Изготовление секций

Секции конструкций корпуса судна могут быть с разным направлением набора, и для каждого типа существует определенная технология.

Плоскостные секции

Секции с плоским полотнищем изготавлива­ет на плоских металлических стендах с применением простейшего сбо­ечного инструмента и приспособлений. Для изготовления тонколистовых (4-6 мм) секций поверхность балок стенда должна иметь плотной металлический настил, для толстолистовых (более 8 мм) секций такой настил необязателен.

Просты в изготовлении плоские секции с набором одного направ­ления, когда по заранее нанесенным линиям разметки балки набора собирают с полотнищем и производят их автоматическую или полуавтоматическую приварку к нему.

Сложнее технологический процесс производства секций с набором двух направлений, т. е. с пересекающимся набором. Предложено несколько вариантов технологии, зависящих от конструктивного реше­ния узла пересечения балок набора и отличающихся последовательно­стью сборки и приварки набора к полотнищу и между собой.

Раздельный способ

Сборки и сварки набора применяют, если высо­кие перекрестные связи имеют свободный вырез для пропуска более низких балок главного направления, которые первыми собирают и сва­ривают с полотнищем. На них «надевают» перекрестный набор и сва­ривают его с полотнищем. Пересечения балок между собой сваривают и последнюю очередь. Схема «надевания» видна из рис. 2, а.

Совмещенный способ

Сборки и сварки набора применяют, если вы­резы в перекрестном наборе выполнены по контуру балки набора глав­ного направления. В этом случае перекрестный набор собирают с по­лотнищем, а затем через вырезы в нем протаскивают и прихватывают балки главного направления (рис. 2, б).

После сборки набора меж­ду собой и с полотнищем сваривают соединения балок, а затем их при­варивают к полотнищу полуавтоматом в среде углекислого газа или под флюсом по образовавшимся между балками набора квадратам — ячейкам.

При отсутствии в перекрестных балках вырезов для прохода набо­ра главного направления приходится применять сборку с использова­нием так называемых «коротышей». С полотнищем собирают первую из балок высокого набора без вырезов. К ней притыкают низкие балки набора другого направления. Далее собирают следующую высокую пе­ресекающую балку, пока весь набор не будет собран с полотнищем и между собой. По окончании сборки проводят ячейковую сварку по­луавтоматом и вручную.

В такой же последовательности ведут сборку в случае, когда высота пересекающихся балок набора одинакова или, как говорят, набор рав­новысокий. Первой собирают с полотнищем неразрезную связь, а к ней притыкают разрезные балки.

Каркасный способ

Применяют для секций с большим числом балок двух направлений. Вначале собирают и сваривают между собой балки главного направления и перекрестные, образовавшийся из балок кар­кас собирают с полотнищем и сваривают ячейковым способом. Для сборки и сварки каркаса могут применяться кондукторы и автоматы для вертикальной сварки перекрестий набора. Последовательность ме­ханизированного изготовления плоских секций каркасным способом показана на рис. 3.

Ячейковый способ

Это способ сварки, который состоит в выполнении свар­ных швов в пределах одной ячейки. Окончив сварку в одной ячейке, переходят к следующей, постепенно удаляясь от середины секции к ее краям. Сварку ячеек целесообразно вести нескольким сварщикам сра­зу к четырем краям секции. Преимущество ячейкового способа сварки заключается в равномерных деформациях конструкций от усадки от­дельных сварных швов, поскольку незакрепленные участки впереди фронта сварки не препятствуют смещению привариваемых элементов и не вызывают изгиба конструкции.

Характерные сварочные деформации плоских секций:

• Продольное и поперечное укорочение секций;
• Общий изгиб в продольном и попереч­ном направлениях;
• Бухтины на полотнище.

Существует несколько тех­нологических приемов для предотвращения деформаций, таких как уве­личение размеров секций на величину ожидаемого укорочения: упругий выгиб полотнищ перед приваркой к ним набора, например, путем при­менения стенда, имеющего обратный выгиб; придание обратного выгиба продольным балкам набора до их установки. Выгиб компенсирует про­дольную деформацию самого ребра в процессе сварки, а также способ­ствует возникновению благоприятных растягивающих напряжений в полотнище, что приводит к уменьшению на нем бухтин.

Плоскостность и относительная простота конструкции плоских сек­ций предопределили возможность механизации их изготовления. На отечественных судостроительных заводах такие секции изготавли­вают на механизированных поточных линиях. Представленная на рис. 4 механизированная линия предназначена для изготовления крупногабаритных (10 000 × 10 000 мм) плоских секций с толщиной ли­стов 6-24 мм. Такт работы линии, т. е. время, через которое с линии сходит готовая секция, около 2 ч.

Первые три позиции линии могут быть выделены в автономную ли­нию изготовления полотнищ. На первой позиции осуществляется сбор­ка полотнища. Позиция оснащена роликами и захватами для переме­щения листов и полотнища вдоль линии, а также сборочной балкой с двумя рядами электромагнитов. Позиция обслуживается передвиж­ным портальным листоукладчиком 1, который электромагнитами, навешенными на траверсе, последовательно захватывает листы из нако­пителя в начале линии и укладывает на сборочный стенд.

Включением электромагнитов сборочной балки кромки листов фиксируют и тем самым устраняют волнистость кромок двух первых листов. Соедине­ние закрепляют электроприхватками. Собранные листы после выклю­чения магнитов перемещают вдоль линии, укладывают следующий лист и процесс повторяют.

Полностью собранное полотнище собственной транспортной сис­темой линии передвигают на вторую позицию. Позиция оснащена сварочным стендом, состоящим из четырех подвижных электромаг­нитных балок 2 с флюсомедными подкладками и подвижного порта­ла 3, на направляющих которого установлен передвижной трех­дуговой сварочный автомат. После установки балок под стыками листов портал размещают над первым соединением и производят его одностороннюю сварку с двусторонним (обратным) формированием шва. Затем, перемещая портал, сваривают остальные соединения. При сварке кромки свариваемых листов притягивают к сварочной балке электромагнитами.

Сваренное полотнище транспортной системой передают на третью позицию, оснащенную поворотным устройством для разворота на 90° (в тех случаях, когда набор главного направления располагается пер­пендикулярно соединениям листов). На этой позиции устраняют де­фекты сварки и размечают полотнище под установку набора.

Затем полотнище передают на четвертую позицию линии и ори­ентируют таким образом, чтобы линия разметки первой балки набо­ра была параллельна оси портала неподвижного сборочно-сварочно­го агрегата 4. По линии разметки устанавливают первую балку набора, плотно обжимают к полотнищу гидравлическими прижимами агре­гата и приваривают автоматической сваркой под флюсом.

Далее полотнище перемещают на шпацию с учетом величины его усадки от приварки первой балки и устанавливают и приваривают следующую балку. Процесс повторяется, пока не будут приварены все балки на­бора. При приварке балок набора агрегат создает местный упругий выгиб полотнища для предотвращения деформаций ребристости (на полотнищах толщиной 8 мм и более) или общий обратный уп­ругий выгиб балки набора в плоскости стенки вместе с полотнищем (при толщине менее 8 мм).

Полотнище с приваренными балками набора главного направления транспортная система линии перемещает на ее пятую позицию. Пози­ция оснащена выдвижными транспортно-опорными роликами, кассе­тами для балок поперечного набора, а также подвижным сборочным агрегатом 5 полукозлового типа, служащим для подачи, установки, разворота при необходимости до 270° балок перекрестного набора и их прижатия к полотнищу.

После передвижки секции опорные ролики опускаются и секция ложится на стенд. Агрегат захватывает в кассете, стоящей рядом со стен­дом, балку набора, приносит ее к месту установки, ставит на линию разметки и прижимает к полотнищу. В процессе работы всеми действи­ями агрегата управляет сборщик-оператор, а прихватку балки к полот­нищу вручную выполняет второй рабочий.

Рекомендуется к прочтению: Изготовление узлов

Секцию с установленными таким образом балками перекрестного набора поднимают ролики стенда и перемещают на шестую позицию — сварочную. Позиция оборудована поворотными стрелами 6, на опускающихся контейнерах которых размещены подающие механизмы сва­рочных полуавтоматов.

После сварки соединений перекрестного набора с балками главного направления и его приварки к полотнищу секцию перемещают на седьмую позицию на кантователь 7.

После кантовки:

1. Находят и устра­няют дефекты;
2. Устанавливают насыщение;
3. Контуруют секцию;
4. Обреза­ют припуски;
5. Возвращают в исходное положение;
6. Цеховым краном снимают с линии.

При ограниченной программе выпуска плоских секций их изготавливают на специализированных участках, оснащенных механизирован­ным оборудованием для выполнения наиболее трудоемких операций технологического процесса. Применение в сборочно-сварочных цехах нашли автономные стенды с электромагнитными и флюсомедными балками для сборки и сварки плоских полотнищ, агрегаты установки и приварки балок набора главного направления.

Полуобьемные секции

В зависимости от наличия накрывающего пе­рекрытия полуобъемные секции разделяют на открытые и закрытые. По условиям ведения работ изготовление закрытых секций более трудоемкое и сложное. В малых замкнутых пространствах внутри за­крытых секций создаются крайне неблагоприятные условия для работающих и существенные ограничения для применения средств механизации.

Приходится применять принудительную вентиляцию, сокращать продолжительность работ и т. п. При изготовлении закры­тых секций стремятся закончить сварку всех внутренних швов до установки накрывающего перекрытия, а для его приварки к набору секцию приходится кантовать.

Технология изготовления полуобъемных секций различается в за­висимости от того, имеет секция плоскую поверхность или она ограни­чена только криволинейными поверхностями.

Плоскую поверхность часто используют в качестве сборочной базы, что позволяет применять для сборки и сварки секции плоские стенды.

На стенд укладывают:

1. Базовые плоские элементы (подсекции насти­ла второго дна или внутреннего борта);
2. Устанавливают рамный набор;
3. Сваривают его с базовым полотнищем и имеющимся на нем набором;
4. Устанавливают и приваривают насыщение секции;
5. Проверяют рамный набор по высоте;
6. Устанавливают на него листы наружной обшивки и сваривают их соединения;
7. Секцию перекантовывают и изнутри приваривают набор к наружной обшивке.

При отсутствии базовых плоских элементов набор можно устанав­ливать и временно закреплять на плоском стенде. Образованный таким образом каркас затем накрывают листами наружной обшивки, а иногда (при толщине листов до 6 мм) и заранее сваренной целиком наружной обшивкой. При указанной толщине жесткость сваренного полотна мала, а вес велик. Обшивка облегает набор почти без зазора, а имеющийся зазор легко выбрать, применяя сборочные приспособления.

Сборку и сварку криволинейных секций без плоской базы выпол­няют в сборочно-сварочных постелях.

Технологический процесс изго­товления полуобъемных секций включает:

• Проверку обводов лекаль­ной поверхности постели;
• Установку;
• Подгонку;
• Закрепление и сварку стыков и пазов листов обшивки с одной стороны (применение флюсо­керамических подкладок позволяет производить одностороннюю свар­ку с формированием обратной стороны шва);
• Разметку обшивки;
• Уста­новку по разметке и приварку балок набора;
• Установку и закрепление накрывающего настила (если такой имеется);
• Снятие секции цеховым краном из постели;
• Кантовку секции на 180° и ее установку на площад­ку;
• Приварку накрывающего настила к набору и окончание сварки сты­ков и пазов обшивки;
• Возвращение секции в первоначальное положе­ние;
• Установку насыщения;
• Проверку ее формы и размеров.

Сборочные постели — наиболее применимая группа сборочно-сва­рочной оснастки. Несмотря на конструктивные различия, все постели образуют лекальные рабочие поверхности, определяющие форму и раз­меры изготавливаемых в них секций.

По конструкции и способу образования лекальной рабочей поверх­ности постели делятся на стоечные и лекальные, а по назначению – на специализированные (для изготовления секций только одного вида) и универсальные (для изготовления группы однотипных или несколь­ких видов секций).

Одной из наиболее распространенных конструкций специализиро­ванных постелей являются стационарные стоечные постели, лекаль­ная рабочая поверхность которых образована путем установки на ме­таллическую сборочную площадку или раму рядов различных по высоте ворота при необходимости до 270° балок перекрестного набора и их прижатия к полотнищу.

К преимуществам стационарных стоечных постелей относят их не­большую металлоемкость, простоту проектирования и изготовления, к недостаткам – большую трудоемкость их подготовки к закладке сек­ций. Поэтому стационарные постели применяют главным образом при индивидуальной сборке секций и небольшой кривизне их обводов (па­лубные секции, бортовые секции средней части корпуса судна).

У лекальных постелей формирующую обводы секции поверхность образуют лекала. Лекала представляют собой листовую или рамную конструкцию, раскрепленную продольными связями. Лекала могут быть съемными и постоянными, устанавливаемыми на основании по­стели через одну или две шпации.

На рис. 6 показана постель с постоянными лекалами для сборки днищевых секций.

Лекальные постели металлоемки и трудоемки в изготовлении, но просты в подготовке к закладке очередной секции, поэтому их при­меняют при серийном изготовлении секций.

Специализированные постели, несмотря на их распространение, неудобны для ССЦ тем, что для их размещения требуется значитель­ная производственная площадь. После изготовления секций постели больше не нужны и их (целиком или в разобранном виде) убирают на площадки хранения. Для изготовления секций следующего судна по­стели снова устанавливают в цехе.

Трудоемкость установки постелей с постоянными лекалами (транс­портировка, проверка) или изготовления стоечных постелей составляет до 18-20 % общей трудоемкости сборки и сварки секций. При переходе от постройки судов одного проекта к другому значительные затраты свя­заны с проектированием и изготовлением новых постелей.

Все это вынуждает отказываться от специализированных постелей и переходить к применению универсальных постелей, особенно при индивидуальной и мелкосерийной постройке судов. На рис. 7 показана универсальная постель для днищевых секций, имеющая габариты 22 000 × 24 000 мм.

Постель состоит из балок 3 с выдвигаемыми стойками 4 для созда­ния рабочей поверхности, соответствующей обводам изготавливаемой секции, и системы передвижения по рельсовым путям. Балки постели длиной 22 000 мм изготовлены из двух частей с разрезом в ДП. Разрез предусмотрен для облегчения передвижения балки при эксплуатации постели и для упрощения ее изготовления. Расстояние между стойками вдоль балки 500 мм, максимальная высота выдвинутой стойки 850 мм.

Скуловая часть днищевой секции имеет разные кривизну и высоту от основной плоскости судна. Для получения требуемых обводов ску­ловой части секций на балках установлены на роликах два подвижных подлекальника 1.

Сборка и сварка полуобъемных секций может выполняться на меха­низированных линиях, которые предусматривают два технологических ва­рианта изготовления. В одном варианте при проектировании линий были учтены принципы поточного производства. Весь технологический процесс осуществляют на позициях, каждая из которых представляет собой специализированное рабочее место для определенных технологических опе­раций. При этом объект производства — секция — перемещается с пози­ции на позицию. На рис. 8 показана линия изготовления бортовых секций максимальными размерами 8,5 × 10,5 × 3,6 м массой до 36 т.

Основная часть линии (поточная) состоит из семи передвижных постелей. На позициях I—VII секция совместно со сборочной постелью перемещается по рельсовому пути. После освобождения от секции на позиции VII постель возвращается цеховым краном на позицию I.

Подача и укладка на постель плоских и гнутых листов наружной обшивки, а также подача и снятие сборочных устройств и сварочной аппаратуры при сборке и сварке полотнищ осуществляется вакуумным укладчиком. Для захвата набора из кассет, наведения его на линию раз­метки и обжатия с полотнищем наружной обшивки в составе линии предусмотрены два агрегата установки набора. Сварочные работы осу­ществляют полуавтоматами, которые подают к местам сварки установ­ки — носители сварочного оборудования.

Для выполнения наиболее трудоемких и продолжительных опера­ций по установке и приварке набора предусмотрены две одноименных позиции, что повышает равномерность загрузки позиций и ритмичность работы линии.

На позициях VIII и IX установлены стационарные постели, в кото­рые секцию укладывают при окончательной сборке для предотвраще­ния искажения ее формы и обводов и их проверки перед сдачей.

На позиции IX установлен кантователь, обеспечивающий кантовку и сварку секций в нижнем положении. На позициях VIII—XI секции пе­ремещают цеховым краном, а вывозят из цеха на судовозных тележках.

По второму варианту изготовление секций производится на линии, состоящей из одной основной и одной-двух вспомогательных позиций с универсальным многоцелевым оборудованием.

В составе линии имеется система катучих балок с выдвижными стой­ками и регулируемыми подлекальниками, образующими поле перенала­живаемых опор для формирования секций на наружной обшивке. Балки фиксируются на рельсах захватами с гидравлической системой расцепле­ния. На балках предусмотрены отверстия для крепления талрепов, с по­мощью которых наружная обшивка подтягивается к вершинам стоек.

Опорные приводные стойки в виде силовых пневматических цилин­дров, снабженных фиксаторами, регулируются и фиксируются по вы­соте. Высота выдвижения приводных стоек составляет 750 мм на бал­ках (с удлинителем — 1 700 мм) и 300 мм на подлекальных винтовых стойках (с удлинителем — 600 мм). Для механизации установочных и сборочных работ линия обслуживается подвижными агрегатами с зах­ватами и прижимами.

Перемещение секций при изготовлении не предусмотрено. На рис. 10 показан общий вид подобной механизированной линии ДБС-8, предназначенной для изготовления криволинейных днищевых секций.

Линия имеет агрегаты для транспортировки набора из кассет, дос­тавленных цеховым краном, и его прижатия к полотнищу, поворотные стрелы — носители сварочного оборудования. Параллельно с линией размещены рабочие места (на рис. 10 они показаны снизу), на кото­рых выполняют завершающие работы с секциями. Передача на них сек­ций с линии осуществляется цеховым краном. Длина секции не более 8 000 мм; ширина не ограничена.

Объемные секции

Объемными секциями могут быть секции оконеч­ностей, секции ярусов надстроек. Объемные секции с плоскими обво­дами собирают на сборочных стендах на плоской ограничивающей поверхности, с криволинейными обводами — в специальных постелях — кондукторах.

Наиболее сложен технологический процесс сборки объемных сек­ций оконечностей. Их сборку начинают с установки в кондуктор киле­вой коробки. Затем устанавливают предварительно собранный узел штевня и стыкуют его с килевой коробкой. При этом проверяют поло­жение штевня, в том числе относительно ДП. Положение ахтерштевня одновинтового судна на основании таблиц плазовых координат допол­нительно проверяют по отношению к линии вала с помощью стеклиня, натянутого через яблоко ахтерштевня.

В зависимости от обводов секции в кондуктор устанавливают отдель­ные гнутые листы наружной обшивки или предварительно сваренные полотнища (при небольшой погиби), обжимают к лекалам кондуктора и соединяют с килевой коробкой, штевнем и друг с другом. После сварки соединений выполняют разметку линий притыкания набора, зачищают места его установки, производят сборку и сварку с обшивкой. После окон­чания сварки набора устанавливают секции закрывающих палуб или платформ, предварительно собранных в виде плоскостных секций.

При изготовлении объемных секций общие сварочные деформации не возникают или малы, поскольку секции обладают жесткостью во всех трех направлениях. Кроме того, объем сварочных работ относительно невелик, так как большая их часть уже выполнена ранее при изготов­лении узлов и плоскостных секций.

Читайте также: Состав и характеристика технологических операций изготовления корпусных конструкций

Объемные секции надстроек и их ярусов имеют некоторые конст­руктивные и технологические особенности, большие плоские поверх­ности из листов малой толщины (до 8-12 мм), подкрепленных набо­ром преимущественно одного направления и малой высоты, наличие большого числа крупных вырезов для дверей и иллюминаторов. В це­лях упрощения работ объемную секцию яруса надстройки часто соби­рают в перевернутом положении из предварительно изготовленных плоскостных секций палуб, наружных стенок и внутренних выгородок, используя палубу в качестве базовой плоскости.

В заключение следует отметить, что перспективное направление со­вершенствования технологии изготовления узловИзготовление узлов и монтаж систем на судне и секций состоит в применении промышленных роботов. Внедрение роботов в сборочно­сварочном судостроительном производстве имеет принципиальные от­личия от их применения в машиностроении, что обусловлено сложностью судовых корпусных конструкций, их большими габаритами и массой.