Механизация и автоматизация сварочного производства. Практикум

Е. О. Луковская
Ю. В. Селиванова
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ 
СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА 
ПРАКТИКУМ
Допущено Министерством образования Республики Беларусь
в качестве учебного пособия для учащихся учреждений 
образования, реализующих образовательные программы 
среднего специального образования по специальностям 
«Техническая эксплуатация оборудования и технология 
сварочного производства», «Техническая эксплуатация 
оборудования и технология сварочного производства 
(педагогическая деятельность)»
Минск
РИПО
2023

УДК 621.79+65.011.5(075.32)
ББК 30.61:32.965я723
Л84
А в т о р ы:
заведующий технологическим отделением УО «Могилевский 
государственный политехнический колледж» Е. О. Луковская;
преподаватель этого же учреждения образования Ю. В. Селиванова.
Р е ц е н з е н т ы:
цикловая комиссия профессионального компонента 
ГУО «Бобруйский государственный механико-технологический 
колледж» (Л. П. Хоронеко);
доцент кафедры «Оборудование и технология сварочного 
производства» МОУВО «Белорусско-Российский университет» 
кандидат технических наук, доцент А. Н. Синица.
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.
Луковская, Е. О.
Л84
Механизация и автоматизация сварочного производства. 
Практикум : учеб. пособие / Е. О. Луковская, Ю. В. Селиванова. – Минск : РИПО, 2023. – 183 с. : ил.
ISBN 978-985-895-090-3.
Содержит описание последовательности выполнения практических работ с краткой теоретической информацией по изучаемым темам и вариантами разноуровневых заданий, примерами решения задач и выполнения 
заданий. Практикум является дополнением к основной учебной литературе по механизации и автоматизации сварочного производства. 
Предназначено для учащихся учреждений образования, реализующих 
образовательные программы среднего специального образования по специальностям «Техническая эксплуатация оборудования и технология сварочного производства», «Техническая эксплуатация оборудования и технология сварочного производства (педагогическая деятельность)», а также 
преподавателей.
УДК 621.79+65.011.5(075.32) 
ББК 30.61:32.965я723
ISBN 978-985-895-090-3  
	
© Луковская Е. О., Селиванова Ю. В., 2023
© Оформление. Республиканский институт
профессионального образования, 2023

ВВЕДЕНИЕ 
Сварка – прогрессивный метод создания неразъемных соединений металлов, сплавов и различных материалов. Сварку используют в отраслях машиностроения, строительстве, на транспорте, 
в энергетике; разрабатывают новые и совершенствуют известные 
методы сварки; расширяют перечень свариваемых материалов, 
номенклатуру изготавливаемых с помощью сварки изделий. 
Под механизацией производственного процесса понимают 
применение энергии неживой природы в технологическом процессе или его составных частях, полностью управляемых людьми, 
осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства, повышения объема выпуска и качества продукции. Механизация технологического процесса распространяется на средства технологического оснащения и людей. 
При механизированном исполнении технологических операций 
человек выполняет лишь некоторые вспомогательные действия и 
управляет средствами механизации. 
Автоматизация является высшей степенью механизации производственного процесса. Она предусматривает освобождение 
человека от ручного выполнения любых действий в технологическом процессе и непосредственного его управления автоматическими средствами оснащения. В этом случае обслуживающий 
персонал выполняет функции наладки и наблюдает за правильностью работы технических средств оснащения. 
Действительный прогресс сварочного производства возможен 
только в том случае, если при использовании средств механизации и автоматизации будет решаться весь комплекс задач, охватывающий как сварочные и сборочно-сварочные, так и заготовительные, подъемно-транспортные и отделочные операции. 
Комплексная механизация и автоматизация производственного процесса изготовления сварных конструкций представляет 
собой одну из основных задач современного сварочного производства. 
3

Механизация и автоматизация сварочного производства. Практикум
Различают разные ступени механизации и автоматизации 
производства. Частичная механизация, т. е. механизация некоторых рабочих операций процесса производства, представляет 
собой начальный этап полной механизации. Полная механизация предполагает механизацию всех операций процесса производства: технологических, контрольно-приемочных и подъемнотранспортных. Если наряду с механизацией отдельные операции 
производственного процесса выполняются автоматическими 
способами, то такую ступень называют частичной автоматизацией производственного процесса. 
Достижение одинаковой и согласованной во времени производительности всех звеньев полностью механизированного и 
частично автоматизированного процесса производства приводит 
к его комплексной механизации. При высокой загрузке оборудования и оснастки комплексная механизация производства обеспечивает достаточную его экономическую эффективность. Наибольшая производительность и экономическая эффективность 
процесса производства достигаются при переходе от комплексной механизации к ее высшей ступени – комплексной автоматизации, когда все операции процесса комплексно механизированного производства, включая его регулирование и управление, 
выполняются автоматически. В этом случае обслуживающий 
персонал только наблюдает за работой приборов и систем управления, а также производит наладку автоматических линий при 
нарушениях их нормальной работы. 
Широкое применение средств механизации и автоматизации 
в сварочном производстве позволяет решить многие взаимосвязанные технические и экономические задачи: 
– повысить производительность труда за счет замены ручного труда работой механизмов; 
– сократить общее количество основных и вспомогательных 
операций за счет исключения некоторых из них или совмещения 
их во времени с другими операциями; 
– сократить количество контрольно-приемочных операций 
путем замены системы сплошного контроля изготавливаемой 
продукции системой выборочного контроля; 
– уменьшить трудоемкость процесса производства за счет 
облегчения условий труда и сокращения общего числа рабочих 
операций; 
– повысить качество продукции; 
4


– сократить численность производственных рабочих; 
– уменьшить требуемые производственные площади для размещения оборудования, используемого в производственном процессе; 
– сократить длительность производственного цикла изготовления изделий путем ускорения выполнения рабочих операций 
при их механизации и за счет уменьшения их общего количества; 
– снизить себестоимость продукции путем уменьшения прямых производственных затрат при увеличении производительности труда и за счет уменьшения эксплуатационных расходов;
– ускорить оборачиваемость оборотных средств за счет сокращения длительности производственного цикла изготовления 
изделий. 
Комплексно-механизированные установки, станки и линии 
применяют во многих отраслях машиностроения для изготовления разнообразных сварных узлов и конструкций, например 
коробчатых балок электромостовых кранов, крупнопрофильных 
двутавровых балок, прямошовных труб, полотнищ нефтерезервуаров, сварных узлов вагонов, автомобилей, сельскохозяйственной 
техники и других изделий. Автоматические линии применяют 
при производстве стальных отопительных радиаторов, спиралешовных и прямошовных труб, автомобильных колес, каркасов, 
арматурных сеток и других изделий. 
5

Практическая работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ МЕХАНИЗАЦИИ 
СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА, УРОВНЯ РОСТА 
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И УРОВНЯ КАЧЕСТВА 
ПРИ РАСЧЕТЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У1, У2, У3
Цель работы
Формирование умения определять расчетным путем уровень 
механизации сварочного производства, уровень роста производительности и уровень качества по трем показателям (У1, У2, У3). 
Последовательность выполнения работы 
1. Ознакомиться с основными теоретическими положениями 
определения уровня механизации и автоматизации сварочного 
производства. 
2. Выполнить индивидуальное задание. 
3. Оформить отчет. 
4. Ответить на контрольные вопросы. 
Основные теоретические положения 
Эффективность внедрения новой сварочной техники в виде 
машин, механизмов, станков, аппаратов, заменяющих ручной 
труд, выражается в росте показателей уровня механизации. 
Уровень механизации в сварочном производстве определяется с целью: 
– выявления фактического состояния сварочных, наплавочных и других производственных процессов, осуществляемых в 
различных подразделениях предприятий, отраслях промышленности и страны в целом, а также направлений совершенствования этих процессов; 
6

Практическая работа № 1
– выявления сварочных, наплавочных и других производственных процессов, выполняемых рабочими вручную или при 
помощи ручной электросварки, а также разработки в последующем плана организационно-технических мероприятий по замене 
ручной электросварки и других ручных процессов механизированными или автоматизированными способами; 
– разработки плана мероприятий по созданию поточных 
комплексно-механизированных и автоматизированных линий, 
участков цехов и предприятий по изготовлению сварных конструкций и производству наплавочных работ; 
– оценки технического уровня и уровня механизации в проектах вновь строящихся и реконструируемых цехов и предприятий; 
– изучения роста уровня механизации сварочных и наплавочных процессов за разные периоды; 
– планирования текущих и перспективных уровней механизации;
– определения структуры и объемов производства сварочного оборудования, материалов и подготовки кадров; 
– выявления резервов повышения производительности труда; 
– контроля за правильностью направлений в работе по созданию новой сварочной техники и механизации сварочных и наплавочных процессов.
Уровень механизации (%) характеризуется тремя показателями: 
– У1 – количественный показатель уровня механизации; 
– У2 – качественный показатель уровня механизации; 
– У3 – степень охвата рабочих механизированным трудом.
Показатель У1 рассчитывают по формуле 
(
)
i
i
(1.1)
∑
=
⋅
∑
+
Т
П 
У
 
 100 %,
Т
П
 Т
(
)
м
1
м
 
р
	
i
i
 	
где Тмi – трудоемкость операции, выполняемой механизированным способом; Тр – суммарная трудоемкость операций, выполняемых ручным способом; Пi – коэффициент производительности оборудования. 
Коэффициент Пi характеризует рост производительности при 
замене ручной операции (или механизированной, принятой за 
базу) механизированной и определяется как отношение трудоем7

Механизация и автоматизация сварочного производства. Практикум
кости до проведения механизации Трi к трудоемкости, достигаемой в результате механизации Тмi по формуле
(1.2) 
T  
П
 
.
T
=
р
 
м
	
i
i
i
	
Числитель формулы (1.1) представляет собой трудоемкость 
операций, осуществляемых механизированными методами, в случае их исполнения вручную. Эту трудоемкость называют приведенной трудоемкостью механизированных операций. Знаменатель 
формулы (1.1) представляет собой общую трудоемкость всех операций в случае их исполнения вручную или общую приведенную 
трудоемкость. 
Показатель У1 определяет удельный объем механизированных операций в общем производственном процессе и служит для 
оценки степени охвата механизацией производственного процесса. Он характеризует уровень механизации только количественно 
и не изменяется при замене менее совершенного механизированного оборудования более совершенным. Увеличение производительности оборудования не влияет на изменение показателя У1. 
И он остается неизменным. Это объясняется тем, что с повышением коэффициента производительности оборудования П соответственно снижается трудоемкость производимых на нем операций Тм, и поэтому при неизменной программе цеха произведение 
ТмП остается постоянным.
Показатель У1 изменяется от 0 до 100 %. На его величину 
оказывает влияние только масштаб механизации производственного процесса. 
Показатель У2 отражает степень вытеснения живого труда в 
результате механизации и характеризует сокращение трудовых 
затрат за счет механизации и уровень производительности применяемой техники. У2 определяют по формуле 
i
i
i
(1.3) 
м
 
м
2 
 Т
П
 
 
Т
У
 
1
 00 %.
Т
П  Т






м
р




	
i
i
	
Числитель формулы (1.3) представляет собой исключенную 
трудоемкость. Частное от деления этой трудоемкости на приведенную трудоемкость всех работ является удельным снижением 
трудовых затрат, достигаемым при внедрении машин, т. е. качественной характеристикой уровня механизации. 
8

Практическая работа № 1
Показатель У2 изменяется от 0 и стремится к 100 %, но не 
достигает верхнего показателя, так как качественное совершенствование оборудования беспредельно. На величину этого показателя влияет не только масштаб механизации, но и производительность применяемого оборудования. 
Показатель У3 определяет удельное число рабочих, занятых 
механизированным трудом, в общем числе рабочих и характеризует уровень механизации труда. У3 определяют по формуле 
(1.4) 
=
⋅
+
	
м
3
м
р
У
 
 100 %,
 
Р
Р
Р
	
где Рм – число рабочих, выполняющих работу механизированным 
способом; Рр – число рабочих, выполняющих работу вручную. 
Показатель У3 изменяется от 0 до 100 %. На его величину 
оказывает влияние только масштаб механизации производственного процесса. 
Показатели У1, У2 и У3 могут быть установлены в целом по 
цеху сварных конструкций, по отдельным участкам или линиям, 
а также по видам работ, например для сварочных работ. 
В формулах (1.1) и (1.3) для удобства расчета трудоемкости Тм 
и Тр могут быть заменены числом рабочих Рм и Рр. 
Коэффициенты П, используемые для расчета количественного и качественного показателей уровня механизации, приведены в приложении 1. Комплексная механизация Ук.м может быть 
определена по следующей формуле 
n
d
i
i
(1.5)
У
У
 
,
100
i
к.м
1


	
	
где Уi – уровень механизации по i-му виду работ, исчисленный 
на основе трудоемкости, %; di – доля i-го вида работ в общем 
объеме их трудоемкости, %.
Определение уровня комплексной механизации на основе 
трудоемкости позволит также находить удельный вес трудоемкости на высокомеханизированных поточных и автоматических 
линиях в общих затратах труда или только среди механизированных операций, что особенно важно при определении экономической эффективности внедрения поточных и автоматических 
линий.
9

Механизация и автоматизация сварочного производства. Практикум
Степень механизации и автоматизации труда, обеспечиваемая производственной машиной, характеризуется коэффициентами механизации kм и автоматизации kа и определяется по формулам 
(1.6)
	
=
м
м 
оп
 
;
t
k
t
 	
(1.7)
	
=
а
а
оп
 
,
t
k
t
 	
где tм – машинное время выполнения процесса; tоп – оперативное время; tа – время автоматического выполнения процесса. 
Примеры выполнения заданий 
1. Определить уровень механизации сварочных работ для 
цеха сварных конструкций отрасли металлургического машиностроения по данным, содержащимся в таблице 1.1. 
Таблица 1.1
Число рабочих и трудоемкость сварочных работ
Вид сварки и применяемое оборудование
Число рабочих
Трудоемкость, ч
Коэффициент П
21
39 000
3
Автоматическая сварка под флюсом на 
универсальных установках с применением 
обычных режимов
57
105 000
2
Механизированная сварка в СО2 с применением механизированного оборудования для 
поворота свариваемых деталей
14
26 000
3,5
Контактная точечная сварка на универсальных машинах с неавтоматизированным 
режимом работы
Итого:
–
механизированная сварка
ручная дуговая сварка
92
95
170 000
175 000
Всего
187
345 000
–
Решение. Рассчитываем показатели уровня механизации по 
формулам (1.1), (1.3), (1.4). 
Определяем количественный показатель уровня механизации У1:
10