Об инновационных сварочных технологиях в метровагоностроении.

19.04.2023

С продукцией завода Метровагонмаш (МВМ, входит в Трансмашхолдинг) знакомы не только жители и гости столицы России, отмечающие все возрастающий комфорт подвижного состава московской подземки, но и пользователи 19 метрополитенов в нашей стране и за рубежом.

По данным завода, 11 стран эксплуатируют вагоны его производства, 9000 вагонов сейчас находятся в пути на рельсах мира, 16 миллионов человек ежедневно перемещаются с их помощью.
Конструктивные решения, получившие развитие в новейшем метропоезде "МОСКВА-2020", его удобство, эстетика не могли бы быть реализованы без внедрения новых технологий, методов и средств производства. Одной из базовых технологий является сварка. На вопросы редакции о ее развитии в вагоностроении ответил главный сварщик МВМ Александр Мак-Мак.

Насколько велик вклад сварочных операций в общем производстве вагонов метро?

Сварка — одна из основных технологических операций при изготовлении кузова вагона и его элементов. Общая длина линейных сварных швов, выполненных дуговой сваркой только на одной боковой стене вагона метро, составляет более 50 метров, а общая длина сварных швов кузова вагона — более 200 метров. И это только дуговая сварка.

Какие из сварочных технологий применяются на вашем производстве?

На МВМ применяются как традиционные технологии дуговых способов сварки (преимущественно полуавтоматическая сварка), что составляет более 90% от объема варочных работ, так и три комплекса роботизированной дуговой сварки, контактная точечная сварка, сварка под флюсом, конденсаторная сварка. Отдельно можно отметить такую инновационную технологию, как лазерная
сварка. На предприятии успешно эксплуатируются два комплекса роботизированной лазерной сварки. Эти установки специализированы, уникальны и единственные в своем роде.

С какими материалами работаете и насколько сложны выполняемые сварочные конструкции?
Если говорить о материалах кузова, то это преимущественно нержавеющая сталь. Рама кузова изготовлена из низколегированной стали. Применяемые материалы и технологии соответствуют требованиям, позволяющим изготавливать продукцию с обеспечением надёжных и прочных сварных соединений, в конечном итоге повышающих безопасность вагонов метро.
Что касается сложности, то наиболее сложная конструкция у крыши вагона. Она имеет около 1000 деталей. Конструкция боковых стен вагона проще. Однако при сварке элементов боковой стены вагона, которые изготавливаются методом лазерной сварки, а потом сращиваются между собой, важно сохранить правильные геометрические характеристики, такие как прямолинейность, чистая видовая поверхность без забоин, недостатков. Конечно, некоторые отклонения на этапах шпаклевания, окрашивания можно уменьшить, но такие дефекты, как отклонение от плоскостности, надо минимизировать именно на уровне изготовления детали на сварочном производстве.

Можете рассказать, как показали себя роботизированные лазерные комплексы НТО "ИРЭ-Полюс"? Мы писали об их внедрении.

Лазерная технология пришла на замену традиционной контактной сварке и показала свою эффективность прежде всего за счет скорости, которая увеличилась более чем в три раза при неизменно высоком качестве. Примерная производительность лазерного процесса — 12…17 точек за доли секунды, при контактной сварке — 1 точка за 1,5–2 секунды.
В настоящий момент оборудование работает стабильно. Следует сказать, что технология требует квалицированного персонала и высокой культуры производства. При обеспечении этих факторов оборудование будет работать долго и надежно. Мы обеспечиваем все требования, рекомендуемые поставщиком комплекса, что в том числе является залогом стабильной работы.
Хочется отметить, что нашими специалистами были внедрены некоторые решения, которые позволили повысить точность изготовления изделий. Наш значимый плюс — большая база проектирования стендовой оснастки, точность которой, как известно, обеспечивает качество изделия. В случае лазерной сварки была изготовлена оснастка для точного позиционирования листа на рабочем столе. Другое решение — фигурные шип-пазы совмещения элементов, которые обеспечивают быструю и точную сборку. Также на этих машинах мы предложили и применяем технологию лазерной правки. Компания "ИРЭ-Полюс" помогла осуществить программирование комплексов. Применение совместного процесса сварки и термической правки лазерным излучением позволили практически полностью исключить сварочные деформации. Риски — это места нагрева с неполным прогревом летали лазерным излучением. Лазерный луч при операции правки проникает в металл примерно на 0,5 мм, и за счет термических воздействий изделие выравнивается по плоскости.

Не было ли желания использовать у себя ручную лазерную сварку, лазерную очистку?

У лазерных технологий есть как достоинства, так и недостатки. Роботизированные лазерные установки работают в закрытых защитных кабинках, что отвечает мерам безопасности, т.к. мощность лазера достаточно велика. Что касается ручной лазерной сварки, существует много условий безопасной работы этих устройств, и в силу новизны продукции они еще не все законодательно оформлены. У нас на производстве открытый комплекс работ, и трудится одновременно несколько десятков человек на достаточно близком расстоянии друг от друга. В таких условиях полностью выполнить требования по безопасной эксплуатации ручных лазерных установок не представляется возможным.
Что касается лазерной очистки, мы планируем в перспективе применять ее для подготовки под сварку вместо традиционной зачистки шлифовальными абразивными инструментами либо травления (если речь идет об алюминиевых элементах). Мы проверили возможности лазерной очистки, перспективы ее внедрения очень хорошие. Если говорить о замене гальванической очистки, для которой необходимо довольно дорогостоящее оборудование, а так-же химические средства, вредные для здоровья, то в этом направлении стоит думать о замене.

Серийное производство предполагает автоматизацию процессов. Какие решения по автоматизации сварки внедрялись в последнее время?

На современном этапе развития автоматизация является насущной необходимостью эффективной деятельности в промышленности. Наше предприятие не является исключением. Именно по этой причине в последние годы большое внимание уделяется роботизации производства, в т.ч. и сварочного. Основные и наиболее значительные работы в этом направлении — это внедрение с 2019 года пяти роботизированных сварочных комплексов и установки рентген-телевизионного контроля сварных швов.

При постановке на производство метропоезда "МОСКВА-2020" пришлось внедрять сварочные инновации?

Основные технологии и технологические приемы были отработаны на предыдущих моделях. Данная модель — это результат комплексного подхода и применения лучших решений и их реализации на основании накопленного ранее опыта. Это совместная работа технологов и конструкторов, постепенное решение задач посредством комплекса технологических мероприятий.

А для зарубежных поставок что-то меняется в технологии?

В технологии не меняется. Но для некоторых наших заказчиков требуется международная сертификация, в т.ч. сварочного производства, которую мы имеем. Она подтверждает наши возможности изготавливать продукцию по международным стандартам.

Как осуществляется контроль?

Контроль продукции — это обязательная часть качественного изготовления. Мы осуществляем его стандартными способами: поверочные элементы, линейки, индикаторные устройства.
Если говорить о контроле производства, то ему уделяется внимание на всех этапах. Каждая сварочная кабинка стандартизирована, имеет свой паспорт, перечень деталей, которые там изготавливаются. Поставка деталей и задание предназначены для конкретной смены. Кроме того, мы уже несколько лет активно занимаемся вопросом использования оборудования для полуавтоматической сварки с обратной связью. Таким образом мы можем выполнять мониторинг сварочных процессов: режимов, наличия оператора на рабочем месте, времени работы оборудования, расхода сварочных материалов, расхода газов, ошибок в работе оборудования. И на данную информацию мы можем оперативно реагировать. Сейчас к системам мониторинга подключена примерно четвертая часть оборудования, в перспективе система будет расширяться.

Сварщик на вашем производстве по-прежнему востребован или человеческий фактор уже не играет большой роли? Готовите специалистов под себя?

Сварщик — это уникальный специалист, а квалифицированный сварщик тем более. Если слесаря можно научить за несколько недель, чтобы он качественно выполнял операции, то для становления сварщика как специалиста требуется несколько лет.

На текущий момент на нашем предприятии работает более 130 сварщиков и операторов сварки. Повышение квалификации и периодические аттестации специалистов сварочного производства — это постоянный процесс, который мы стандартизировали и используем. На текущий момент проверка знаний, согласно международным стандартам, проводится раз в полгода. В случае же, если сварщик себя хорошо зарекомендовал и не допускает брака, то срок увеличивается — но не реже одного раза в два года. Таким образом мы поддерживаем необходимый уровень качества специалистов.
Нельзя не упомянуть, что в рамках Трансмашхолдинга ежегодно проходит конкурс сварщиков. Среди конкурсных испытаний предлагается сборка по чертежам изделий и моделей. Виды сварки: аргоновая, полуавтоматическая, электродная, порошковой проволокой. Свариваемые материалы: алюминий, нержавеющая сталь, низколегированная сталь. Победителю и призерам достаются почетные призы и материальное вознаграждение.

Одной из основных проблем нашей отрасли является закрытие специализированных учебных заведений по обучению рабочим сварочным специальностям — их практически нет. Еще хуже обстоят дела по подготовке инженерных кадров сварочных специальностей. Наиболее подробно и объективно эта тема неоднократно поднималась Московским межотраслевым альянсом главных сварщиков (ММАГС). В числе рассмотренных предложений я наиболее бы выделил необходимость расширения подготовки в вузах, в том числе в Московской области, специалистов сварочных специальностей на бюджетной основе. Это дало бы приток кадров в ближайшей перспективе.

Дефицит специалистов требует еще более ускоренной автоматизации и механизации?

Есть ряд позиций, которые можно автоматизировать, но далеко не все. Там, где это целесообразно, мы внедряем роботизированные комплексы. Общая сварка кузова требует множества коротких швов от нескольких миллиметров до десятков миллиметров и сразу выполняется несколькими сварщиками. Это достаточно сложно будет автоматизировать. Простая механизация, конечно, применяется: кондуктора, устройства, крепления, дополнительные приспособления.

Какие у вас требования к поставщикам материалов и оборудования? Возникли ли трудности в связи с уходом с рынка зарубежных компаний?

У нас много поставщиков, с уходом западных партнеров их стало еще больше, поскольку новые компании пытаются входить в рынок. В 90% случаев это дилеры. Была проделана большая работа с поставщиками сварочных материалов, запасных частей, специализированного инструмента. По большинству позиций удалось найти достаточно хорошие решения.
Мы стараемся работать с постоянными поставщиками или производителями материалов. Хочется отметить, что появился положительный сдвиг по качеству сварочных материалов отечественных производителей. У нас есть желание преимущественно использовать только их, но широта сегмента предлагаемых ими материалов пока еще не может конкурировать с иностранными компаниями, и не только с западными, но и китайскими, индийскими.

Каковы планы развития сварочного производства завода?

В перспективе нами рассматриваются вопросы дальнейшего развития автоматизации и роботизации в сварке, модернизации и обновления существующего оборудования и технологического оснащения. В планах развития мощностей планируется расширение производства с организацией опытного производства и участка мелких серий. Это большая комплексная программа развития предприятия, значительную часть которой составляет сварочное производство.