Plieninių strypų karkasų ritinėjimo suvirinimo mašinos našumas: šuolis nuo rankinio rišimo prie išmaniųjų gamybos technologijų

Didėjančių infrastruktūros objektų, tokių kaip tiltai, greitaeigiai geležinkelio traukiniai ir metro tuneliai, statybos procese plieninė krepšinė konstrukcija, kaip atraminės konstrukcijos (pvz., polinių pamatų ir atramų kūnų) „karke“, jos apdorojimo kokybė ir gamybos našumas tiesiogiai veikia statybos eigos tempą ir saugą. Ilgą laiką plieninių krepšinių gamyba remdavosi rankiniu rišimu ir rankiniu suvirinimu, dėl ko ne tik buvo žema našumas ir reikėjo daug darbuotojų, bet taip pat stebėjosi didelės kokybės svyravimai ir didelis netinkamo suvirinimo rodiklis. Plieninės krepšinės ritininio suvirinimo mašinos atsiradimas pakeitė šią padėtį ir palaipsniui tapo svarbiu įrankiu bei įranga, leidžiančia plieno apdorojimo techniką transformuoti iš darbo intensyvios į technologijų intensyvią. Šiame straipsnyje sistemingai aptariama plieninės krepšinės ritininio suvirinimo mašinos naudingumo vertė iš įvairių aspektų – gamybos našumo pagerinimo, gaminio patikimumo, ekonominių naudų, klasikinių atvejų ir technologinės raidos tendencijų.
1. Gamybos pajėgumų šuolis: nuo „rankinio lėtumo“ iki „mechaninės įrangos greičio“. Akivaizdžiausias plieninės kabinos ritinėjimo ir suvirinimo mašinos ekonominis pranašumas yra gamybos efektyvumo šuolis. Tradiciškai 6 darbuotojams kartu rankomis pagaminti plieninę kabiną reikia apie 2 valandų, o netinkamo suvirinimo rodiklis siekia 15 %. Tačiau automatizuota ritinėjimo ir suvirinimo technologija žymiai sutrumpino šį procesą – visiškai automatinis ritinėjimo ir suvirinimo procesas vienos plieninės kabinos gamybos laiką sumažina daugiau kaip 40 %.
Kas liečia kasdieninę gamybos našumą, duomenys ir informacija yra įtikinamesni. Pavyzdžiui, vieno greitkelio projekto vietos statistinės analizės duomenys rodo, kad po ritininio suvirinimo įrenginio įdiegimo 16 darbuotojų (dirbančių dviem pamainomis) per dieną gali pagaminti 12 baigtų plieninių karkasų, kurių kiekvieno ilgis – 18–20 metrų, tuo tarpu tie patys 16 darbuotojų, dirbdami rankiniu būdu, per dieną gali pagaminti tik 3 baigtus plieninius karkasus. Ritininio suvirinimo įrenginio našumas yra keturis kartus didesnis nei rankinio darbo. Kitų duomenų rinkinys parodo, kad dirbdami viena pamaina penki žmonės (per dieną dirbdami dviem pamainomis, iš viso 10 žmonių) per dieną gali pagaminti daugiau kaip 20 baigtų geležinių karkasų, kurių aukštis – 12 metrų, o darbo našumas yra labai aukštas. Pagal įrangos gamintojo teigimą, vieną kartą buvo pasiektas gamybos rekordas – per dieną pagaminta 75 sekcijos 9 metrų ilgio geležinių karkasų (viso – 675 metrai). Automatinė plieninių karkasų suvirinimo darbo aikštelė Sichuan ir Chongqing plėtros projekte gali pagaminti 60–70 metrų karkasų per dieną, o efektyvumas palyginti su tradiciniais rankiniais metodais padidėja tris kartus; tuo pačiu darbuotojų skaičius sumažėja nuo 8 iki 3. Lian-Su greitkelio projekte įvesta automatinė suvirinimo darbo aikštelė pasiekė rezultatą – per dieną pagaminama 5 plieninių karkasų rinkiniai, o efektyvumas padidėja bent dvigubai.
Pagal sistemos įgimtų savybių požiūrį, ritininio suvirinimo įrenginio suvirinimo greitis siekia 8–15 metrų per minutę, staklių sukimosi greičio diapazonas yra reguliuojamas nuo 0 iki 8 apsisukimų per minutę, o tikslumo klasės paklaida neviršija ±1 mm. Pažangios technologijos pasiekimai taip pat siūlo vieno / dviejų suvirinimo įrenginių bendradarbiavimo suvirinimo schemą, dėl kurios suvirinimo laikas ciklo laike padidėjo nuo mažiau nei 50 % iki 70–80 %, žymiai padidinant suvirinimo proceso specifinę našumą. Reikšmingas gamybos pajėgumų padidėjimas užtikrino, kad plieninių karkasų gamyba ir apdorojimas daugiau nebėra gręžiamųjų polių statybos proceso susiaurėjimas.
Antra, stabilus kokybės lygis: Efektyvumo didinimas nuo „dažnų patikrinimų“ iki „patikrinimų nebuvimo“ neturi prasmės, jei tai vyksta kainojant kokybę. Plieno karkaso ritinėjimo suvirinimo įrenginys pasiekė kelis efektyvumo ir kokybės pagerinimus. Jo pagrindiniai privalumai yra: tikslus pagrindinių parametrų, tokių kaip strypų tarpas, nustatymas pagal PLC programos eigą, sukamųjų diskų ir suvirinimo mechaninės rankos veikimo sinchronizavimas, tikslus pagrindinių strypų ir sijų apvyniojamųjų strypų apvyniojimo bei suvirinimo atlikimas ir rankinio rišimo klaidų bei nestabilumo pašalinimas iš šaltinio.
Kas liečia sėkmingumo rodiklį, lauko duomenys rodo, kad įdiegus automatinę technologiją ritininėms suvirinimo įrangoms, suvirinimo sėkmingumo rodiklis išliko virš 98 %. Taikant visiškai automatinę ritininio suvirinimo procesų technologiją, polinių pamatų projektų sėkmingumo rodiklis gali pasiekti 98,7 %, kas žymiai geriau nei tradicinis rankinis ryšių darymas. Sichuano ir Chongqingo plėtros projekte automatinės plieninės kabinos suvirinimo darbo vietos suvirinimo sėkmingumo rodiklis pasiekė 99,8 %, o suvirinimo deformacijos dydis buvo išlaikytas mažesniu nei 2 mm.
Kitas nedelsiant pasireiškiantis pokytis, kuris atsirado dėl kokybės gerinimo, yra inžinerinio priežiūros modelio transformacija. Kai plieninės kandžių konstrukcijos buvo gaminamos rankomis, statybos priežiūros specialistai beveik kasdien aplankydavo apdorojimo vietą patikrinimams. Tačiau po mechanizuoto apdorojimo ir gamybos įdiegimo priežiūra praktiškai įvedė „be patikrinimo žymą“ mechanizuotam automatiniam plieninių kandžių apdorojimui ir gamybai. Šis pasitikėjimas remiasi tikslia pagrindinių parametrų kontrolėmis, tokiomis kaip sijos pagrindinių strypų tarpas, spiralinių strypų žingsnis ir kandžių skylių skersmuo, kurias užtikrina ritinėjimo mašina. Be to, kadangi sijos pagrindiniai strypai yra vienodai išdėstyti apskritime, kelios plieninės kandžių konstrukcijos gali būti greitai ir patogiai sujungtos, taip sutaupant pakėlimo laiką. Pagrindiniai strypai yra įtempti be reikalingumo juos sujungti, todėl palyginti su rankiniu būdu galima sutaupyti apie 1,5 % medžiagų, sumažinant projektų sąnaudas.
III. Ūkinės naudos: nuo „didelės įvesties“ iki „išlaidų sumažinimo“
Pagal įvesties–išvesties santykį ritininio suvirinimo mašinos ūkinė grąža yra labai reikšminga. Darbo jėgos kaštų srityje pasirinkus automatizuotą ritininio suvirinimo mašiną darbo jėgos kaštus galima sumažinti 30 %, o viena mašina gali išvengti 3–8 darbuotojų samdos. Metro statybos projektų praktika rodo, kad atliekant tą patį darbo kiekį automatizuota plieninės kandžių konstrukcijos ritininio suvirinimo mašina gali sumažinti darbo jėgos kaštus trimis ketvirtadaliais.
Paimkime kaip pavyzdį sąnaudų apskaitą. Remiantis įvertintu mėnesiniu atlyginimu – 3000 juanų vienam darbuotojui, viena CNC mašina plieninėms kabinoms suvirinti gali pakeisti 4–5 kvalifikuotų darbuotojų darbo našumą. Per pusę metų taupomos darbo jėgos sąnaudos yra pakankamos tokios mašinos įsigijimui. Konkrečiame projekte, įdiegus plieninės kabinos suvirinimo mašiną, žaliavų sunaikinimo norma sumažėjo nuo 20 % iki nulio. Vertinama, kad sąnaudos sumažės beveik 1 milijono juanų. Kitie duomenys taip pat rodo, kad automatizuotos ritininės suvirinimo įrangos naudojimas padidina plieninių kabinų gamybos našumą daugiau kaip 40 %, tuo pačiu reikšmingai sumažindamas gamybos sąnaudas.
Kas liečia pramonės mastą, ritininio suvirinimo mašinų populiarumas taip pat sparčiai auga. Remiantis Kinijos statybos technikos pramonės duomenimis, 2024 m. visoje šalyje plieninių krepšių ritininio suvirinimo mašinų rinkos talpa padidės 3,8 mlrd. juanų, o sudėtinis augimo tempas bus 12,3 %. 2024 m. mechanizuotos ir automatizuotos plieninių krepšių gamybos bei apdorojimo dalis Kinijos polių pamatų statyboje viršijo 65 %, kas yra beveik 30 % daugiau nei prieš penkerius metus. Šie skaičiai aiškiai parodo, kad ritininio suvirinimo mašinos efektyvumas rinkoje yra plačiai pripažintas.
4. Taikymo atvejai ir pramonės praktinė patirtis
Plieno karkaso ritinės suvirinimo mašinos naudingumo privalumai buvo patvirtinti keliuose didžiuosiuose projektuose. Įvedus CNC plieno karkaso ritinės suvirinimo mašiną Veivu greitkelio projekte, buvo integruoti tikslaus pagrindinių strypų (gervės) pozicionavimo, ritininio strypo ištiesinimo, pagrindinių strypų vyniojimo, CO2 apsaugotojo suvirinimo ir viso karkaso formavimo procesai, dėl ko žymiai pagerėjo apdorojimo kokybė ir efektyvumas. Liansu greitkelio projekte įvesta automatinė plieno karkaso suvirinimo platforma nuo paleidimo į eksploataciją išgamino 12 000 metrų ir daugiau kaip 400 plieno karkasų rinkinių, visiškai atitikdama vietos statybos tempą. Be to, darbo jėgos poreikis žymiai sumažėjo, pasiekiant „abipusės naudos“ situaciją – pagerėjus kokybei, padidėjus efektyvumui ir sumažėjus sąnaudoms.
Kas liečia produkto modernizavimą, technologinės inovacijos viena po kitos pasirodo vis dažniau. Visiškai automatinės didžiosios ir mažosios galvos funkcijos plėtojimas leidžia ritininiam suvirinimo įrenginiui lankstiai prisitaikyti prie skirtingų plieninių karkasų specifikacijų, išvengiant daugelio tradicinių didžiosios ir mažosios galvos įrangos problemų, tokių kaip aukštas gedimų dažnis ir darbuotojų darbo intensyvumas, taip pat dar labiau padidinant įrenginio darbo našumą. Intelektualiosios sistemos suvirinimo robotų įdiegimas leido pasiekti visiškai automatinį pagrindinių sijų tiekimą, intelektualų stebėjimą ir tikslų pozicionavimą bei vyniojimo ir suvirinimo integraciją. Visi aspektai – nuo suvirinimo vietų iki armatūros strypų tarpų ir jų tvarkingumo – yra tiksliai kontroliuojami.
V. Techninė našumo didinimo ir būsimų plėtros tendencijų pagrindas

Aukšta ritininio suvirinimo įrenginio našumas nėra atsitiktinis, o remiasi tvirta technine baze. Jo pagrindinis darbo procesas yra toks: sijos pagrindinės strypų dalys rankiniu būdu pritvirtinamos prie judančio sukamojo disko atitinkamų skylių, naudojant fiksuotojo sukamojo disko šablonų skylių sistemą. Pirmiausia vienas atraminio strypo galas suvirinamas prie vienos iš sijos pagrindinių strypų, po to fiksuotasis ir judantis sukamieji diskai sukasi sinchroniškai. Šio proceso metu atraminiai strypai apvyniojami aplink sijos pagrindinius strypus ir tuo pačiu metu suvirinami, galiausiai susidarydami baigtinis plieninis karkasas. Šis žingsnis integruoja sijos pagrindinių strypų fiksavimą, atraminio strypo vyniojimą ir suvirinimą į vieną tris funkcijas apimantį sinchronų veiksmą, kuris žymiai sumažina technologinio jungties laiką.
Iš profesinio plėtros tendencijų perspektyvos plieninės kandžių ritininės suvirinimo mašina juda link aukštesnio intelekto lygio. Automatinė CNC plieninės kandžių suvirinimo darbo vieta pasiekė visiškai automatinio pagrindinių sijų tiekimo, protingo stebėjimo ir pozicionavimo bei vyniojamųjų suvirinimų integraciją. Virinant stebėjimo sistemos programinė įranga atlieka tikrąjį laiką stebėjimą, o netipinė informacija nedelsiant įspėjama. Naujų technologijų, tokių kaip vieno / dviejų suvirinimo įrenginių bendradarbiavimo suvirinimas, taikymas dar labiau padidino suvirinimo efektyvumą. Taip pat nuolat plečiamas naujų įrenginių, pvz., didelių ir mažų galų plieninės kandžių ritininės suvirinimo mašinų, taikymo mastas ir eksploatacinės koordinavimo galimybės. Įmonės, kurios jau įdiegė intelektualiąją technologiją, paskelbė naujos kartos intelektualiųjų plieno apdorojimo mašinų robotų sukūrimą, apimantį raktinius scenarijus, tokius kaip armatūros įvedimas, plieninės kandžių suvirinimas ir plieninės tinklelio apdorojimas, taip greičiau skatinant pramonės skaitmeninimą ir intelektualizavimą. Šie technologiniai pasiekimai rodo, kad plieninės kandžių ritininės suvirinimo mašina ne tik pakeičia rankinį darbą, bet taip pat nuolat tobulėja link automatizacijos, intelektualizacijos ir lankstaus gamybos proceso, o efektyvumo didinimo potencialas dar visiškai nepasireiškė.
Išvada taip pat yra ta, kad plieninės kandžių ritininio suvirinimo mašinos našumas atsispindi ne tik greičio padidėjime, bet ir visapusiškame kokybės, kaštų bei žmogiškųjų išteklių gerinime. Ji suteikia patikimą įrangos paramą infrastruktūros statybai – apdorojimo greitis yra 3–4 kartus didesnis nei rankinis apdorojimas, suvirinimo kvalifikacijos rodiklis viršija 98 %, o darbo jėgos sąnaudos sumažėja daugiau kaip 30 %. Nuo pirmojo įdiegimo dešimtyje naujų bevielės antenos projektų iki plačiosios taikymo sritys Lian-Su greitkelio, Čuan-Ju plėtros ir kituose projektuose ritininis suvirinimo įrenginys praktiškai įrodė, kad plieninės kandžių apdorojimo srityje rankinio darbo pakeitimas įranga nėra tik graži ateities vizija, o objektyvus faktas, kuris jau vyksta. Tolygiai tobulėjant pažangiai gamybos technologijai, plieninės kandžių ritininis suvirinimo įrenginys toliau vystysis siekdama didesnio našumo, aukštesnio lygio ir žemesnių kaštų, taip didesniu indėliu prisidedant prie Kinijos infrastruktūros aukštos kokybės vystymosi.