焊接操作中不可預(yù)見成本的控制方法

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焊接變量部分成本可通過管理來改進(jìn)整體成本。例如，對(duì)于某一給定的應(yīng)用，有些工藝比其他工藝更經(jīng)濟(jì)；正確的接頭設(shè)計(jì)，可以減少所需的填充金屬量；通過仔細(xì)裝配可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省；自動(dòng)化焊接可以實(shí)現(xiàn)更低的單件成本；為了實(shí)現(xiàn)最高效率，所有的這些因素都需要考慮。然而，有時(shí)成本是“隱藏”于不知或不可預(yù)計(jì)的操作中。本文討論了管理成本，重點(diǎn)說明了部分不可預(yù)見成本。

管理成本

管理成本包括接頭設(shè)計(jì)、焊件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、預(yù)防布局和裝配錯(cuò)誤、工藝選擇、優(yōu)化操作、生產(chǎn)規(guī)劃、焊接工藝、配套活動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)焊接等因素。

接頭設(shè)計(jì)

由于熔敷金屬量是焊接成本中基本因素，其他所有的焊接成本都與該變量密切相關(guān)。因此，導(dǎo)致熔敷金屬減少的改變也必將降低焊接成本。減少熔敷金屬量最簡(jiǎn)單的方法是通過減少間隙、焊縫坡口增加鈍邊、減少坡口角度或采用V形或U形坡口等方法來減少接頭截面積，如圖1所示。為減少截面，必須精確加工及定位零件，以保證外形尺寸滿足裝配要求。如果坡口角度太小或鈍邊太大，產(chǎn)生未焊透及不可接受的不連續(xù)焊縫缺陷的可能性增大。缺陷焊縫成本昂貴，因必須切除這些缺陷焊縫并重焊。坡口幾何尺寸的改變?cè)趯?shí)施前應(yīng)認(rèn)真分析和試驗(yàn)，以確保外形尺寸滿足規(guī)范要求，確保焊接質(zhì)量可以接受。

焊件設(shè)計(jì)

降低成本的方法之一就是焊件的重新設(shè)計(jì)，要充分利用計(jì)算機(jī)控制的熱加工中心的精度及其廉價(jià)設(shè)計(jì)復(fù)雜幾何形狀的能力。改進(jìn)設(shè)計(jì)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，預(yù)防了誤操作。焊接質(zhì)量伴隨著裝配體中部件質(zhì)量改善而改善。焊接速度及接頭的連續(xù)性增加，這使得焊接自動(dòng)化成為可能。熱加工中心可通過改善焊接接頭設(shè)計(jì)和優(yōu)化操作（如人工布局）來更新制造操作。可以輕易添加各類孔、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)線、凸臺(tái)、滑塊或插槽等。一些機(jī)器，特別是激光，可以蝕刻布局模式。所有這些特點(diǎn)為后續(xù)工藝節(jié)省大量時(shí)間。焊縫根部間隙往往是材料厚度的50％~100％。其尺寸大小的控制是改善焊縫熔深、確保焊縫連續(xù)性及提高焊接質(zhì)量的一種有效方法。均勻的根部間隙可以通過在工件上加入焊接支架實(shí)現(xiàn)，以至增加焊縫熔深和焊接速度。當(dāng)用其消除工件的倒角（這是一件價(jià)格昂貴、勞動(dòng)密集的操作）時(shí)，還可減少焊接準(zhǔn)備時(shí)間，數(shù)控?zé)峒庸ぶ行膭?chuàng)造了支架特征，降低了成本，因?yàn)閷⑦@些特征引入到部件的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于改善帶來的節(jié)省。如圖2所示，支架提高焊接的連續(xù)性，改善了焊接質(zhì)量和減少焊接作業(yè)安裝時(shí)間，從而顯著的降低了成本。圖3說明了間歇性焊的焊縫長(zhǎng)度和間距可以設(shè)計(jì)應(yīng)用到工件上，從而減少或消除布局和測(cè)量時(shí)間。此外，正確的焊接長(zhǎng)度和間距的定位特征清楚地將設(shè)計(jì)要求傳達(dá)焊工。通過消除焊前布局、焊后檢驗(yàn)測(cè)量及過焊，可大大降低成本。圖4所示將插槽引入，將焊縫的位置和長(zhǎng)度傳達(dá)給焊工和檢驗(yàn)人員。

錯(cuò)誤預(yù)防

所有制造業(yè)關(guān)心的目標(biāo)則是預(yù)防生產(chǎn)過程的誤操作。預(yù)防能降低廢鋼成本并提高效率。圖5給出了插槽和標(biāo)線以便于快速裝備操作的實(shí)例。如需焊接多個(gè)不可替換組件，可使用不同的組合模式創(chuàng)建組件。實(shí)際上，可在其裝配錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行自檢，自檢工作可免去檢驗(yàn)過程中的步驟，從而降低成本。

工藝選擇

在實(shí)際生產(chǎn)中，各種焊接工藝都有其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。為不同應(yīng)用選擇最有效的焊接工藝，盡量減少焊接成本是至關(guān)重要的。對(duì)于特定的應(yīng)用選擇最佳焊接工藝取決于該工件要求。在某種程度上講，選擇的工藝決定了生產(chǎn)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品類型。最佳工藝就是以最低的成本制造焊件，同時(shí)以高熔敷率和高操作水平產(chǎn)出接受的質(zhì)量。當(dāng)需要大量焊縫金屬時(shí)，通常通過增加機(jī)械化來增加操作水平，見圖6。假定工件可準(zhǔn)確定位，裝備正確操作，在焊接如造船、橋梁建設(shè)，壓力容器制造工作中的板材和結(jié)構(gòu)件，埋弧焊工藝是最有效的熔化焊工藝。然而，當(dāng)需要在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行焊接，或工件上幾個(gè)短焊縫要求焊工或工件頻繁的移動(dòng)，應(yīng)采用如手工電弧焊（SMAW）、熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）、藥芯焊絲電弧焊等焊接方法。最佳工藝方案的選擇取決于焊接速度（熔敷率）、多樣性（全位置）與可攜帶（操作因素）之間的平衡。

優(yōu)化操作

高精度的熱加工中心可消除許多后續(xù)操作，如機(jī)加工、成型加工等。同時(shí)也可合并成全兼容的工作單元，這樣通過減少處理工件的工人數(shù)量，節(jié)約時(shí)間和金錢。激光能消除大部分的鉆孔操作，包括攻絲前必須的鉆孔。這就消除了布局步驟。攻絲可在工廠任何地方加工、焊接或裝配時(shí)完成。

生產(chǎn)計(jì)劃

生產(chǎn)計(jì)劃安排對(duì)控制制造成本，尤其是焊接成本至關(guān)重要。因此，材料應(yīng)當(dāng)及時(shí)交付，設(shè)備應(yīng)置于合適位置。下述指南有助于防止工作延誤：

1、特定的焊接工藝必須配備和組裝適當(dāng)?shù)脑O(shè)備；

2、特定的焊接工藝所需的焊接材料應(yīng)可靠準(zhǔn)備在工作現(xiàn)場(chǎng)；

3、工件應(yīng)采用夾具準(zhǔn)確定位和對(duì)齊，焊前應(yīng)檢查準(zhǔn)備工作；

4、盡可能使用夾具和定位裝置,盡可能平焊，這將大大提高效率，降低成本；

5、采用電動(dòng)工具完成清渣和拋光焊縫表面；

6、必須監(jiān)督并確保遵守程序、不浪費(fèi)耗材、做工滿意。

焊接工藝

員工們?cè)谥圃旌讣r(shí)按照焊接工藝方法指令，該方法被采納時(shí)應(yīng)徹底測(cè)試生產(chǎn)的焊件質(zhì)量是否滿足期望要求。項(xiàng)目主管應(yīng)從最好地滿足工作要求的合格工藝組合中選擇焊接工藝。選擇焊接工藝時(shí)，應(yīng)考慮以下內(nèi)容：生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)成本。

配套工作

通常焊接生產(chǎn)之前是預(yù)裝、清潔和裝配，其后緊跟著清洗，或加工，或噴漆，或者全都有。成本控制是合作努力的結(jié)果，各部門的支持是必需的。實(shí)施以下準(zhǔn)則將有助于降低整體制造成本：1、工件應(yīng)按需準(zhǔn)確準(zhǔn)備,尤其是那些彎曲或成形的工件；2、工件準(zhǔn)備應(yīng)盡可能包括剪切或沖裁，如果成形簡(jiǎn)單，這些技術(shù)可能比熱切割更為經(jīng)濟(jì)；3、所有切割件應(yīng)準(zhǔn)確清晰地標(biāo)記工作及其特點(diǎn)；4、材料的運(yùn)輸應(yīng)計(jì)劃，以便于所有部件在需要組裝時(shí)可以利用；5、所有工件在運(yùn)輸?shù)浇M裝區(qū)域前應(yīng)仔細(xì)檢查；6、工件必須準(zhǔn)確地安裝；7、合適時(shí)盡可能使用自動(dòng)化或機(jī)器人設(shè)備；8、應(yīng)避免過多使用在工作完成之后需要鑿掉或者打磨掉的臨時(shí)焊接束縛或裝配輔助器械；9、定位焊應(yīng)置于溝槽或圓角位置，且應(yīng)足夠小到可以被產(chǎn)品焊接所消除；10、焊后，所有焊渣、飛濺等其它雜物都應(yīng)從焊件上清除；11、裝配應(yīng)該在每一個(gè)操作之后及輸送至下一工位之前進(jìn)行檢查。

野外作業(yè)

當(dāng)焊接工程由工廠內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)制造的焊件相互組成時(shí)，應(yīng)盡可能多的在具有控制裝置的工廠內(nèi)進(jìn)行焊接。考慮到現(xiàn)場(chǎng)焊接中存在許多復(fù)雜的條件和未知的變數(shù)，通過在工廠內(nèi)進(jìn)行充分的焊接，其焊接不合格數(shù)和返修數(shù)可能會(huì)大大降低。

不可預(yù)見成本

當(dāng)成本預(yù)算完成，產(chǎn)品也已制造完成，而工作的成本卻超過預(yù)算成本,這是工作最令人沮喪的。尤其是成本超支卻沒有明確的理由。通常，該問題來源于未能找出影響成本的所有因素。有時(shí)成本隱藏在不可預(yù)見的操作中，以下就影響成本的各種因素進(jìn)行討論。質(zhì)量因素必須認(rèn)識(shí)到，質(zhì)量問題是焊接和切割成本管理的一個(gè)因素。質(zhì)量成本可以被計(jì)算，包括隱藏步驟提供的估算成本或確定和評(píng)價(jià)不必要操作中的估算成本。質(zhì)量成本并不總是顯而易見的，可能在廢料的垃圾桶里被發(fā)現(xiàn)，也可能當(dāng)工件沒有按照要求切除或焊接時(shí),在一個(gè)意想不到的修復(fù)工作中發(fā)現(xiàn)。質(zhì)量成本可能被隱藏在超出制造裝備或焊接裝備性能而制造的“內(nèi)置”返工工件中。隱含質(zhì)量成本的典型例子就是，氧乙炔切割準(zhǔn)備的被焊接頭質(zhì)量如此差，以至于返修操作必須額外的打磨,才能符合工件的尺寸、公差及表面光潔度要求。另一個(gè)例子就是多道焊時(shí)打磨是必需的，以防止未熔合。打磨和金屬切割或更換，需要更多的時(shí)間和材料才能完成焊接。通常，生產(chǎn)部門主管發(fā)現(xiàn)這些情況，并采取適當(dāng)?shù)募m正措施。然而，耽誤的時(shí)間、額外的勞動(dòng)力和原材料都沒有確定，在沒有預(yù)判經(jīng)驗(yàn)的情況下，可能成為正規(guī)工廠實(shí)踐的一部分。如果發(fā)生在額外工藝中的費(fèi)用沒有入成本估算，估計(jì)值就會(huì)低。做工差也對(duì)焊接成本造成不利影響。焊接修復(fù)的費(fèi)用是原始焊縫制造的兩到三倍，修復(fù)不僅包括時(shí)間、勞動(dòng)力和材料的花費(fèi)，而且也占用了工廠包括的車間，延遲了整體生產(chǎn)進(jìn)度。質(zhì)量差的工作不利于制造商聲譽(yù)，還最終損害了未來的銷售。

過焊

另一個(gè)不可預(yù)見的成本——過焊,來源于不準(zhǔn)確切割和裝配、監(jiān)督不力、培訓(xùn)不足或缺乏焊接指定焊接強(qiáng)度信心。經(jīng)常導(dǎo)致過焊的兩種類型接頭是在水平位置制造的全熔透或局部熔透的T形接頭和不等厚鋼板制造的對(duì)接接頭。過焊顯著影響焊接成本超支。過焊引起的焊縫截面增加如圖7所示，焊接詳細(xì)參數(shù)如圖8A）所示，期望接頭如圖8B）所示，常見的過焊條件如圖8C）所示。圖9描述一個(gè)過渡的對(duì)接接頭的潛在過焊，圖10描述了較差組裝對(duì)焊縫截面的影響。