Оборудование и технология механизированной и автоматической сварки

А. В. Лупачев
В. Г. Лупачев

ОбОрудОвание 
и технОлОгия 

механизирОваннОй 

и автОматическОй сварки

Допущено Министерством образования Республики Беларусь 

в качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования, 

реализующих образовательные программы профессионально
технического образования по специальности «Технология сварочных 

работ» (квалификация «Электросварщик на автоматических 

и полуавтоматических машинах»)

Минск
РИПО

2016

УДК  621.7(075)
ББК  34.641я722

Л85

А вторы:

заместитель генерального директора по развитию группы 

компаний «Строительные материалы и технологии», кандидат технических 

наук А. В. Лупачев; кандидат технических наук, доцент В. Г.  Лупачев.

Рецензенты:

цикловая комиссия специальных дисциплин «Оборудование и технология 

сварочного производства» УО «Могилевский государственный 

политехнический колледж» (Л. Я. Зинкевич); 

ведущий научный сотрудник кафедры «Материаловедение и технология 

металлов» УО «Белорусский государственный технологический университет», 

кандидат технических наук, доцент С. И. Карпович.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или 

любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства 

образования Республики Беларусь.

Лупачев, А. В.

Л85
Оборудование и технология механизированной и автомати
ческой сварки : учеб. пособие / А. В. Лупачев, В. Г. Лупачев. – 
Минск : РИПО, 2016. – 387 с. : ил.

ISBN 978-985-503-607-5.

Рассмотрены современные технологии и оборудование механизиро
ванной и автоматической дуговой сварки в защитных газах, под флюсом, 
электрошлаковой и плазменной сварки, а также перспективные способы 
сварки. Показаны особенности сварки различных сталей, цветных металлов и их сплавов. Изложены требования охраны труда и пожарной 
безопасности при производстве сварочных работ с применением механизированной и автоматической сварки и средств технологического оснащения.

Для учащихся учреждений образования, реализующих образова
тельные программы профессионально-технического образования по 
специальности «Технология сварочных работ» (квалификация «Электросварщик на автоматических и полуавтоматических машинах»). Будет 
полезно специалистам сварочного производства.

УДК 621.7(075)
ББК 34.641я722

ISBN 978-985-503-607-5                       © Лупачев А. В., Лупачев В. Г., 2016

© Оформление. Республиканский институт

профессионального образования, 2016

ВВедение

Сварка – один из наиболее распространенных технологи
ческих процессов соединения материалов, благодаря которому 
создано много новых конструкций, изделий, машин и механизмов.

Изготовление конструкций различного назначения с по
мощью сварки получает все большее распространение во всех 
промышленно развитых странах. Экономичность изготовления 
сварных конструкций является основополагающим фактором, 
обеспечивающим их приоритетное применение по сравнению с 
литыми, коваными и штампованными конструкциями.

Сварное исполнение многих видов металлоконструкций 

позволило эффективно использовать заготовки, полученные 
прокаткой, гибкой, штамповкой, литьем и ковкой, а также 
металлы с различными физико-химическими свойствами. 
Сварные конструкции по сравнению с литыми, коваными и 
клепаными обладают большей прочностью, меньшей массой 
и менее трудоемки в изготовлении. С помощью сварки получают неразъемные соединения почти всех металлов и сплавов 
различной толщины. Нет такой отрасли промышленности, где 
бы не применялись сварка, резка металлов или их наплавка на 
поверхность деталей.

Машиностроение – отрасль с высокоразвитым сварочным 

производством. Технологический процесс изготовления сварных конструкций включает в себя последовательное выполнение заготовительных, сборочных, сварочных, контрольных, 
от делочных и других операций.

В настоящее время сваривают материалы толщиной от не
скольких микрон (в микроэлектронике) до нескольких метров 
(в тяжелом машиностроении). Наряду с широко применяемыми конструкционными сталями сваривают специальные стали, сплавы на основе алюминия, меди, титана и других металлов, а также разнородные материалы.

Введение

Сварочное оборудование и сварочные технологии посто
янно совершенствуются. Объемы применения сварочных работ ежегодно возрастают. Это обусловливает необходимость 
использовать при изготовлении сварных конструкций высокоэффективные энергосберегающие источники питания сварочной дуги и современное сварочное оборудование.

Существенно расширились условия проведения свароч
ных работ: сварку осуществляют в условиях высоких и низких 
температур, радиации, под водой, в космосе. Сварные швы 
выполняют в любых пространственных положениях. Быстрыми темпами внедряются новые виды сварки – лазерная, 
электронно-лучевая и др.

Значительный прогресс в разработке источников питания 

и сварочного оборудования принесли системы с полностью 
цифровым управлением. Применение такого оборудования 
позволяет легко механизировать и автоматизировать процесс 
сварки и выполнять контроль над точным соблюдением режимов и технологии сварки. Такой подход обусловил появление 
на рынке принципиально новых сварочных аппаратов с синергетическим управлением. Сварщику требуется на панели 
источника выбрать программу сварки по виду свариваемого 
материала, диаметру проволоки, составу защитного газа, а синергетика выставляет заранее подобранный оптимальный режим сварки и контролирует его соблюдение. Такая интеллектуальная система существенно облегчает работу сварщика.

Повышение производительности труда в области свароч
ного производства достигается механизацией, автоматизацией 
и роботизацией сварочных процессов.

В сварочном производстве разработаны десятки стандар
тов на способы сварки, сварочные материалы и оборудование, 
методы контроля и др. Стандартизована также сварочная терминология, что обеспечивает использование всеми специалистами одинаковых терминов и их толкование.

Поскольку применение и характер изготовляемых изделий 

разнообразны, освоение сварки требует знаний по металлургии и металловедению, машиностроению, электротехнике, 

Введение

физике, химии, о прочности материалов и их свойствах при 
различных температурах, прочности сварных конструкций, 
об автоматизации производственных процессов, начиная с простейших полуавтоматов и автоматов и заканчивая роботами, 
имитирующими рабочие приемы человека. Начинающий изучать сварку должен помнить, что ему придется много работать 
для усвоения знаний, необходимых при работе с современной 
сварочной техникой.

ГлаВа 1. ПланироВка 

сборочно-сВарочноГо цеха 

1.1. орГанизация сВарочноГо ПроизВодстВа

Формы организации сварочного производства. Различают 

единичное, мелкосерийное, крупносерийное и массовое производство продукции. Серийность производства сварных конструкций определяется годовым объемом выпуска деталей, изделий или конструкций.

Машиностроение характеризуется рациональным сочета
нием крупных, средних и небольших сварочных производств. 
Даже при крупносерийном и массовом производствах машин 
экономически выгодными могут оказаться небольшие и средние сварочные производства. Обычно они целесообразны при 
концентрации технологически сходных сварных конструкций 
в объеме, позволяющем наиболее полно использовать мощности машин и оборудования. 

При специализации сварочного производства создаются 

предпосылки для эффективного использования новой техники и технологий, расширения области применения высокомеханизированного труда, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов. Специализация сварочного производства положительно влияет на все стороны 
производственной деятельности предприятия. 

Структура сборочно-сварочного цеха. Заводы по произ
водству сварных конструкций включают в себя следующие 
отдельные цеха или участки: склад металла; заготовительное 
производство; промежуточный склад заготовок (склад комплектации); отделение сборки и сварки узлов конструкций; 
отделение общей сборки и сварки конструкций; склад готовой 
продукции.

1.2. Планировка участков сборочно-сварочного цеха

Заготовительное производство выполняет механическую и 

термическую резку листового и профильного проката, обработку кромок под сварку, гибку, вальцовку, сверление или пробивку отверстий, штамповку заготовок. Для этих работ широко 
используют поточные и автоматические линии, специальный 
транспорт. При этом создают отдельные участки по типам сортамента обрабатываемого металла (участки листового проката 
различной толщины, участки сортового проката) и по видам 
технологических процессов (участки термической и механической резки, вальцовки, штамповки и др.).

В отделении сборки и сварки узлов конструкций рабочие 

места оснащают специализированными или универсальными 
грузоподъемными устройствами, площадками для размещения заготовок и готовых сварных узлов, а также сборочносварочной оснасткой.

Наличие большого количества рабочих мест требует хоро
шей организации внутрицехового и межцехового транспорта. 
Эффективными могут быть напольные или подвесные конвейеры, в том числе с автоматическим направлением грузов 
по назначению.

1.2. ПланироВка участкоВ сборочно-сВарочноГо цеха

Структура и компоновка участков сборочно-сварочного цеха 

зависят от серийности производства сварных конструкций.

При проектировании сборочно-сварочного цеха в качестве 

основного показателя принимают его проектную производственную мощность, определяющую возможность заданного 
объема выпуска сварных конструкций из расчета минимально 
необходимых для него средств производства и рабочей силы, 
методов организации производства и прогрессивных технических норм.

Опыт проектирования сварочных цехов включает в себя 

применение ряда типовых схем планировок.

Для мелкосерийного и серийного производства отно
сительно несложных металлоконструкций при небольшой и 
устойчивой номенклатуре нашла применение схема цеха с продольным направлением производственного потока (рис. 1.1).

Глава 1. Планировка сборочно-сварочного цеха

Металл

Готовая 
продукция

Склад металла

Заготовительное 
производство

Склад комплектации

Сборка и сварка  
узлов

Сборка и сварка  
конструкций

Склад готовой 
продукции

I

II

III

IV

Рис. 1.1. Схема цеха с продольным направлением производственного потока

Металл со склада поступает в пролеты заготовительного 

производства I, II, ..., каждый из которых специализирован 
для обработки металла определенной группы сортамента. Например, в пролете I могут быть размещены технологические 
линии и отдельное оборудование для обработки тонколистового металла: гильотинные ножницы, гибочные станки, прессовое оборудование для штамповки заготовок и вырубки отверстий, вальцы для изготовления обечаек и др. В пролете II
может быть размещено оборудование для обработки металла 
средней и большой толщины, могут быть установлены также 
технологические линии термической резки, в которых выполняют операции маркировки, разделительной резки, обработки кромок, удаления грата. Здесь же могут быть расположены 
гильотинные ножницы и пресс-ножницы для резки листов, 
машины для правки листовых заготовок, механическое оборудование для строжки и фрезеровки кромок, сверления отверстий и др. В других пролетах цеха может располагаться 
оборудование для обработки профильного проката, труб, а 
также участки механической обработки заготовок (токарные, 
фрезерные и др.).

Из пролетов заготовительного производства заготовки по
ступают на склад комплектации (промежуточный склад), откуда скомплектованными по заказам они могут выдаваться в 
один из пролетов сборки и сварки узлов.

1.2. Планировка участков сборочно-сварочного цеха

Каждый из этих пролетов целесообразно специализиро
вать для изделий определенных типоразмеров. Готовые сварные узлы поступают на участки сборки и сварки конструкций, а после завершения изготовления – на склад готовой 
продукции или на дальнейшую сборку, установку оборудования, отделку.

Преимуществами рассмотренного варианта планировки 

являются простота и ясность схемы грузопотоков, совпадающих с направлением технологического потока, отсутствие возвратных перемещений грузов.

Наличие промежуточного склада заготовок позволяет ор
ганизовать их компактное хранение, обеспечить автоматизированный учет, транспортирование и комплектацию по заказам, благодаря чему обеспечивается эффективное использование площадей в последующих пролетах сборки и сварки узлов 
и конструкций. К недостаткам рассматриваемой схемы следует 
отнести возможность перемещения изделий, узлов, деталей из 
одного пролета в другой только в зоне промежуточного склада. Технологическое оборудование в каждом пролете должно 
устанавливаться по принципу технологической необходимости и его загрузка может иногда оказаться низкой.

Рассмотренная схема характерна, например, для вагоно
строительных заводов. При этом в каждом пролете сборки узлов 
и конструкций может быть организовано изготовление различного типа вагонов с размещением соответствующей специализированной сборочно-сварочной оснастки и оборудования.

Другим характерным примером типовой планировки яв
ляется схема цеха для крупносерийного производства сложных однотипных сварных конструкций (рис. 1.2).

Основным отличием этой схемы планировки от предыду
щей является расположение производства общей сборки конструкций в пролете, поперечном по отношению к пролетам 
заготовительного производства и пролетам сборки и сварки 
узлов. При этом целесообразно, чтобы пролеты заготовительного производства и узловой сборки и сварки были специализированы по типам сварных узлов и чтобы их взаимное 
расположение соответствовало очередности поступления этих 
узлов на общую сборку изделия.

Глава 1. Планировка сборочно-сварочного цеха

Металл

Готовая 
продукция

Склад металла

Заготовительное 
производство

Склад комплектации

Сборка и сварка  
узлов

Сборка и сварка

конструкций

Склад 
готовой 
продукции

I

II

III

IV

Рис. 1.2. Схема цеха для производства сложных 

однотипных сварных конструкций

Схема цеха, представленная на рисунке 1.2, облегчает ре
шение транспортных проблем в условиях крупносерийного и 
массового производства, а также в условиях поточных, автоматизированных и роботизированных технологических линий, включающих операции заготовительного производства и 
механической обработки узлов после сварки. 

Промежуточный склад заготовок, перенесенный к пролету 

общей сборки, в котором может размещаться главный сборочный конвейер, позволяет создать необходимый запас узлов и 
деталей для обеспечения непрерывной работы пролета общей 
сборки при возможных перерывах в работе других пролетов.

Такая схема цеха или блока цехов характерна, например, 

для заводов автомобильного производства.

Схема планировки с петлевым направлением потока по
зволяет скомпоновать блок цехов более компактно, располагая 
склады по концам здания (рис. 1.3). Такое размещение повышает эффективность использования промежуточного склада 
заготовок, для которого, как правило, требуется большая высота.