Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești Anghel Saligny Galați, 17-19 Mai 201 7 [612999]

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești “Anghel Saligny” – Galați, 17-19 Mai 201 7
1

ELEMENTE DE OPTIMIZARE A LINIEI TEHNOLOGICE DE
FABRICARE A TUBULATURILOR NAVALE

Autor: Nicoleta – Diana MĂLĂIESCU

Cadrul didactic coordonator: Ș.L. dr. ing. Alexandru PINTILIE

Universitatea “ OVIDIUS ” din Constanța , Facultatea de Inginerie Mecanică, Industrială și
Maritimă

Rezumat:
Lucrarea de f ață are drept scop e vidențierea avantajelor optimiză rii liniei
tehnologic e de fabricare a tubulaturilor. În prima parte a lucră rii este analizată
linia tehno logică a unei secții navale de tubulatură . În partea a doua a lucrării sunt
evidenț iate avantajele optimizării și automatiză rii proceselor de sudare și debitare
specifice fluxului tehnologic de fabricare a tubulaturilor . În final, se efectuează un
studiu comparativ privind procesel e manual e, respectiv autom atizate de fabricație a
tubulaturilor navale .
Cuvinte cheie: secție navală, linie tehnologică, fabricare, tubulatură, sudare,
debitare, automatizare, optimizare, studiu comparativ

1. Introducere

2. Analiza liniei tehnologice a secției navale de tubulatură

Secția de tubulatură reprezinta un atelier care prezintă o reuniune de locuri de
muncă plasate într -un spațiu unde lucrătorii executa același fel de produse sau aceleași
operații tehnologice.
Organizarea atelierului constă în îmbinarea locurilor de munc ă din componența
lui, și organizarea, condiționată de formele specializării acestuia ș i de caracterul
diviz iuni muncii. Diviziunea muncii î ntre locuril e de muncă este caracterizată prin
două forme de specializare: tehnologică, determinată de caracterul ș i succesiunea
procesului de fabricație și pe obiecte, determinată de împartirea pe tipuri de producție.
Aceste două forme de specializare influenț eaza or ganizarea procesului de producț ie,
respectiv, constituirea locurilor de muncă .
Toate operațiile tehnolog ice de execuț ie a reperelor de tubulaturi, efectuate
manual sau mecanizat, se executa in atelier . Pentru realizarea unor condiții optime de
muncă se ține cont de spațiu, microclimatul interior, de felul in care se face ventilatia,
modul de ilumi nare, precu m si de nivelul zgomotului . In spaț iul destinat atelierului,
sunt a mplasate bancurile de lucru, mașinile și utilajele specifice, astfel încat să se
creeze treceri și cai de circulaț ie.
Prin ventilație, aerul viciat este înlocuit cu aer curat. Ventilația p oate fi:
naturală (realizată prin deschiderea ferestrelor) și artificială (obținută prin folosirea

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești “Anghel Saligny” – Galați, 17-19 Mai 201 7
2 ventilatoarelor). Combaterea zgomotului se impune ca o condiție indispensabilă
asigurării confortului lucrătorului în timpul desfășurării activității la locu l de muncă.
Acest lucru se poate realiza prin înlă turarea c auzelor care îl generează atunci câ nd este
posibi l, sau prin reducerea intensităț ii lui.

Pentru executarea lucră rilor de tu bulatura sunt necesare utilaje ș i scule pe care
le putem clasifica în fu ncție de anumite criterii.
După modul de acț ionare:
– cu acționare manuală: ciocane, dă lti, pile, compas gradat, punctuator, ac de trasat,
cumpene, echere, r uleta, pompă manuala pentru presat tubulaturile, etc.
– cu acționare mecanică: fierăstraie mecanice , maș ini de indoit, masini de sanfrenat,
slefuitoare, masini pentru realizat extractii, polizoare, masini de gaurit, masini de
sudat, masini de ermetat, masini de poansonat, etc.

Fluxul tehnologic:
 Trasarea;
 Marcarea;
 Debitarea ;
 Indorirea;
 Potrivirea s i prinderea in puncte de sudura;
 Sudarea;
 Ajustarea dupa sudare ;
 Probe hidraulice si de rezistenta ale tubulaturilor dupa asamblare ;
 Depozitare si conservare;
 Acoperiri,protectii anticorozive.

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești “Anghel Saligny” – Galați, 17-19 Mai 201 7
3 Fig. 2.1 Fluxul tehnologic
3. Optimizarea și automatizarea proce selor de sudare si debitare

Prin automatizarea proceselor de productie se urmareste asigurarea tuturor
condițiilor de desfășurare a acestora fără interventia omului. Această etapa presupune
crearea acelor mijloace tehnice capabile sa determine evoluți p roceselor într -un sens
prestabilit, asigurandu -se producția de bunuri materiale la parametrii doriți.
În cadrul elaborării unui sistem de automatizare, se impun următoarele etape:
 construcția modelelor funcționale și structural funcționale pentru procesel e
supuse automatizării, respectiv identificarea cat mâi exactă a proceselor
tehnologice ;
 sinteza structurilor și strategiilor de reglare și conducere, în vederea realizării
unor obiective prestabilite la valori optime;
 analiza introducerii structurilor și strategiilor de conducere sintetizate pentru
modelele cantitative cu maximă adecvare șa realitate.

3.1 Optimizarea și automatizarea proceselor de sudare

Pentru a se realiza o me canizare ș i automatizare a proceselor de sudar e vor
rezulta, obiectivele, ca și scopul și avantajele mecanizării si automatizării în producția
sudată, astfel enumerându -se doar câ teva dintre acestea:
 poziționarea, centrarea și fixarea î n mod identic a tuturor reperelor viitorului
subansamblu sudat;
 eliberarea opera torului uman de efor t fizic, atâ t la ce ntrare, fixare, transport,
poziționare î n tipul fazelo r de asamblare prin sudare dar ș i la evacuarea
ansamblului sudat;
 realizarea unei producț ii uniforme, cu asamblari identice repetabile si
controlabile;
 reducerea efortului fizic si ne rvos a operatorului uman, real izarea protecției
față de activități cu risc, ca urmare a situaț iei ca operatorul are doar r ol de
supraveghere, cu intervenții foarte rare ș i doar în situaț ii neprevazute;
 realizarea precisă a unor faze de lucru comp lexe, inte rdependente, cu
desfașurare rapidă , pe care un operator uman nici nu le poate coordona;
 asigurarea unei interoperativităti facile î ntre scheme mecanice , pneumatice,
hidraulice, de acț ionari electrice, toate fiind coordonate de către o schemă
electrică de comandă proiectată în baza logicii ciclurilor ș i fazelor de lucru
corespunzatoare pentru ansamblul sudat de realizat.

Mașină de sudat pentru țevi cu flanșă MAG

Fig. 3.1 – Masina de suda t MAG

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești “Anghel Saligny” – Galați, 17-19 Mai 201 7
4 Semnificatia notațiilor din Fig. 3.1 este urmatoarea: 1. cadru de bază; 2.partea mobilă;
3.partea fixă; 4. punc tul de incărcare si descărcare; 5.consolă role; 6.brat mobil cu mandrină;
7.cap de sudare exterior; 8.cap de sudare interior; 9. sursa de ali mentare; 10 .cutia
întrerupătorului; 11.panoul de control; 12.panou mobil; 13.panou de control manual;
14.unitate hidraulică.
Mașina este adecvată pentru îmbinare prin sudare rotundă la conexiunile pentru țevile
cu flanșe, precum și pentru alimentarea auto mată a conductelor și descărcarea componentelor
finite sudate. În plus față de flexibilitatea oferită piesei de prelucrat care urmează să fie
sudată, mașina permite, de asemenea, utilizarea simultană a 4 MAG capete de sudare.
Caracteristicile de proiectare fundamentale ale mașinii se bazează pe cadrul de bază cu placa
de suport fix și mobil.
Plăcile de suport conțin toate componentele necesare pentru poziționare și sudură.
Placa de suport mobil este ajustată pentru poziționare longitudinală, cu ajutorul un ui motor
electric.
Punctul de încărcare și descărcare, consolele rolelor, brațul mobil cu mandrină,
precum și un capăt de sudură, pentru sudura internă și externă, sunt aranjate pe plăcile de
suport. Fiecare capăt de sudură are un ax de avans pe verticală și pe orizontală, care
presupune, de asemenea, funcția de scanare a piesei în timpul procesului de sudură.
În plus, suporturile transversale motorizate sunt instalate pe capetele de sudură pentru
compensarea poziției în timpul procesului de sudură.
Aces te componente asigură poziționarea instrumentelor (arzătorul de sudură) și a
pieselor de prelucrare (profilele de aluminiu).
Alte componente ale sistemului sunt unitățile hidraulice, cum ar fi sursele de energie
pentru sudură, care sunt fixate permanent p e plăcile de suport.
Hardware -ul electronic al sistemului constă dintr -o cutie instalată permanent și o
cutie comutatoare mobilă, un panou de control fix și un panou de control mobil, de la
distanță.

Mașină automată de sudare a tevilor TIG

Mașina de s udare a tevilor este utilizată la sudar ea mecanizată a racordurilor de țevi,
este alcătuită dintr -un portal, două mese (plăci) turnante, 6 axe pentru a roti suflaiul
(arzătorul) și suportul pentru colectarea țevii (Fig. 3.2 ).

Fig. 3.2

Toate component ele pot fi acționate prin intermediul panoului de comandă (Fig.
22).

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești “Anghel Saligny” – Galați, 17-19 Mai 201 7
5

Fig. 3.4

Fiecare masă turnantă are un sistem de răcire în interior pentru dispozitivul de blocare,
pe durata sudării. Există și un sistem pneumatic în fiecare masă turnantă, utilizat împreună cu
dispozitivul de blocare. Pentru a schimba un dispozitiv de blocare, reglajul întrerupătorului
trebuie să fie pozitionat la „1” pentru c ă în acest caz, dispozitivul de blocare nu se află sub
presiune.
Masa turnantă (Fi g. 3.5 ) din p artea dreapt ă este dotată cu un dispozitiv de blocare cu
schimbare rapidă. Este utilizată la sudarea flanșelor de țev i sau a flanșelor de garnitură.
Dispozitivul de fixare poate fi actionat cu ajutorul pedalelor. Pedala din dreapta este pentru
flanșă (prindere/elibera re), iar partea stângă este pentru țeavă sau garnitură (prindere /
eliberare).

Fig. 3.5 Masă turnată Fig. 3.6 Axul de sudare

Masa turnantă din partea stângă este prevăzută cu un ax gol cu un dorn pentru a fixa
țeava (Fig. 3.6). Este utilizată la sudarea țevii de garnitură.

3.2 Optimizarea și automatizarea pr oceselor de debitare

Mașina de debitat cu pamblică „Band Saw”

Sunt în uz mai multe tipo -dimensiuni de mașin i, inclusiv pentru tăierea metalului sau a
fitingurilor la diferite unghiuri. Cea mai moderna e ste masina Behringer (Fig. 3.7). Mașina de
debitat este special concepută pentru tăierea materialelor metalice. Temperatura mediului
ambiant trebuie să rămână în tre +5 °C și +40°C. Sistemul de răcire sau de încălzire este
necesar pentru temperaturi mai ridicate sau mai scăzute.
Mașinile de debitat generează un nivel de z gomot de aproximativ 75 dB (A), măsurat
în zona de operare a mașinii, în stare de funcțio nare i nactivă. În cazul tăierii țevilor, emisiile
de zgomot pot ajunge până la maxim 90 d B (A), nivel măsurat la 1 metru distanță față de
punctul de tăiere.

Sesiunea Națională de Comunicări Științifice Studențești “Anghel Saligny” – Galați, 17-19 Mai 201 7
6

Fig. 3.7 Masină de debitat cu panglică Band Saw

4. Eficiența automatizării

Se ia î n conside rare plata muncitorului cu 35 €/h

Date despre materialul prelucrat:
 EN 1.4307 ;
 D = 48,3 mm;
 t = 2,0 mm ;
 l = 55,0 mm .

MANUAL
Timp Pret / piesă Amount Cost
Planning of Parameter Search* 1 35,00 €
Costul Materialelor 6 38,04 €
Parameter Search/Test welding* 1 35,00 €
Sample preparation** 1 105,00 €
TOTAL: 213,04 €

AUTOMATIZAT
Timp Pret / piesă Amount Cost
Parameter Setup, Test and Sample Preparation 0,5 17,50 €
Costul Materialelor 6,34 2 12,68 €
TOTAL: 30,18 €

*Searching and preparing fi rst set of parameters
** Includes welding of first parameter set, adjusting parameters after each weld and weld
times

5. Concluzii

Automatizarea proceselor de sudare și debitare reprezintă un avantaj ma jor în cadru
producției industriale, în masa. Realiza rea elementelor de productie cu ajutorul masinilor
automatizate se efectuaza cu un cost de 14,08 % din costul efectuarii lor prin metode manuale
si 83,33 % din timp.