автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Исследование процессов и повышение эффективности автоматизированной плазменной резки на судостроительном предприятии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ СУДОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи

БУЛАНОВ Роман Дмитриевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ НА СУДОСТРОИТЕЛЬНОМ

ПРЕДПРИЯТИИ

Специальность: 05.08.04 - Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства

РГБ ОД

- 7 ФЕИ гт

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена на государственном унитарном предприятии "Адмиралтей' верфи"

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

В. Л Александров Научный консультант - кандидат технических наук В.Д.Горбач

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

на заседании диссертационного совета К.130.04.01 в Федеральном государст! ном унитарном предприятии Центральный научно-исследовательский институ технологии судостроения по адресу: 198095, Санкт-Петербург, Промышленная улица, д.7.

Ваш отзыв с подписями, заверенными печатью, просим направлять по указам адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в аспирантуре ФГУП Центральный научн* исследовательский институт технологии судостроения.

профессор В.Ф.Соколов

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник В А.Синицкий

Ведущая организация - ОАО "Северная верфь".

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических нау!

старший научный сотрудник

В.П.Шабар!.

О 481,-0 Й.оад-^О

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Плазменная резка является одной из основных операций корпусообрабаты-вающего производства, оказывающей непосредственное влияние на качество, долговечность и эксплуатационную надежность корпусов судов, а также на трудоемкость их изготовления. Несмотря на то, что плазменная резка широко применяется в отечественном и мировом судостроении уже более 30 лет, многие вопросы, связанные с ее практическим применением, остаются не решенными до сих пор.

Точность вырезки деталей корпусов судов, достигаемая даже на современных машинах с ЧПУ, не позволяет полностью исключить пригоночные работы при сборке конструкций, особенно под автоматическую сварку. При резке большинства используемых в судостроении сталей, особенно листов малых толщин, происходит газонасыщение (в первую очередь азотирование) кромок деталей, создающее опасность порообразования при автоматической сварке конструкций.

Большие проблемы остаются в части обеспечения требований экологической безопасности процесса и требований охраны труда из-за значительного объема выбросов в атмосферу вредных веществ, высокого шума и светового излучения при плазменной резке.

В условиях рыночной экономики предъявляются более высокие требования к экономичности процесса, определяемой его производительностью, удельным расходом электроэнергии и быстроизнашивающихся частей плазмотронов, затратами на выполнение сопутствующих операций (разметки, маркирования, разделки кромок деталей под сварку и их комплектации), расходами на оборудование и реализацию природоохранных мероприятий. Это обуславливает необходимость исследования и разработки экономичных режимов плазменной резки и современных схем автоматизированных участков изготовления листовых деталей.

Поэтому задача повышения эффективности автоматизированной плaзмe^ резки деталей корпусов судов является актуальной и в ее решении заинтерео ны практически все судостроительные предприятия.

Цель и задачи исследований.

Целью настоящей работы является повышение эффективности и качес плазменной резки деталей корпусов судов из листового металлопроката обеспечении экологической чистоты процесса и требований охраны труда рг тающих с минимальными затратами на реконструкцию производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

• выполнить теоретические и экспериментальные исследования процесса л/ менной резки листовых деталей из применяемых в судокорпусостроении ма сталей и разработать экономичную и экологически чистую технологию пг менной резки, обеспечивающую высокое качество реза при минимальных тратах на модернизацию машин и внедрение новой технологии;

• разработать базовые варианты схем комплексной автоматизации участков т ловой резки применительно к различным типам судостроительных предпр тий, исследовать влияние особенностей схем автоматизации на трудоемко изготовления деталей, пропускную способность участков, затраты на рек струкцию и средние удельные затраты на метр реза;

• разработать концепцию комплексной автоматизации участка плазменной ре: применительно к ГУП "Адмиралтейские верфи", выполнить математическое ь делирование функционирования участка и провести технико-экономическ анализ внедрения разработанной технологии и организации производства.

Методы исследований.

Основу исследований составляют методы планирования эксперимента и построения математических моделей, регрессионного анализа, статистической обработки данных, теории подобия и методы оптимизации параметров.

Научная новизна и научные результаты.

На основании результатов теоретических, экспериментальных и статистических исследований установлены зависимости:

• скорости плазменной резки, среднего срока службы быстроизнашивающихся частей плазмотронов, концентрации вредных веществ в воздухе и среднего квадратического отклонения ширины реза от толщины разрезаемых листов, типа плазмообразующего газа и силы тока плазменной дуги;

• удельной трудоемкости изготовления деталей, стоимости оборудования участка плазменной резки и усредненных затрат на изготовление деталей от пропускной способности и варианта схемы автоматизации участка;

• среднего статистического времени обработки листов и пропускной способности автоматизированного участка тепловой резки от средней толщины обрабатываемых листов и состава входящего в него оборудования.

Определены оптимальные, с технико-экономической точки зрения, режимы плазменной резки листовых деталей корпусов судов из малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Практическая ценность работы.

Разработана технология плазменной резки деталей корпусов судов из малоуглеродистых и низколегированных сталей, обеспечивающая высокие технико-экономические показатели процесса, повышенное качество и точность резки, экологическую безопасность процесса и требования охраны труда.

Предложены базовые варианты комплексной автоматизации участков тепг вой резки судостроительных предприятий и даны рекомендации по их пракп ческому применению в зависимости от особенностей верфей.

Разработан организационно-технологический проект комплексной автома" эации и математическая модель функционирования участка плазменной резки < временного судостроительного предприятия.

Результаты исследований внедрены при разработке и практической реали ции проекта реконструкции участка плазменной резки ГУП "Адмиралтейские в< фи".

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались автором и обсуждались:

• на соеещаши главных специалистов Первого главного ^травления Министерства с> строительной промышленности (г. Комюомогъск-на-Амуре, 1977 г.);

• на отраслевых совещаниях главных сварщиков судостроительных пр приятий (г. Киев, 1988г. и 1990г., г.Северодвинск, 1990 г.);

• на отраслевых совещании главных специалистов судостроительных лредпр той (Санкт-Петербург, 1995 г и 1996 г.).

Публикации.

Основное содержание работы опубликовано в четырех статьях и двух патента: изобретение.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литератур четырех приложений. Общий объем работы составляет 154 страницы машино ного текста, в том числе 42 рисунка и 20 таблиц.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы и кратко сформулировано содержание работы.

В первой главе выполнен сравнительный технико-экономический анализ способов резки листового металлопроката, применяемых в отечественном и мировом судостроении и в смежных отраслях промышленности. Показано, что благодаря высокой производительности и экономичности процесса плазменная резка занимает и в ближайшем будущем будет занимать в судокорпусостроении ведущее место среди других технологий резки листового проката.

Приведен обзор современного оборудования для плазменной резки, выпускаемого ведущими фирмами России и мира. Рассмотрены отличительные особенности различных способов плазменной резки, показаны преимущества плазменной резки на поверхности воды и в Еоде и трудности, связанные с внедрением этих процессов. Рассмотрены основные направления автоматизации участков тепловой резки листовых деталей и типичные схемы поточных линий и комплексно-автоматизированных участков тепловой резки, внедренных на отечественных и иностранных верфях.

Обобщены проблемы и нерешенные вопросы, связанные с промышленным использованием процесса плазменной резки деталей корпусов судов, касающиеся экономичности процесса, точности и качества вырезки деталей, обеспечения требований экологической безопасности и охраны труда. Сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса плазменной резки листовых деталей корпусов судов из малоуглеродистых и низколегированных сталей и даны практические рекомендации по совершенствованию этого технологического процесса.

На первой стадии исследований была проанализирована производственная программа судостроительной верфи, специализирующейся на постройке средне-тоннажных транспортных судов. Было показано, что 93% массы обрабатываемого листового проката составляют листы из малоуглеродистых и низколегированных

сталей (РСД-32, 09Г2, РВС, ВСтЗсп и др.) толщиной от 3 до 30 мм, исследова плазменной резки которых и посвящена настоящая работа.

Анализ существующих теорий плазменной резки показал, что в настоя время отсутствуют удобные для практического применения расчетные зависга ти основных параметров процесса плазменной резки, позволяющие опреде; оптимальные режимы резки применительно к конкретным условиям. Для пол ния подобных зависимостей был выполнен комплекс экспериментальных ис< дований плазменной резки деталей корпусов судов в атмосфере и на поверхж воды с использованием е качестве плазмообразующих газов воздуха и кислор< Экспериментальные исследования проводились автором на автоматизирован участке плазменной резки ГУП "Адмиралтейские верфи" с использованием ма с ЧПУ типа "Кристалл ППлЦ", укомплектованных водоналивными раскройнк столами и источниками питания плазменной дуги с микропроцессорным упрае нием типа "АПРМ 411". Использование методов статистической обработки зультатов исследований, планирования эксперимента и интерполяции позвол! предложить рад удобных для практического применения расчетных зависимое между основными параметрами процесса плазменной резки. Основными ср< них являются следующие.

Зависимости скорости плазменной резки V, м/мин, от толщины разрез мого металла мм, и силы тока плазменной дуги I, А, при использовании в честве ллззмообразующего газа воздуха:

т 1,5+0,061

и кислорода:

2 + 0,071

где

.400

Зависимости содержания вредных веществ в Еоздухе рабочей зоне на месте оператора машины при плазменной резке низколегированных судокорлусных сталей К(, мг/м\ от способа резки и толщины разрезаемой стали 5:

Ю = АЬл/§,

где Л - коэффициент, значения которого приведены в таблице.

Таблица. Значения коэффициента Л, входящего е формулу для расчета содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Вредное вещество Способ плазменной резки

в атмосфере на поверхности воды

Пыль 0,78 0,54

Марганец 0,029 0,011

Озон 0,034 0,013

N0, 0,49 0,26

СО 1,16 0,45

Зависимость среднего квадратического отклонения ширины реза 2ар от параметров процесса:

20р = 0,25 + 0,0018 5 + 0,0037 5 Ог, где в - толщина разрезаемого листа, мм, Ос - диаметр сопла плазмотрона, мм. Также были определены зависимости среднего срока службы быстроизнашивающихся частей плазмотронов - электродов и сопел от параметров процесса резки, графически представленные на рисунках 1 и 2. После этого был выполнен технико-экономический анализ затрат на электроэнергию и расходные материалы при использовании различных способов и режимов плазменной резки.

На основании анализа установленных зависимостей были оптимизированы режимы плазменной резки малоуглеродистых и низколегированных сталей, используемых в конструкциях корпусов судов. Критериями оптимизации явились точность и качество реза, экологическая чистота процесса и основные технико-

10

и 6

£

к

3

г /

ЮО гоо 300 400 £~00 ¡1

Зависимость среднего срока служба электрода тип трона ^ от количества пробивок я .

плазмообразувдий газ кислород (статистические д;

плазмообразувдий газ кислород (данные фирмы "М< для специальных катодов и сопел);

плазмообразувдий газ воздух (статистические даш

Рисунок I.

1 -

2 -

3 -

- ь £

ю го зо .я нм

Рисунок 2. Статистические зависимости среднего срока слун электрода плазмотрона £ от толщины разрезае: металла £ (сила тока 300 А).

1 - плазмообразупций газ кислород, резка в атмосфере;

2 - плазмообразупций газ кислород, резка на воде;

3 - плазмообразующий газ воздух, резка в атмосфере;

4 - плазмообразующий газ воздух, резка на воде.

экономические показатели (усредненные затраты на метр реза, расход электроэнергии и быстроизнашивающихся частей плазмотронов). Графически предлагаемые режимы приведены на рисунке 3.

Основным направлением совершенствования процесса плазменной резки является применение плазменной резки на поверхности воды при пониженных значениях силы тока с использованием источников питания дуги с микропроцессорным управлением, обеспечивающих плавное регулирование силы тока дуги в диапазоне от 50-100 до 250 А). Данные мероприятия позволят уменьшить в 2 и более раза ширину реза, повысить его точность, уменьшить тепловые деформации деталей, ширину зоны термического влияния и количество вредных выбросов в атмосферу, снизить до допустимых значений шум от плазменной резки, обеспечить экономию электроэнергии и снижение суммарных затрат на вырезку деталей. На верфях, применяющих автоматическую сварку деталей под слоем флюса, рекомендуется использовать в качестве плазмообразующего газа кислород. В этом случае процесс станет несколько дороже, по сравнением с традиционной резкой с использованием в качестве плазмообразующего газа воздуха, но зато будет практически исключено азотирование кромок деталей и отпадет необходимость в их зачистке или механической обработке перед сваркой.

Разработанные в данной главе технологические рекомендации и расчетные зависимости были использованы при разработке схем комплексной автоматизации участков тепловой резки верфей и моделировании их работы, выполненных в последующих главах.

В третьей главе рассмотрен вопрос комплексной автоматизации участков тепловой резки листовых деталей корпусообрабатывающих цехов судостроительных предприятий. На основании анализа основных направлений автоматизации выполнения операций резки, маркирования, разметки, комплектации листовых деталей и разделки их кромок под сварку, а также опыта ведущих еерфей России и мира разработаны три базовых варианта схем комплексной автоматизации участков тепловой резки:

Рисунок 3. Диапазоны возможных и рекомендуемых параметров плазменной резки: толщины разрезаемых деталей * и силы тока плазменной дуги I

чХ^ч - область возможных режимов плазменной резки; - область режимов, рекомендуемых ОСТ5.9526-87;

——- кривая режимов, оптимальных с технико-экономичеы точки зрения.

• участок, оснащенный широкопортальными двухместными многофункциональными машинами тепловой резки (МТР) с ЧПУ, выполняющими в автоматическом режиме операции маркирования, разметки, резки деталей и разделки их кромок под сварку и укомплектованными стационарными водоналивными раскройными столами (вариант 1);

• участок, оснащенный плазморежущими одноместными машинами с ЧПУ, специализированными высокоскоростными маркировочно-разметочными машинами с ЧПУ и машинами-фаскорезами с ЧПУ или контурной системой управления, объединенными с помощью транспортной системы в одну или несколько поточных линий (вариант 2);

• участок, оснащенный многофункциональными одноместными МТР, укомплектованными передвижными водоналивными столами (вариант 3).

Для каждого из предлагаемых вариантов автоматизации участков, укомплектованных различным количеством МТР, выполнен расчет основных технико-экономических показателей, включая пропускную способность, стоимость оборудования, удельную трудоемкость и удельные затраты на изготовление деталей. Удельные затраты на изготовление деталей 3 являются обобщающим показателем, характеризующим экономическую эффективность того или иного варианта и определяются по формуле С

3 =---------+ э + Т С3,

ПК0

где С - стоимость оборудования автоматизированного участка (включая проценты по банковскому кредиту), руб (долларов США), П - пропускная способность участка, т/г, К0 - срок окупаемости затрат, г,

Э - удельные эксплуатационные затраты, руб/т (долларов США/т), Т - удельная трудоемкость изготовления деталей , чел-ч/т, С, - стоимость нормо-часа, руб (долларов США).

Установлены зависимости стоимости оборудования, трудоемкости и удельных затрат изготовления деталей от пропускной способности участков (рисунки 4 и 5).

с,

или доллароб сшй

в ■ к ' 3 2 /

3=*

/

в /

ъ' /

/

/

ш

/

-у

Л

га ао 60 80 юо /7,//

Рисунок 4. Зависимость стоимости оборудования автоматизироз участка тепловой резки С от его пропускной спос<

1 - вариант I (участок на базе двухместных глноз

функциональных МЕР)

2 - вариант 2 (участок на базе одноместных плаз!

щих однофункциональных машин)

3 - вариант 3 (участок на базе одноместных глног<

циональных ¡ЯР).

Т,

цел. Ч_ т

Ф

0,6

0,6

0,4

0,2

20 ¿¡0 60 80 ЮО П, т/год

Рисунок 5. Зависимость удельной трудоемкости изготовления деталей Т на участке тепловой резки от его пропускной способности П.

1 - вариант I (участок на базе двухместных

многофункциональных МТР)

2 - вариант 2 (участок на базе одноместных плазкоре^ущ

одномункцзональных машин)

3 - вариант 3 (участок на базе одноместных

многойункциональннх МТР).

V

V и V Л

\ ч X

V \ ж Ч I ! ----

-а. / —о -

При этом проанализировано влияние уровня заработной платы на структуру личину суммарных затрат на изготовление деталей (рисунки 6 и 7). На осно анализа установленных зависимостей разработаны рекомендации по щ ческому применению предлагаемых схем автоматизации на новых и рекон руемых верфях.

Показано, что при относительно высоком уровне заработной платы, име место, например, в странах Западной Европы и Северной Америки, незавиот объема обрабатываемого на верфи листового проката, предпочтительны ляется использование двухместных многофункциональных МТР (вариант 1).

При относительно низком уровне заработной платы, имеющем место стоящее время в России, при выборе варианта автоматизации необходимо V вать объем обрабатываемого на верфи проката. Использование двухме многофункциональных МТР оправдано при обработке на верфи менее 30 листового проката в год. При больших объемах обработки проката экономи оправдано применение одноместных плазморежущих машин с ЧПУ.

Четвертая глава посвящена разработке технологии и организации изгот ния листовых деталей корпусов судов на автоматизированном участке пла ной резке применительно к условиям ГУП "Адмиралтейские верфи".

Разработана математическая модель функционирования автоматозирова участка плазменной резки, позволившая определить пропускную способ участка, оптимизировать состав и технические характеристики входящего состав основного технологического оборудования: ллазмореж/щих машин, гружателей листов и раскроя и сортировщиков мелких деталей. При оценке пускной способности оборудования были использованы статистические за мости средней длины реза, средней длины траектории перемещения машин! автоматизированном маркировании и разметке деталей и среднего сумма времени обработки деталей на машине с ЧПУ от толщины листа. С помощы тематической модели были установлены зависимости пропускной способное

Уровень, зарплаты

Вариант I

Вариант 2

Вариант 3

Средний для отечественного судостроения

Среднеевропейский

Рисунок 6. Структура затрат на изготовление листовых деталей при различных вариантах комплексной автоматизации участка тепловой резки

- затраты на зарплату

- эксплуатационные расхода

О

затраты на оборудование

РУ&

т

300

200

ЮО

ч Ч V

_ ' п -И--

к Ь-

8ЩЛ

т

з,

США

£0

ю

го ао бо во т п. тъ/сл а.)

0 X 2 3 .

— —е>

±1

го

.40

60 . во

5-)

(00

/7, йлг.Т.

Рисунок 7. Зависимость усредненных затрат на изготовление деталей 3 от пропускной способности автоматазг ного участкд тепловой резки П.

а) при среднемесячной зарплате 2500 руб.

б) при среднеевропейском уровне зарплаты (2С00 долларов США в месяц).

I - вариант I; 2 - вариант 2; 3 - вариант 3

автоматизированных участков от количества входящих в их состав МТР и средней толщины обрабатываемых листов. При этом пропускная способность П участка оценивалась как наименьшая величина из пропускной способности машин тепловой резки ПШ[„ сортировщиков деталей ПС: и транспортной системы Пт:

П = min {Пвд, По, Пг}.

Разработанная математическая модель, а также полученные в предыдущей главе зависимости и рекомендации были использованы при разработке организационно-технологического проекта реконструкции автоматизированного участка плазменной резки ГУП "Адмиралтейские верфи", схема которого показана на рисунке 8. Проект реконструкции участка позволяет:

• реализовать экономичные режимы плазменной резки на поверхности воды, разработанные во второй главе,

• обеспечить требования экологической безопасности и охраны труда за счет оснащения плазморежущих машин передвижными водоналивными столами и системой местной вентиляции,

• повысить пропускную способность участка в 1,8-2 раза за счет минимизации времени простоя машин,

• автоматизировать сопутствующие плазменной резки операции маркирования, разметки деталей и разделки их кромок под сварку,

• осуществить реконструкцию участка с минимальными затратами без приобретения новых плазморежущих машин и выполнения сложных строительно-монтажных работ.

В организационно-технологическом проекте реконструкции участка использованы разработанные при участии автора изобретения, касающиеся схемы поточной линии, электролизного способа очистки воды в раскройных столах (патент РФ N 2105654) и способа скругления свободных кромок вырезанных деталей (патент РФ N 2103090).

Первый этап реконструкции участка плазменной резки ГП "Адмиралтейские верфи" был завершен в 1998 г. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологий составил более 1.1 млн.руб.

□с

!0

□С

8 \Э

5 СЗ

о

Рисунок 8. Схема участка плазменной резки ГП "Адмиралтейские верфи"

I - роликовый конвейер от участка предварительной обработки; 2— автоматизированный промежуточный склад листов; 3 - перегружатель листов; 4 - роликовый конвейер; 5 - перегружатель листов и раскроя типа "магнитная плита ;

к _ гтгтпямплежушая машина, оснащенная автоматизированным маркирующим устройством ;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании статистической обработки результатов экспериментальных исследований плазменной резки малоуглеродистых и низколегированных сталей установлены эмпирические зависимости скорости резки и срока службы электродов и сопел плазмотронов от основных параметров процесса: силы тока плазменной дуги, типа плазмообразующего газа и толщины разрезаемого металла.

2. На основании экспериментальных исследований состояния воздушной среды на участке плазменной резки получены расчетные зависимости содержания вредных веществ в рабочей зоне от способа плазменной резки и толщины разрезаемого металла.

3. С использованием методов планирования эксперимента установлена зависимость среднего квадратического отклонения ширины реза от параметров процесса плазменной резки.

4. На основании выполненных экспериментальных, теоретических и технико-экономических исследований предложены режимы плазменной резки используемых в судокорпусостроении сталей, оптимальные с точки зрения экономичности процесса, точности и качества вырезки деталей, а также разработаны рекомендации по обеспечению экологической безопасности и охраны труда.

5. Разработаны альтернативные варианты схем комплексной автоматизации участков тепловой резки судостроительных предприятий, проанализировано влияние выбранной схемы на основные технико-экономические показатели участков (трудоемкость изготовления деталей, пропускную способность участков, затраты на модернизацию производства и комплексный показатель эффективности: усредненные затраты на изготовление деталей).

6. На основании установленных зависимостей затрат на изготовление деталей от пропускной способности различных вариантов участков тепловой резки, разработаны практические рекомендации по их комплексной автоматизации в зависимости от типа судостроительного предприятия и его производственной программы.

7. Разработана программа математического моделирования функцис вания автоматизированного участка тепловой резки листовых деталей, i ляющая оценить его пропускную способность и оптимизировать состав те> гаческого оборудования участка. Программа и полученные с ее помощью зе мости среднего времени' обработки листа и пропускной способности участ средней толщины обрабатываемого металла и особенностей применяемо нем оборудования использованы при разработке организацу технологического проекта реконструкции участка плазменной резки "Адмиралтейские верфи".

8. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных техно при реконструкции участка плазменной резки ГУП "Адмиралтейские верфи" < вил 1,1 млн.руб. (в ценах III кв. 1999 г.). дальнейшее внедрение результате следований предполагается на втором этапе реконструкции корпусообра вающего цеха.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работа)

1 Буланов Р.Д., Васильев АА Варианты комплексной автоматизации те вой резки листовых деталей. ДР-3727 от 11.10.99 г. СПб, ЦНИИ им. акад. А.Н .Крылова.

2. Буланов Р.Д. Комплексная автоматизация участка плазменной рези сударственного предприятия "Адмиралтейские верфи". ДР-3728 от 12.10. СПб, ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова.

3. Буланов Р.Д. Совершенствование технологии плазменной резки де_ корпусов судов из углеродистых и низколегированных сталей. ДР-3731

от . .99 г. СПб, ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова.

4. Буланов Р.Д. К вопросу об обеспечении экологической чистоты npoi плазменной резки и требований охраны труда // Сборник трудов ЛОП НТОС акад. А.Н.Крылова. N 30. 2000. СПб.

5. Поточная линия обработки листового проката. Патент РФ на изобретение N 2105654. Опубликован 27.02.98 г., бюл. N 6.

6. Способ округления кромок. Патент РФ на изобретение г) 2103090. Опубликован 27.01.98 г., бюл. N 3.

- 141 -ВЫВОДЫ

1. Плазменная резка листовых деталей корпусов судов занимает господствующее место среди тепловых, механических и гидравлических способов резки, благодаря высокой производительности, экономичности и универсальности процесса.

2. Несмотря на более чем 30-летний опыт применения цроцес-сов плазменной резки в отечественном и мировом судостроении, остается ряд нерешенных вопросов, связанных с её промышленным использованием:

- недостаточная для исключения пригоночных работ при сборке корпусных конструкций точность вырезки деталей;

- обеспечение экологической чистоты процесса и требований техники безопасности, особенно в части чистоты воздуха и уровня шума;

- повышение эффективности работы участков плазменной резки за счет минимизации времени простоя машин термической резки и автоматизации выполнения операций маркирования, разметки, комплектации деталей и подготовки их кромок под сварку.

3. Подавляющая часть листового металлопроката (в среднем 98 %), обрабатываемого в корпусообрабатывающих цехах специализирующихся на транспортном судостроении верфей, приходится на листы толщиной от 3 до 30 мм из углеродистых и низколегированных сталей, вопросам исследования плазменной резки которых и посвящена настоящая работа.

4. Выполнены экспериментальные исследования плазменной резки используемых в судостроении сталей, на основании статистической обработки результатов которых установлены эмпирические

- 142 расчетные зависимости скорости резки и срока службы электродов и сопел плазмотрона от основных параметров процесса: силы тока плазменной дуги, типа плазмообрабатываадего газа и толщины разрезаемого металла.

5. На основании экспериментальных исследований состояние воздушной среды на участке плазменной резки получены расчетные зависимости содержания вредных веществ в рабочей зоне от способа плазменной резки и толщины разрезаемого металла.

6. С использованием методов планирования эксперимента установлена зависимость среднего квадратического отклонения ширины реза от параметров процесса плазменной резки.

7. На основании выполненных экспериментальных, теоретических и технико-экономических исследований предложены режимы плазменной резки используемых в судокорпусостроении сталей, оптимальные с точки зрения экономичности процесса, точности и качества вырезки деталей, а также разработаны рекомендации по обеспечению экологической безопасности и требований охраны труда.

8. Разработаны альтернативные варианты схем комплексной автоматизации участков тепловой резки судостроительных предприятий, проанализировано влияние выбранной схемы на основные технико-экономические показатели участков (трудоемкость изготовления деталей, пропускную способность участков, затраты на модернизацию производства и комплексный показатель эффективности: усредненные затраты на изготовление деталей).

9. На основании установленных зависимостей затрат на изготовление деталей от пропускной способности различных вариантов участков тепловой резки, разработаны практические рекомендации

- 143 по их комплексной автоматизации в зависимости от типа судостроительного предприятия и его производственной программы.

10. Разработана программа математического моделирования функционирования автоматизированного участка тепловой резки листовых деталей, позволяющая определить его пропускную способ' ность и оптимизировать состав входящего в состав участка техно логического оборудования. Программа и полученные с её помощью зависимости среднего времени обработки листа и пропускной способности участка от средней толщины обрабатываемого металла и особенностей применяемого на нем оборудования использованы при разработке организационно-технологического проекта реконструкции участка плазменной резки ГП "Адмиралтейские верфи".

11. Годовой экономический эффект от внедрения разработанных технологий при реконструкции участка плазменной резки ГП "Адмиралтейские верфи" составил 1,1 млн.руб. (в ценах III квартала 1999 г.). Дальнейшее внедрение результатов исследований предполагается на втором этапе реконструкции корцусообрабаты-вакщего цеха.

1. Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. Л. : Машиностроение, 1987.

2. Желтобрюх Н.Д. Технология судостроения и ремонта судов -Учебник. Л.: "Судостроение", 1990.

3. Ширшов И.Г. и др. Современные средства технологического оснащения участков тепловой резки корпусообрабатывающих цехов. Л.: ЦНИИ "Румб", 1987.

4. Hans lotgpen Twenty five yeats of plasma - cutting stainless steel // Svetsaren H 3* 1996, p.39-43.

5. Васильев A.A., Гончаренко Г.A., Кириллов В.Ф., Троеножко А.Г. Современные технологии и оборудование для плазменной резки тонколистового проката // Вестник технологии судостроения № 4, 1998, с.30-32.

6. Григорьянц А.Г., Соколов A.A. Лазерная резка металлов. М.: Высш. шк., 1988.

7. Промышленное применение лазеров / Под ред. Г.Кебнера. М.: Машиностроение, 1988.

8. Ширшов И.Г. Использование портальных машин с твердотельными лазерами в составе ГАУ тепловой резки // Технология судостроения, 1989, № I.

9. ОСТ 5.9897-82. Корпуса судов из алюминиевых сплавов. Технология изготовления корпусных деталей. Общие технические требования, с.70-73.

10. Никитин В.Е., Стариков И.Д., Ковалев В.А., Чашникова Л.М. Состояние вопроса и проблемы гидрорезания материалов, применяемых в судостроении. Л.: ЦНИИ "Румб", 1988.- 145

11. Проспекты фирм Messer Griesheim (Германия), ESAB (Швеция), Kjellberg (Германия), Lincoln Electric (США), Charmilles Technologies (Швейцария), Техмаш (Украина),

12. АП "Кристалл" (Украина), Тешгамаш (Россия).12. Проспекты ЦНИИТС.

13. Гусельников Ю.М., Гончаренко Г.А., Лушинский H.H., Васильев А.А Андреева О.Я. Новое поколение машин тепловой резки листового проката с ЧЛУ // Судостроение Ш 2, 1998.

14. Ситников А.Н. Развитие и применение современных автоматизированных систем типа САД/САМ в судостроении // Вестник технологии судостроения. 1995, I I, с.6-10.

15. Головченко B.C., Долгоруков В.В., Желтобрюх Н.Д. и др. Исследование газонасщения кромок деталей при плазменной резке и его влияние на качество сварных соединений корпусных сталей // Технология судостроения. 1973, № 4, с.26-32.

16. Головченко B.C., Доброленекий В.П., Мисюров И.П. Тепловая резка металлов в судостроении. Л.: "Судостроение", 1975.

17. Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка. М. : "Машиностроение", 1974.

18. Быховский Д.Г. Плазменная резка. Л., "Машиностроение", 1972.

19. Трояножко А.Г. Критерии подобия в плазменной резке П Вестник технологии судостроения. № I, 1998, с.12-14.

20. Жуков М.Ф. Теория термической электродуговой плазмы. Новосибирск, 1987.

21. Kjellberg fahrt mit Innovationen und vollem Programm nach Essen // NC Fertigung«1997. N- 146

22. Ian Kirkpatriek. Profile catting options // $

23. Metal FaSti cat on . Jarwattf / Fe6f-i/a^ . №99

24. Трояножко А.Г. Исследование ресурсных характеристик профилированных катодов плазмотронов для резки. // Вестник технологии судостроения, № 2, 1996, с.30-32.1. ЪоКсстол. АрИ/ ШЗ.

25. ОСТ 5.9526-87. Резка тепловая металлов. Типовые технологи ческие процессы.

26. ГОСТ 12Л.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

27. Patent Ht. В89М9: Piasmot&enneh кит Sth/jeic/ел meto scheh Wehkstb tfe wtzh Wasxeh

28. Поточная линия обработки листового проката. Патент РФ на изобретение J§ 2105654.

29. ГОСТ 12Л.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.

30. ГОСТ 14792-80. Детали и заготовки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой.

31. Головченко B.C., Березин Г.Г., Желтобрюх Н.Д. Современные методы повышения качества и точности контурной обработки деталей корпуса судна // Технология судостроения, 1977, $ 7,с.105-113.

32. Горбач В.Д. Повышение точности изготовления плоскостных корпусных конструкций // Судостроение, 1996, Л 2-3.- 147

33. Александров В.Л., Адлерштейн Л.Ц., Макаров В.В., Соколов В.Ф., Титов H.H. Точность в судовом корпусостроении. Санкт-Петербург, "Судостроение", 1994.

34. Yasuhisa Оки moio ß Shin-Ich \ Mcrfsuzaki, Approach to Accurate Phco/ucticn о-Г Huff Sibuciuhes // Jou hna I oi Ship hoduction л Ы \Ъ, Но Лиц Ш

35. Михайлов В.И., Федосов K.M. Планирование экспериментов в судостроении. Л.: "Судостроение", 1978.

36. Веселков В.В., Шавров И.А., Васильев A.A., Серпов Б.И. Автоматизация технологических процессов корпусообрабатыващего производства. ЦНИИ "Румб", 1991, с.40-55.

37. Васильев A.A. Электрокаплеструйные маркировочные машины нового поколения // Вестник технологии судостроения. 1995, № I, с.28-30.39. 2>оЛ) Рfasma Cutting // & Méthf FuShicaiion , Jahuattf/Feéhuay, Ш,

38. Головченко B.C., Шабаршин В.П. Эффективность процессов тепловой резки металлов // Технология судостроения. 1982, № 7, с.9-13.

39. IBS Соntouh Eeve № nß // Weiofinß к Joining Europe, Ocioêeh, /998

40. Куклин О.С., Попов В.И., Васильев A.A. Поточные линии плазменной резки листового металлопроката на поверхности водыи в воде. // Вестник технологии судостроения, Jê 2, 1996, с.46-47.

41. Буланов Р.Д., Васильев A.A. Варианты комплексной автоматизации тепловой резки листовых деталей. ДР-3727 от II.10.99 г.

42. Способ округления кромок. Патент РФ на изобретение Ш 2103090

43. Головченко B.C., Желтобрюх Н.Д. Приближенная методика расчета потребности стационарных машин для тепловой вырезки деталей корпуса судна // Технология судостроения. 1980, Jfc 2 с.27-31.

44. Буланов Р.Д. Комплексная автоматизация участка плазменной резки государственного предприятия "Адмиралтейские верфи". ДР-3728 от II.10.99 г.