IDENTYFIKACJA METOD TRASOWANIA ELEMENTÓW W PROCESIE BUDOWY KADŁUBA

Transkrypt

1 STOCZNIA SZCZECIŃSKA NOWA IDENTYFIKACJA METOD TRASOWANIA ELEMENTÓW W PROCESIE BUDOWY KADŁUBA 1. Wstęp Stocznia Szczecińska Nowa dąży do obniżania kosztów budowy statków. Znaczne koszty ponosi podczas dopasowywania sekcji między sobą na pochylni. Podczas prefabrykacji sekcje doznają odkształceń, które pochodzą od procesów cieplnych, transportu i podparcia w trakcie prefabrykacji. Na jakość prefabrykacji ma także wpływ sposób trasowania elementów. Podstawą do zwiększenia wymiernych korzyści ekonomicznych stoczni jest obecnie zmniejszenie ilości prac montażowych oraz naprawczych w procesie prefabrykacji podzespołów, sekcji płaskich, półprzestrzennych i przestrzennych oraz montażu kadłuba na pochylni. Wprowadzenie trasowania numerycznego elementów polepszy jakość trasowania na wczesnych etapach prefabrykacji. Wyeliminuje proces trasowania elementów poszycia pod rozmieszczenie elementów dochodzących. Trasowanie numeryczne wyeliminuje błąd ludzki, polepszy wygląd wytrasowanej linii. Dobra jakość wykonania prefabrykowanych konstrukcji wpływa na przydatność montażową sekcji w procesie montażu bloków i kadłuba na pochylni. Ze względu na zmniejszającą się wykwalifikowaną załogę z zakresu produkcji należy dążyć do: eliminacji możliwych do uniknięcia operacji, ulepszania organizacji procesów produkcyjnych. 2. Stan istniejący W Stoczni jest wykonywana dokumentacja konstrukcyjna, traserskomateriałowa i technologiczna. Dokumentacja konstrukcyjna stanowiskowa kadłuba wykonywana jest w podziale na poszczególne stanowiska produkcyjne (prefabrykacja podzespołów i podsekcji, prefabrykacja płatów na CSP, prefabrykacja płatów na SDH oraz rysunek prefabrykacja i montaż sekcji). Dokumentacja ta zawiera także sporo informacji technologicznych, jak zapasy, naddatki technologiczne, oznaczenie technologii spawania, standard oczyszczania konstrukcji oraz stopnie prefabrykacyjne. W zakresie dokumentacji trasersko-materiałowej wykonuje się między innymi karty wykroju. Dokumentacja z zakresu kadłuba wykonywana jest w systemie TRIBON - M3. Obróbka wstępna i właściwa

2 W procesie produkcji są stosowane proste metody znakowania elementów i trasowania. Już na etapie obróbki wstępnej blachy są opisywane ręcznie pędzlem i farbą. Elementy wycięte z blachy także są opisywane ręcznie. Pracownik nanosi następujące informacje [1]: numer statku i symbol sekcji, numer pozycji rysunkowej, informacje o położeniu elementu na statku, informacje o ukosowaniu krawędzi, informacje o kierunku i rodzaju zapasu lub wielkości naddatku technologicznego, opis gięcia i zwymiarowanie położenia szablonów, numer płyty poszycia (dla blach poszycia zewnętrznego), linie teoretyczne, bazowe i pomocnicze - np. PS statku, linie teoretyczne wręgów. Elementy z profili hutniczych są trasowane i opisywane ręcznie. Trasowanie odbywa się z użyciem sznurka, kredy, szablonów i legalizowanej miary. Opisywanie elementu wykonywane jest farbą. W przypadku profili są nanoszone następujące informacje: numer statku i symbol sekcji, numer pozycji, opis krawędzi niekonserwowanej, ślad linii gięcia, informacje o kierunku i rodzaju zapasu i wielkości naddatku technologicznego. Informacje nanoszone są według dokumentacji traserskiej karta wykroju oraz szkic obróbki profili. Prefabrykacja podzespołów W etapie prefabrykacji podzespołów pracownik trasuje elementy blachy ręcznie przy użyciu sznurka, kredy i legalizowanej miary. Informacje do trasowania pracownik czerpie z dokumentacji konstrukcyjnej. Prefabrykacja sekcji płatowych płaskich W etapie prefabrykacji płatów pracownik trasuje płat pod wszystkie usztywnienia i pod konstrukcję dochodzącą. Trasowanie odbywa się za pomocą sznurka, kredy, legalizowanej taśmy i punktaka. Dodatkowo na końcach wytrasowanych śladów są wybijane trwałe punkty, w celu umożliwienia odnowy przebiegu linii w dalszym etapie prefabrykacji. Informacje do trasowania pracownik czerpie z dokumentacji konstrukcyjnej. Prefabrykacja sekcji W etapie prefabrykacji sekcji pracownik trasuje poszycia podgięte pod wszystkie usztywnienia i pod konstrukcję dochodzącą. Trasowanie odbywa się przy użyciu sznurka, kredy, legalizowanej miarki lub taśmy. Na płatach płaskich są odnawiane linie wg wcześniej wybitych punktów. Po zakończeniu prefabrykacji sekcji są nanoszone linie kontrolne potrzebne do montażu kadłuba w całość. Na dnie wewnętrznym jest nanoszona PS statku, wręgi skrajne pełne lub wręgi grodziowe oraz wzdłużniki pod gródź wzdłużną

3 poszycia burtowego. Dodatkowo są trasowane linie kontrolne do wyżej wymienionych śladów. Linie te są na końcach punktowane. Do trasowania używa się także sznurka, kredy, legalizowanej miarki lub taśmy. Informacje do trasowania pracownik czerpie z dokumentacji konstrukcyjnej. Montaż kadłuba na pochylni Przy ustawianiu sekcji na pochylni pracownicy korzystają ze śladów wytrasowanych po prefabrykacji. W przypadku konieczności wykonania trasowania (np. uśredniona PS) korzysta się z kredy, sznurka, punktaka oraz legalizowanej miarki lub taśmy. Podsumowanie Wytrasowane ślady traserskie się zacierają w trakcie produkcji. Grubość linii nie zawsze jest zadawalająca. W kolejnych etapach naniesione linie trzeba odnawiać ponownie, przyjmując jako bazę punkty wytrasowane trwale. Do prac traserskich zatrudniana jest wykwalifikowana załoga. Okres przejściowy Stocznia Szczecińska Nowa posiada dwa urządzenia plazmowe do cięcia elementów przystosowane do automatycznego trasowania rys. 1. Urządzenie typu TELEREX TXB10500 uruchomione w 2005 roku posiada następujące funkcje: cięcie, fazowanie, trasowanie. Urządzenie posiada 2 zespoły głowic do cięcia plazmą oraz 2 zespoły głowic plazmowych do trasowania. Możliwość operowania na sucho i pod wodą. Technologia wycinania krzywoliniowego z fazowaniem jest w stoczni nowa. Palniki plazmowe mają możliwość pochylenia o kąt 45 z góry bądź z dołu. Transmisja danych odbywa się on-line - z Biura Projektowego za pomocą sieci światłowodowej na komputer do sterowni na hali obróbki (w postaci kart wykroju). Stąd drogą radiową przekazywany jest sygnał na maszynę. Automatyczne markowanie wszystkich linii jest zawsze na początku programu karty wykroju, wykonywane jest na wynurzonej blasze na sucho. Przykład karty wykroju z liniami traserskimi przedstawia rys. 2. Na elemencie poszycia widać ślady przyłożenia szablonów sprawdzających gięcie. Rys. 1 Urządzenie typu TELEREX TXB10500 do cięcia plazmowego w SSN

4 Rys. 2 Przykładowa karta wykroju z automatycznym trasowaniem dla pasa poszycia zewnętrznego Element z rys. 3 ma zaprogramowane ślady przyłożenia usztywnień i elementów dochodzących: usztywnienia są montowane w etapie prefabrykacji wstępnej, węzłówki dochodzące są montowane w etapie prefabrykacji sekcji. Przedstawiony element należy do prostego podzespołu, który składa się z jednego elementu poszycia i 6 usztywnień. Rys. 3 Widok na element trasowany numerycznie fragment karty wykroju ze śladami usztywnień i elementów dochodzących

5 Rys. 4 Podzespół 183 Rys. 5 Przekroje z konstrukcją dochodzącą do podzespołu 183 Rys. 4 przedstawia fragment rysunku dokumentacji stanowiskowej: Prefabrykacja wstępna. Jeśli element 183 jest wycinany na urządzeniu do cięcia plazmowego z trasowaniem, to na etapie obróbki są już wytrasowane ślady przyłożenia usztywnień. Monter przy pomocy rysunku montuje na elemencie poszczególne usztywnienia. Rys. 5 przedstawia fragment dokumentacji stanowiskowej: Prefabrykacja i montaż. Na poz. 183 zostały także wytrasowane ślady położenia węzłówek (poz. 500 i 501), które są montowane w etapie prefabrykacji sekcji. W obu przypadkach zostaje wyeliminowana operacja mierzenia i trasowania ręcznego. Wytrasowane linie wskazują także odłożenie grubości materiału. 3. Znakowanie i trasowanie elementów w stoczniach polskich W stoczniach polskich do projektowania konstrukcji i trasowania konturów elementów wykorzystuje się techniki komputerowe. Maszyny do cięcia są sterowane numerycznie. Trasowanie numeryczne nie jest jeszcze rozpowszechnione. W małych firmach produkujących konstrukcje stalowe dla europejskich stoczni wykorzystywane są oznaczenia traserskie przy prefabrykacji. Do tych firm jest dostarczany materiał wycięty i wytrasowany przez zleceniodawcę. 4. Znakowanie i trasowanie elementów w stoczniach zachodnich W stoczniach zachodniej Europy i na Dalekim Wschodzie trasowanie elementów na etapie obróbki jest szeroko stosowane [2], [6], [7], [9], [11].

6 Programy numeryczne do projektowania konstrukcji W projektowaniu konstrukcji stalowych powszechnie stosuje się techniki komputerowe. Do bardziej znanych systemów projektowych należą: TRIBON, NUPASS, CATIA, MASTERSHIP, FORAN itp. [2], [3], [4], [5], [6], [8]. Systemy te mają opcje projektowe, materiałowe i technologiczne. Można wykonać projekt konstrukcyjny, materiałowo-traserski, technologiczny. Opcja trasowania numerycznego Wyżej wymienione systemy CAD zawierają opcje trasowania numerycznego elementów. Do celów obróbki elementów, w systemie, jest opisany kontur, ślad jego połączeń pachwinowych i czołowych z sąsiednimi elementami. Maszyny do cięcia Nowoczesne maszyny do cięcia są wyposażone dodatkowo w głowice markujące. Obok znaków traserskich mogą nanosić różne opisy. Linie i oznaczenia są wykonywane np.: mikro-plazmą, laserem, proszkiem lub markerem. Stocznia HDW w Kiel W stoczni HDW zrezygnowano z rysunków technicznych dla etapu obróbki i prefabrykacji podzespołów, przenosząc całą informację na wycinany element. Na każdym elemencie znajdują się także informacje przydatne w procesie prefabrykacji. W stoczni przyjęto metodę połączeń na trójkąty rys. 5 [2], [7]. Zastosowane oznaczenia spełniają bez pomiarów następujące warunki [7]: umożliwiają regulację poprzeczną i wzdłużną, umożliwiają regulację po wysokości, umożliwiają kontrolę po spawaniu oraz kontrolę wymiarów elementów, są trwałe i czytelne. Jako narzędzie wygodne do łączenia dwóch elementów między sobą wybrano trójkąt prostokątny o długości ramion 50mm. Na rys. 6 przedstawiono zasadę łączenia elementów czołowo i pachwinowo. Trójkąty znajdują się dokładnie w linii wręgu na obu elementach. Zadaniem montera jest wyłącznie pozycjonowanie wierzchołków trójkątów. Linia ułatwia pozycjonowanie na prostej od trójkąta do trójkąta. Przy montażu połączeń czołowych, system opiera się na zasadzie, że przeciwprostokątne równoległe do styku są oddalone od siebie o 100mm. Wierzchołki trójkątów stykają się w środku styku, czyli w szczelinie spawalniczej. Trójkąty pomiarowe umożliwiają szybką kontrolę wizualną dokładność ustawienia i pozycjonowania elementów [2], [7]. a) dla złącza czołowego

7 b) dla złącza pachwinowego Rys. 6 Przykład zastosowania montażu elementów przy pomocy wytrasowanych trójkątów. Podczas prefabrykacji sekcji płatowej są także stosowane trójkąty. Na długości mm wystarczą 2 pary trójkątów zlokalizowanych na obu końcach styku. Dla uniknięcia niedokładności w wykonaniu płata stosuje się zgrubną obróbkę krawędzi zewnętrznych. Po wykonaniu spawania płaski panel o wymiarach x ma obcinane krawędzie na wymiar. Obcinanie krawędzi odbywa się na portalu. W systemie tym jest uwzględniona wartość skurczu spawalniczego. Uwzględnia się go w naddatku technologicznym. Już w latach 90-tych poprzedniego wieku system był stosowany z powodzeniem w stoczni i przynosił wymierne korzyści. System trasowania numerycznego w stoczni HDW zintegrowany jest z pomiarami w 3-D. Pomiary są rejestrowane przez urządzenia pomiarowe i przekazywane do systemu komputerowego i porównywane z wymiarami teoretycznymi.

8 Przedsiębiorstwo OSTSEESTAAL Przedsiębiorstwo OSTSEESTAAL zajmuje się cięciem i gięciem elementów płytowych. Wyposażone jest między innymi w maszyny portalowe do cięcia termicznego. Urządzenia te mają głowice plazmowe do cięcia pod wodą oraz mikropalniki plazmowe do trasowania [9], [10], [12]. Rys. 7 przedstawia maszynę do trasowania blach. Rys. 7 Urządzenie do znakowania blach [12]. Trasowanie proszkowe firmy ESAB Firma ESAB oferuje urządzenia do znakowania proszkowego, przeznaczone do instalowania na urządzeniach do cięcia. Głowice umożliwiają nanoszenie na metalowych powierzchniach wszelkiego rodzaju oznaczeń, takich jak krzyżyki, linie, okręgi i litery. Proces znakowana i trasowania jest sterowany numerycznie. Stosując specjalny proszek znakujący i operację wtapiania, uzyskuje się bardzo czytelne i trwałe oznakowania. Głowicę znakującą przedstawia rys. 8 [11]. Rys. 8 Urządzenie do znakowania i trasowania proszkowego firmy ESAB [11]

9 4. Plany Stoczni Szczecińskiej Nowa Aktualnie Stocznia Szczecińska Nowa podjęła prace zmierzające do wprowadzenia trasowania numerycznego elementów na etapie obróbki. Jednym z pierwszych kroków jest uzyskanie środków na przeprowadzenie badań w ramach projektu celowego. Temat roboczy projektu: Badanie procesów technologicznych w celu wprowadzenia kompleksowego numerycznego trasowania elementów na urządzeniach do cięcia. Stocznia aktualnie planuje zakup nowoczesnego ciągu do obróbki profili. Na ciągu, obok wycinania automatycznego elementów byłoby stanowisko do trasowania numerycznego. Również modernizacji wymagają maszyny do cięcia gazowego, które nie są wyposażone w głowice markujące. W planach trasowanie numeryczne elementów ma uprościć i usprawnić prefabrykację podzespołów i sekcji. Badania przeprowadzane w stoczni mają dać odpowiedź, czy obok wytrasowanych linii usztywnień, linii konstrukcji dochodzącej oraz linii teoretycznych i kontrolnych powinien się znaleźć numer pozycji rysunkowej usztywnienia lub podzespołu. Podsumowanie Wprowadzenie trasowania numerycznego w SSN wpłynie na uproszczenie dokumentacji konstrukcyjnej, ale wydłuży nieznacznie czas wykonania dokumentacji traserskiej kart wykroju. Trasowanie numeryczne przeniesie informacje z dokumentacji konstrukcyjnej na wycięty element. Przy dobrze zorganizowanej kompletacji materiału po obróbce i przy przejrzystej wytrasowanej informacji na elementach można w znacznym stopniu uprościć prefabrykację podzespołów. Dodatkowo uzyska się efekty ekonomiczne. Wprowadzenie trasowania numerycznego na maszynach do cięcia wymusi konieczność utrzymania ich w dobrym stanie technicznym. Wymagana będzie rygorystyczna kontrola poprawności trasowania i cięcia oraz wzajemna koordynacja. Nie można dopuścić do przesunięcia punktu 0,0 rozpoczynania trasowania względem początku cięcia. 5. Wnioski Wprowadzenie trasowania numerycznego już na etapie wycinania elementów z blach i profili wpłynie na: Podniesienie jakości wykonania podzespołów, płatów i sekcji, Skróci cykl prefabrykacji, Obniży koszty prefabrykacji podzespołów, płatów i sekcji, Podniesie efektywność procesu gięcia elementów, Wyeliminuje błąd ludzki. Ujemną stroną trasowania numerycznego jest: wydłużenie cyklu obróbki właściwej blach, ze względu na wykorzystanie materiału, część pozycji będzie wytrasowanych z drugiej strony, co wymusi, w etapie prefabrykacji, przetrasowanie oznaczeń na drugą stronę.

10 Literatura [1] Instrukcja ogólna SSN TT Opracowania traserskie [2] Boshidar G. Metschkow, Współczesne techniki utrzymania wysokiej jakości konstrukcji okrętowych, X Konferencja: Laboratoria technologiczne aspekty utrzymania wysokiej jakości wyrobu, Szczecin 1999 [3] TRIBON Genauigkeit was introduced by HDW as part of HDW`s Year 2000 project materiały reklamowe [4] MasterShip Software, information guide - materiały reklamowe [5] [6] [7] M. Beyer, A. Istel, H. Kunze, Das HDW System der Genaufertigung, Hansa nummer 9, 1998, page [8] [9] Boshidar G. Metschkow, Nowoczesne technologie obróbki detali kadłubowych, 20 Sesja Naukowa Okrętowców Przemysłu Okrętowego 2002, Gdańsk maja 2002, materiały konferencyjne [10] Materiały reklamowe firmy OSTSEESTAAL [11] [12]