PKW przywołuje się związane normy techniczne.

Magazyn

materiałów

Prostowanie i czyszczenie

Zabezpieczenie antykorozyjne

Trasowanie

Cięcie termiczne

/ mechaniczne

Składanie części

Spawanie

Obróbka cieplna

Kontrola jakości

Próbny montaż

Obróbka mechaniczna zespołów

Zabezpieczenie antykorozyjne (malarskie)

Wysyłka

---