Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

кой следующего изделия предназначены сва-рочные универсальные вращатели с программ-ным управлением типа М150320 и М150410(рис. 2.11). Техническая характеристика этихманипуляторов представлена в табл. 2.3.
...
а — с однокоординатным горизонтальным вращателем;б — с двухкоординатным консольным вращателем; в —с двухкоординатным двухопорным вращателем вкаждой позиции
...
одинаковых моноблоков служит механизмомвращения планшайбы, а второй — механизмомнаклона оси ее вращения. Техническая харак-теристика манипуляторов М150400 и М150500представлена в табл. 2.2. В зависимости отформы свариваемого изделия и положенияего центра тяжести расстояние от рабочейплоскости планшайбы до оси наклона можетизменяться при наладке на сварку данного из-делия.
...
Число управляемых степеней подвижности 3Частота вращения шпинделя, мин-1 0,028...2,5Наибольшая скорость вертикального переме-щения, м/с..................... 0,04
...
Управление звеньями манипуляционнойсистемы может быть позиционным или кон-турным. Позиционное управление положени-ем обеспечивает лишь определенное значениекоординат рабочего органа в заданных точках,а управление движением по траекториям, по-вторяющим форму направляющих, — произ-вольные, в определенных пределах, траекто-рию движения между точками и скорость это-го движения, кроме случаев, когда звенья пе-ремещаются поочередно и траектория рабоче-го органа определяется отрезками соответст-вующих направляющих.
...
ных системах с большим количеством враща-тельных движений, а следовательно, с пере-менной конфигурацией манипулятора сва-рочного инструмента получение заданной ско-рости и точности перемещений существенноосложняется необходимостью учета перемен-ных инерционных сил, в том числе кориоли-совых.
...
Известны две группы методов программи-рования манипуляционных систем роботов и ихкомплексов для сварки: обучения (on-line) — за-дание программы с использованием манипуля-ционной системы робота или комплексавнешнего программирования (off-line) — со-ставление программы без использования ма-нипуляционной системы. Различают сле-дующие методы обучения: с использованиемобратимой кинематики манипулятора инстру-мента и перемещением сварочного инструмен-та или его имитатора вручную по линии со-единения; с использованием рукоятки обуче-ния со встроенными в нее датчиками, воздей-ствующими на приводы звеньев в режиме сле-жения за рукой оператора; с использованиемдистанционного управления с пульта обуче-ния для последовательного перемещения сва-рочного инструмента в характерные точки тра-ектории и языка программирования для опи-сания характера траектории между указанны-ми точками и скорости перемещения междуними. Дистанционное управление может бытьреализовано как управление отдельными сте-пенями подвижности с помощью кнопок илипосредством многокоординатного переключа-теля-рукоятки.
...
Методы обучения роботов и их комплексовдля сварки с использованием дистанционногоуправления с пульта обучения являются в на-стоящее время основными. Небольшое приме-нение нашли методы, основанные на обрати-мой кинематике (роботы типа Apprentice,MAC 2001). Методы обучения отличает на-глядность, однако во время обучения не выда-ется продукция, а при сварке швов сложнойформы или большого числа точек, или корот-ких швов программирование усложняется итребует больших затрат времени. Так, припрограммировании работы робота в течение 1мин для дуговой сварки методом обучениятребуется 20...80 мин. Следует отметить, чтобольшая часть травм, связанных с использова-нием сварочных роботов, происходит во вре-мя обучения, когда оператор-программист вы-нужден находиться в зоне действия робота.
...
Различают следующие методы внешнегопрограммирования: текстуальное, когда после-довательность действий робота задается в ви-де инструкций, а перемещения и параметрырежима сварки вводятся в числовом виде; сиспользованием компьютерной графики, по-зволяющей в наглядном виде моделировать ра-боту комплекса, сравнивать различные вари-анты выполнения программы и проверять воз-можность ее реализации без столкновений ро-бота с препятствиями. Методы внешнего про-граммирования сокращают простои робота,
...
связанные с составлением новой программы,что важно при мелкосерийном производстве, испособствуют повышению безопасностиобучения. При этом обычно требуется "точнаянастройка" программы перед ее использовани-ем с применением элементов обучения и гео-метрической адаптации. Поэтому в системахуправления современных сварочных роботовсочетают принципы внешнего программирова-ния и обучения.
...
Системы управления промышленными ро-ботами [5, 8] представляют собой многопро-цессорные управляющие устройства, постро-енные по иерархическому принципу. На верх-нем уровне управления осуществляются:расчет траектории движения рабочего органа;формирование команд, управляющих движе-нием звеньев робота; логическая обработкаинформации от периферийных устройств ком-плекса; диалоговый режим работы операторачерез видеотерминальное устройство; обменинформацией с ЭВМ верхнего уровня и внеш-ним программоносителем (НГМД, КНМЛ);управление роботом через пульт ручногоуправления; диагностика работы системы; ка-либровка координат звеньев [11]. Нижнийуровень управления используется для реше-ния задачи управления движением звеньев всоответствии с программой, поступающей сверхнего уровня.
...
Связь между процессорами, реализующи-ми функции верхнего и нижнего уровнейуправления, может осуществляться через об-щую память (системы с общей памятью) иличерез системную магистраль (распределенныесистемы). Примером системы с общей памя-тью является система МПСУ (рис. 2.13, а), в ко-торой обмен данными между ЦПУ-П, ЦПУ-Пр,ЦПУ-Тр и ЦПУ-Св происходит по таймеручерез общую память, расположенную в модулеЦПУ-П. Структура распределенных систем можетсодержать одну общую системную магистральМ, как в системе "Прогресс 1-8" (рис. 2.13, б),или системные магистрали верхнего уровняМ\ и нижнего Л/2, взаимодействующие черезмодуль связи МС, как в системе "Сфера-36"(рис. 2.13, в).
...
В системах МПСУ и "Прогресс 1-8" ис-пользуются проблемно ориентированные язы-ки, а в системе "Сфера-36" — язык высокогоуровня А11Р8, структура и возможности кото-рого позволяют решать задачи установочной, ав ряде случаев, и текущей адаптации путемсоздания алгоритмов адаптивного управленияна уровне прикладных программ пользователя.
...
Системы управления промышленных робо-тов для сварки имеют развитое программно-математическое обеспечение (ПМО). ОсновойПМО является операционная система реаль-ного времени, которая обеспечивает распреде-ление ресурсов системы, устанавливает поря-док решения задач в соответствии с их при-оритетами, организует процедуру обмена дан-ными между программами, инициирует систе-му при ее включении, запускает программныетесты для проверки состояния аппаратной час-
...
а — МПСУ робота для дуговой сварки СУР-25; б — "Прогресе 1-8" робота ТУР-10КМ; в — "Сфера-36" роботаРМ-01; ПО — пульт обучения; ЦПУ — процессорное устройство; Д — дисплей; М — модуль (первая буква вобозначении); ПУ — пульт управления; П — память; КНМЛи НГМД — накопитель соответственно на магнитнойленте и на гибких магнитных дисках; ВВ — ввод-вывод; Пр — привод; Тр — пересчет траектории; Се —сварочного оборудования; А — арифметический универсальный; К — расчет координат; 7777— переходная плата;М — магистраль; К — контроллер управления; У — управление; СП — сенсорная подсистема; ОЗУ — оперативноезапоминающее устройство; ПЗУ — постоянное запоминающее устройство; ПИ — последовательный интерфейс;ВТУ — видеотерминальное устройство; ПРУ — пульт ручного управления; АВ — аналоговый ввод; ШИ —
...
а — МПСУ робота для дуговой сварки СУР-25; б — "Прогресе 1-8" робота ТУР-10КМ; в — "Сфера-36" роботаРМ-01; ПО — пульт обучения; ЦПУ — процессорное устройство; Д — дисплей; М — модуль (первая буква вобозначении); ПУ — пульт управления; П — память; КНМЛи НГМД — накопитель соответственно на магнитнойленте и на гибких магнитных дисках; ВВ — ввод-вывод; Пр — привод; Тр — пересчет траектории; Се —сварочного оборудования; А — арифметический универсальный; К — расчет координат; 7777— переходная плата;М — магистраль; К — контроллер управления; У — управление; СП — сенсорная подсистема; ОЗУ — оперативноезапоминающее устройство; ПЗУ — постоянное запоминающее устройство; ПИ — последовательный интерфейс;ВТУ — видеотерминальное устройство; ПРУ — пульт ручного управления; АВ — аналоговый ввод; ШИ —
...
ти системы, прерывает функционированиесистемы при обнаружении ошибок (рис. 2.14).Наибольшие ограничения по применению ро-ботов для дуговой сварки оказывает отсутствиеили недостаточность их адаптивных возмож-ностей по отношению к случайным отклоне-ниям от программных значений положениялинии сопряжения свариваемых элементов(геометрическая адаптация) и геометрическихпараметров соединения, подготовленного подсварку (технологическая адаптация).
...
В первом приближении допускаемоеслучайное отклонение линии сопряжения сва-риваемых элементов от расчетного значенияпри сварке плавящимся электродом в защит-ных газах не должно превышать в направле-нии, поперечном оси электрода, 0,5*/э (без ко-лебаний электрода) и й3 (с колебаниями элек-трода). При роботизированной дуговой сваркесталей плавящимся электродом диаметр элек-тродной проволоки й3 = 0,8... 1,6 мм.
...
Различают два класса задач, связанных снеобходимостью геометрической адаптации(корректировки программ перемещений сва-рочного инструмента относительного изде-лия), когда отклонение линии сопряжения
...
свариваемых элементов не сопровождаетсяслучайным искажением размеров и формыэтой линии и сопровождается случайными ис-кажениями размеров или формы линии сопря-жения [10].
...
Первый класс задач геометрической адапта-ции решается с помощью методов устано-вочной (начальной) адаптации и может бытьразделен на два подкласса: 1) отклонения сво-дятся к случайному малому параллельному пе-реносу линии сопряжения в двух- или трех-мерном пространстве; 2) отклонения могутрассматриваться как случайный малый пово-рот в плоскости (вокруг одной оси) или в про-странстве (вокруг двух или трех осей). Задачипервого подкласса наиболее часто встречают-ся при сварке коротких швов в конструкцияхсредних и крупных габаритных размеров, в ча-стности, каркасно-решетчатого типа. Приэтом можно не учитывать случайный малыйповорот короткой линии соединения, так каклинейные смещения коротких швов пренебре-жимо малы.
...
Для корректировки программы прислучайном параллельном переносе необходимои достаточно найти фактические положениятрех или двух базовых точек соответственно
...
ти системы, прерывает функционированиесистемы при обнаружении ошибок (рис. 2.14).Наибольшие ограничения по применению ро-ботов для дуговой сварки оказывает отсутствиеили недостаточность их адаптивных возмож-ностей по отношению к случайным отклоне-ниям от программных значений положениялинии сопряжения свариваемых элементов(геометрическая адаптация) и геометрическихпараметров соединения, подготовленного подсварку (технологическая адаптация).
...
В первом приближении допускаемоеслучайное отклонение линии сопряжения сва-риваемых элементов от расчетного значенияпри сварке плавящимся электродом в защит-ных газах не должно превышать в направле-нии, поперечном оси электрода, 0,5*/э (без ко-лебаний электрода) и й3 (с колебаниями элек-трода). При роботизированной дуговой сваркесталей плавящимся электродом диаметр элек-тродной проволоки й3 = 0,8... 1,6 мм.
...
для трех- или двухмерных задач. Базовыеточки находятся до начала сварки с помощьюдатчика поиска, который в простейшемслучае может быть выполнен в виде тактиль-ного электромеханического датчика, щуп ко-торого радиусом г расположен на определен-ном расстоянии от конца электрода. Ориента-ция линий поиска базовых точек в рабочей зо-не комплекса, неизменная для всех экземпля-ров изделия данного наименования, определя-ется программой перемещений сварочного ин-струмента относительно изделия.
...
Задачи второго подкласса встречаются всварочном производстве значительно реже,чем предыдущие. Так, при приварке жестких,достаточно стабильно обрабатываемых бобы-шек, накладок и вставок средних размеров клистовым, каркасным, рамным конструкциямслучайным поворотом, если он имеется, пре-небречь нельзя. Для получения информации онеобходимой корректировке программы прислучайном малом повороте линии соединенияв плоскости %или в пространстве необходимо идостаточно определить положение соответст-венно трех или шести базовых точек.
...
Назначение минимального числа базовыхточек, необходимых для определения положе-ния каждого короткого шва (число таких швовна конструкциях каркасно-решетчатого типавелико), и выполнение поисковых движенийна возможно большой скорости — важные пу-ти повышения производительности комплексадля сварки, а следовательно, его экономиче-ской эффективности.
...
адаптации; для каждого экземпляра изделияопределяется случайная вектор-функция, ха-рактеризующая текущее смещение линии со-единения, т. е. текущую коррекцию положе-ния точки сварки, а также текущую коррек-цию ориентации сварочного инструмента от-носительно изделия. В этом классе целесооб-разно выделить два подкласса задач получе-ния швов: с большим радиусом кривизны;имеющих участки с малым радиусом кри-визны.
...
Для швов с большим радиусом кривизнытребуемые изменения ориентации горелки,связанные с малыми отклонениями линии со-единения от расчетного положения, весьмамалы, поэтому их влияние на качество сварно-го соединения незначительно. Следовательно,при сварке швов с большим радиусом кривиз-ны достаточно определить три линейных со-ставляющих смещения линий соединенияАХЭ, АУ
...
Текущая адаптация при сварке швов сбольшим радиусом кривизны связана с опре-делением составляющих отклонения линиисоединения от расчетного положения Ауэ и Д^э
...
ции. В общем случае измерение отклоненийлинии соединения вдоль направлений Уэ и ^требует трех ориентирующих подвижностейманипулятора сварочного инструмента. Ис-ключение составляют только системы с круго-вым сканированием измерительного зонда во-круг точки сварки, которые при осесиммет-ричном сварочном инструменте позволяют ре-шить общую задачу при двух ориентирующихподвижностях.
...
Для швов, имеющих на линии соединенияучастки с углами и весьма малыми радиусамикривизны (пересечения и закругления раз-личных конструктивных элементов), нельзяпренебречь требуемыми изменениями ориен-тации горелки, связанными с отклонением со-ответствующих точек линии соединения отрасчетного положения. Задача текущей гео-метрической адаптации в этом случае сущест-венно усложняется техническими трудностя-ми получения информации о положении ли-нии соединения в углах и на закруглениях ма-лого радиуса, а также большой скоростью из-менения переносных и ориентирующих коор-динат.
...
Для швов с участками, имеющими углы ималые радиусы кривизны, целесообразно ком-бинированное решение задачи с помощью ме-тодов как начальной, так и текущей адапта-ции, основанное на том, что участки, подоб-ные /р — 2р (рис. 2.16), имеют малую длину ипоэтому могут рассматриваться как случай-ным образом смещенные в пространстве в по-ложение 1—2 без искажения их формы. Тогдапри сварке прямоугольного патрубка с закруг-лениями на углах (рис. 2.16) до начала сваркинеобходимо определить положение четырехбазовых точек: 2х, 41, б"1, «У1, отстоящих отрасчетного положения сторон прямоугольни-ка на расстоянии Ь. Положения точек 1—8, ог-раничивающих участки с закруглениями, оп-ределяются во время сварки из условия их уда-ленности друг от друга по соответствующимкоординатам на расстояние а.
...
Для начальной адаптации могут быть ис-пользованы электромеханические (тактиль-ные), электроискровые датчики и датчики рас-стояния. Последние получили наибольшеераспространение. В них касание изделия доначала сварки осуществляется электродом илиизолированным соплом горелки (рис. 2.17). Вовремя поиска базовых точек 1—3 на электродили сопло подается напряжение 400 В часто-той 400 Гц. Электрод может предварительновыдвигаться до подводимого упора и фиксиро-ваться специальной цангой, встроенной в го-релку, для предотвращения его смещениявдоль оси во время измерений. Однако приэтом усложняется конструкция горелки и сни-жается ее надежность. Альтернативным реше-нием является автоматическое отрезание кон-ца электрода на заданном вылете в отдельностоящем устройстве, что повышает надежностьпоследующего возбуждения сварочной дуги.
...
личных видов соединений, а также сварки сколебаниями электрода поперек линии соеди-нения, если среднее расстояние от поверхностиизделия соизмеримо с амплитудой колебаний.
...
Использование сварочной дуги в качестведатчика позволяет получить информацию офактическом положении свариваемого соеди-нения, а в некоторых случаях и о ширине за-зора или разделки в зоне сварки. Недостаткомсистемы адаптации с использованием дуги вкачестве датчика является то, что процессадаптации начинается только после началасварки. При значительных начальных несовпа-дениях электрода и линии соединения началь-ный участок шва не совпадает с линией соеди-нения. Поэтому целесообразно сочетание сис-темы текущей адаптации с дугой в качестведатчика, и системы начальной адаптации с со-плом или электродом в качестве щупа.
...
Системы с использованием сварочной ду-ги в качестве датчика наиболее эффективныпри сварке в аргоне и аргоносодержащих сме-сях защитных газов, когда дуговой процесснаиболее стабилен. При сварке в С02 приме-нение этого способа затруднено вследствие не-стабильности дугового процесса. При сваркешвов малого калибра применение колебанийдуги неэффективно с точки зрения производи-тельности процесса.
...
Видеосенсорные устройства составляютбольшую группу измерительных средств. Не-которые из них достаточно универсальны иперспективны для адаптации сварочных робо-тов. При дуговой сварке в защитных газах не-обходимо учитывать помехи от светового из-лучения дуги, брызг расплавленного металла, атакже выделяющихся дымов и газов, посколь-ку оптика видеосенсоров подвергается интен-сивному загрязнению и эрозии пылью, брызга-ми металла, агрессивными аэрозолями и газа-ми. В ряде случаев предлагается измерение ка-ждого экземпляра изделия осуществлять наповышенной скорости до начала сварки, хотяпредпочтительным является измерение во вре-мя сварки.
...
Наиболее универсален и информативентриангуляционный метод измерения [10] сече-ния зоны свариваемого соединения световойплоскостью (рис. 2.18). Секущая плоскостьможет быть представлена движущимсяточечным лучом (с помощью колеблющегосязеркала), стационарным щелевым лучом илисветотеневой границей. Такое освещение по-лучило название структурированного. Наибо-лее эффективным осветителем является лазер.Зона светового сечения наблюдается под уг-лом, позволяющим получить трехмерную ин-формацию о свариваемом шве: о положениилинии соединения, зазоре или сечении раздел-ки, превышении кромок. Картина, восприни-маемая двухмерным, чаще всего матричнымфотоприемником, определяется типом соеди-нения.
...
Создание средств измерения для текущейадаптации сварочных роботов возможно с ис-пользованием тактильных электромеханиче-ских датчиков и устройств прямого копирова-ния, бесконтактных датчиков расстояния доповерхности элементов свариваемого изделия,сварочной дуги в качестве датчика и видеосен-сорных устройств. Электромеханическиедатчики и устройства прямого копированияполучили значительное распространение приавтоматической сварке прямолинейных и кру-говых протяженных швов простой формы пре-имущественно в специализированных ком-плексах, реже в роботах.
...
Бесконтактные датчики расстояния могутиспользоваться при сварке угловых швов тав-ровых соединений, которые являются основ-ным объектом роботизации дуговой сварки. Вкачестве бесконтактных датчиков расстояниямогут применяться пневматические, емкост-ные, ультразвуковые, индукционные и другиеустройства. Для адаптации сварочных роботовнекоторое распространение нашли индукци-онные датчики. Они накладывают ограниче-ния на технику сварки роботами, например:исключают возможность сварки с текущейадаптацией в угловых участках внутри ко-робчатых конструкций (часто требуют приэтом отвода датчиков), на одном изделии раз-
...
Рис. 2.18. Триангуляционный метод измерения положения линии шва и геометрических параметров соединения,подготовленного под сварку, с помощью видеосенсорной системы:
...
видеосенсор, смонтированный в одном корпу-се с горелкой. Аппаратура видеосенсора, кото-рая должна быть расположена вблизи зонысварки, заключена в цилиндрический корпусдиаметром 57 мм, центральная часть которогозанята горелкой (рис. 2.19). Видеосенсор со-стоит из двух частей, каждая из которых, всвою очередь, содержит источник структури-рованного освещения, состоящий из мало-мощного инфракрасного лазера и цилиндриче-ской оптики для получения полосы, пересе-кающей линию соединения; фотоприемникна основе ПЗС-матрицы; интерференцион-ный фильтр, объектив и сменное входное ок-но. Поле зрения каждой части видеосенсора19 х 16 мм. При этом центр поля зрения уда-лен от точки сварки на расстояние 16 мм. Со-пло 5 горелки защищает фотоприемник отпрямого света сварочной дуги и препятствуетпопаданию брызг металла на входное окно.
...
Общим требованием к сварочному обору-дованию РДС является возможность его экс-плуатации длительное время (не менее однойсмены) без участия человека с сохранениемстабильных свойств свариваемых соединений.
...
В комплект сварочного оборудования дляРДС входят: источник питания сварочной ду-ги; аппаратура подачи сварочной проволоки;сварочные горелки; аппаратура охлаждения го-релки; газовая аппаратура; устройства автома-тической обрезки конца электрода, очисткигорелки от брызг и впрыскивания противо-пригарной жидкости; аппаратура удаления га-зов и аэрозолей; устройство зашиты горелкиот поломки; аппаратура контроля и управле-ния сварочным оборудованием.
...
Свойствами источника определяются тех-нологические параметры процесса роботизи-рованной сварки. Такие показатели источни-ков питания, как надежность зажигания дуги,стабильность поддержания заданного режима,гибкость изменения параметров процессасварки приобретают для роботизированной ду-говой сварки первостепенное значение.
...
Для роботизированной дуговой сварки мо-гут применяться те же источники, что и длямеханизированной или автоматической свар-ки при условии, что они имеют аналоговыеили цифровые входы и выходы для связи ссистемой управления робота или комплекса,либо могут быть снабжены преобразователями,выполняющими эти функции. В составе обо-рудования для РДС обычно применяют самыесовершенные источники питания сварочнойдуги, в которых осуществляется управлениепроцессом использования теплоты и переносаметалла на уровне объема капель и временипереноса каждой из них, инверторные ис-точники питания. Транзисторные источникипитания могут обеспечивать скорость измене-ния силы сварочного тока до 50 А/мс, чтозначительно уменьшает разбрызгивание и по-зволяет выполнять роботизированную сварку всамых различных пространственных положе-ниях.
...
На роботах для дуговой сварки обычно ис-пользуют сварочную проволоку сплошного сече-ния диаметром 0,8... 1,6 мм, чаще диаметром1,2 мм. Непременным условием надежной по-дачи проволоки является тщательная ее намоткана барабаны или катушки (ГОСТ 25445—82) не-посредственно на предприятии-изготовителе.Это значительно сокращает число отказов втракте подачи проволоки и обеспечивает ми-нимальные случайные отклонения конца про-волоки после выхода ее из наконечника го-релки.
...
Особенностью работы сварочного оборудо-вания для РДС является увеличение затратвремени, связанных с заменой барабана с про-волокой (рис. 2.20). Так, мотка сварочной про-волоки массой 5 кг достаточно для непрерыв-ной работы оборудования в течение 1...2 чпри силе сварочного тока /св = 200...300 А. Еслипринять время заправки барабана 2...5 мин, топростой робота, связанный с заправкой, может
...
составить 30 мин в смену. Поэтому целесооб-разно применять катушки большей массы.Так, катушки проволоки массой 80 кг притом же режиме сварки достаточно для непре-рывной работы в течение 15...30 ч.
...
За рубежом применяют катушки массойдо 400 кг, а для обеспечения подачи проволо-ки используют специальные разматывающиеустройства, обеспечивающие отделение витказа витком с неподвижной катушки.
...
При РДС применяют как роликовые, таки планетарные безредукторные механизмы по-дачи сварочной проволоки. Планетарные ме-ханизмы обеспечивают стабильную подачу содновременной правкой проволоки, а следова-тельно более стабильное положение концаэлектродной проволоки, меньшее изнашива-ние тракта подачи и большую его длину, бла-годаря крутильным колебаниям проволоки вканале, существенно снижающим силы тре-ния проволоки о внутреннюю поверхность ка-нала. Однако применение планетарных по-дающих механизмов требует хорошей обработ-ки поверхности, стабильности формы и разме-ров сечения сварочной проволоки.
...
В ряде случаев, например при сварке втруднодоступных местах (внутри крупногаба-ритных конструкций), а также при использо-вании катушек большей массы и при широ-кой рабочей зоне, когда требуется обеспечитьподачу проволоки на расстояние 10 м и более,применяется принцип подачи проволоки "тя-ни—толкай". При этом толкающий механизмрасположен вблизи катушки, а дополнитель-ный тянущий механизм либо встроен в горел-ку, либо расположен на одном из звеньев ма-нипулятора горелки.
...
Эффективное использование РДС зависитот варианта исполнения сварочных горелок,выбор которого определяется типом и структу-рой манипуляционной системы комплекса,конструктивными особенностями свариваемо-го изделия и режимом сварки.
...
обеспечивать значительно большую про-должительность непрерывной работы, дости-гающую при рационально организованнойэксплуатации 90% общего фонда рабочего вре-мени;
...
предусматривать возможность быстрой за-мены сопла и токоподводящего наконечника,а также всей горелки с гарантированным со-хранением положения рабочей точки относи-тельно последнего звена манипулятора горел-ки (ручные корректоры положения горелкина комплексе нежелательны); точная обработ-ка заменяемых элементов с четким базирова-нием по местам присоединения обязательна;
...
иметь достаточные жесткость и прочностьгорелки, исключающие ее деформированиепод действием сил, возникающих при сраба-тывании устройства защиты от поломки вслучае столкновения горелки с препятствием;
...
Рис. 2.20. Зависимости продолжительности *использования мотков проволоки массой 5,14, 20, 80 кг,диаметром 1,2 и 1,6 мм от силы /св сварочного тока
...
предусматривать надежный токопровод кэлектродной проволоке в строго определенномместе наконечника горелки, независимо отего износа (что особенно важно в системах,использующих сварочную дугу в качестведатчика положения свариваемых элементов);
...
иметь дополнительный подвод сжатоговоздуха к газовому соплу для его пневматиче-ской очистки и впрыскивания противопригар-ной жидкости.
...
ность применения технологических приемовсварки, повышающих производительностьпроцесса (прямая полярность сварочного то-ка, удлиненный вылет проволоки, сварка мо-дулированным током), выгодно отличают этотспособ от сварки в С02. Дополнительные рас-ходы, связанные с повышенной стоимостьюсмеси приблизительно в 3 раза больше чемпри С02, намного меньше стоимости оборудо-вания РДС, приходящейся на единицу продук-ции. Они окупаются за счет повышения каче-ства, а также сокращения трудозатрат на очи-стку сварных конструкций от брызг послесварки.
...
Пневматическая очистка сопла горелкиосуществляется сжатым воздухом с впрыски-ванием противопригарной жидкости (силико-нового масла), а механическая — с помощьюперемещающейся внутри сопла очищающейвтулки с приводом от пневмоцилиндра либо спомощью внешнего устройства типа вра-щающейся полой фрезы или полой щетки. Присварке в С02 очистка сжатым воздухом приемле-ма при небольших силах тока (до 220 А) послеполучения шва длиной 100...500 мм, а присварке в аргоносодержащих смесях длина швамежду включениями очистки в 2—3 раза боль-ше. При сварке на больших силах тока целесо-образно применять механическую очистку, ко-торую следует производить перед началомсварки очередного изделия, и не реже, чем по-сле сварки шва длиной 8 м.
...
Наиболее эффективна комбинация очист-ки сжатым воздухом после сварки каждогошва и механической очистки после сварки ка-ждого изделия. Поскольку установка в корпусегорелки дополнительных устройств с подвиж-ными частями значительно усложняет ее кон-струкцию, механическую очистку обычно вы-полняют внешним устройством, а противопри-гарную жидкость наносят окунанием иливпрыскиванием. Емкость (аэрозольный бал-лон) с жидкостью размещается в непосредст-венной близости от очистных устройств.
...
Удаление газов и аэрозолей из зоны сваркироботом может осуществляться с помощьювсасывающего сопла и местной вентиляцией.Применение всасывающего сопла, встроенно-го в горелку, обеспечивает хорошие санитар-ные условия в зоне сварки, но существеннозатрудняет манипулирование горелкой в труд-нодоступных местах свариваемой конструк-ции. Кроме того, при длинных коммуникаци-ях отсос ухудшается из-за ограниченного диа-метра сопла, поскольку с увеличением диамет-ра уменьшается гибкость отсасывающего тру-бопровода.
...
Использование местной вытяжной венти-ляции с помощью зонтов и отсосов в столах иманипуляторах изделий целесообразно, когдасварщик не находится в зоне интенсивноговыделения аэрозолей. Весьма эффективныизоляция рабочей зоны от окружающего про-странства и организация вытяжки из этойзоны.
...
Случайные ошибки оператора при обуче-нии робота, сбои средств контроля положе-ния изделия и элементов приспособления, атакже сбои в системе управления робота мо-гут привести к повреждению горелки, ее мани-пулятора и других частей РТК при случайномстолкновении горелки с ними. Поэтому креп-ление горелки к последнему звену манипуля-тора не должно быть жестким. Целесообразноиспользовать предохранительное устройствопружинного типа, обеспечивающее фиксиро-ванное положение горелки, если действующаяна нее сила не превышает допустимую. Пристолкновении горелки с препятствием проис-ходит упругая деформация пружин, смещает-ся держатель горелки, о чем сигнализируетвстроенный микровыключатель. Известен ме-тод защиты горелки от поломки путем подачиэлектрического потенциала на изолированноесопло горелки и получения сигнала при со-прикосновении сопла с изделием. Однако вряде случаев сварка ведется с малыми вылета-ми электрода, при которых трудно избежатьслучайных легких касаний сопла и изделия,которые не приводят к повреждению горелки.
...
В функции аппаратуры контроля и управ-ления (контроллера) сварочным оборудовани-ем входит управление стандартными циклами(зажигание дуги, заварка кратера, очистка го-релки и др.), преобразование команд системыуправления робота в заданные значения пара-метров режима сварки, формирование длясистемы управления и оператора информациио текущем состоянии всех устройств сварочно-го оборудования, автономное управление в ре-жиме отладки и контрольных проверок обору-дования для РДС.
...
Возможно несколько принципов построе-ния контроллера сварочного оборудования.На первых этапах применения сварочных ро-ботов использовались контроллеры с предва-рительной плавной настройкой параметров(напряжение на дуге, скорость подачи прово-локи, амплитуда и частота колебаний и др.)для нескольких (обычно пяти—шести) режи-мов сварки. При воспроизведении программыв заранее выбранных точках траектории по ко-мандам от системы управления происходит пе-реход с одного режима на другой из числапредварительно настроенных. При этом не вы-зывает затруднений корректировка значенийпараметров при сварке в процессе отладкипрограммы. Существенным недостатком по-добных контроллеров является отсутствие впрограмме сварки данного типоразмера изде-лия значений параметров режима, что при пе-реналадке на сварку данного изделия требуетповторной ручной установки указанных значе-ний. В результате возможны случайные откло-нения значений параметров режима от задан-ных., грубые ошибки или недопустимая интен-сификация режима. Кроме того, невозможно ав-томатическое плавное изменение параметров ре-жима, что необходимо, прежде всего, для реше-ния задач технологической адаптации.
...
ность применения технологических приемовсварки, повышающих производительностьпроцесса (прямая полярность сварочного то-ка, удлиненный вылет проволоки, сварка мо-дулированным током), выгодно отличают этотспособ от сварки в С02. Дополнительные рас-ходы, связанные с повышенной стоимостьюсмеси приблизительно в 3 раза больше чемпри С02, намного меньше стоимости оборудо-вания РДС, приходящейся на единицу продук-ции. Они окупаются за счет повышения каче-ства, а также сокращения трудозатрат на очи-стку сварных конструкций от брызг послесварки.
...
Пневматическая очистка сопла горелкиосуществляется сжатым воздухом с впрыски-ванием противопригарной жидкости (силико-нового масла), а механическая — с помощьюперемещающейся внутри сопла очищающейвтулки с приводом от пневмоцилиндра либо спомощью внешнего устройства типа вра-щающейся полой фрезы или полой щетки. Присварке в С02 очистка сжатым воздухом приемле-ма при небольших силах тока (до 220 А) послеполучения шва длиной 100...500 мм, а присварке в аргоносодержащих смесях длина швамежду включениями очистки в 2—3 раза боль-ше. При сварке на больших силах тока целесо-образно применять механическую очистку, ко-торую следует производить перед началомсварки очередного изделия, и не реже, чем по-сле сварки шва длиной 8 м.
...
Применение современных контроллеровсварочного оборудования позволяет обес-печить свободное управление режимом свар-ки с практически плавным его изменением попрограмме, содержащей данные как о переме-щениях горелки относительно изделия, так и означениях параметров режима, и исключитьвлияние оператора на программу. Предусмат-ривается также "горячее" (при сварке) редакти-рование программы.
...
Для универсальных, а также адаптивныхроботов, предназначенных для изменяемогопроизводства, наиболее перспективны свобод-но программируемые контроллеры как основ-ное средство управления сварочным оборудо-ванием. Для специализированных РДС с ред-кими переналадками на сварку другого изде-лия целесообразно применение упрощенныхконтроллеров с несколькими заранее выбран-ными режимами. Вс> многих случаях роль кон-троллера может выполнять система управле-ния робота, если она имеет достаточное числоаналоговых и дискретных вводов—выводов.
...
Известно, что возможности определения и,тем более, регулирования в реальном масшта-бе времени параметров качества сварного со-единения весьма ограничены.
...
При основном способе разомкнутогоуправления решаются две задачи: выбор и за-дание оптимальных параметров режима в за-висимости от заданных номинальных техноло-гических условий; стабилизация параметроврежима или их изменение по заданному зако-ну при наличии возмущений.
...
Для стабилизации параметров режима по-мимо информации о пространственном поло-жении горелки необходима информация о те-кущих значениях параметров и состоянии сва-рочного оборудования. Для дуговой роботизи-рованной сварки плавящимся электродом вобщем случае необходимо измерять сле-дующие величины: мгновенное и дейст-вующее значения силы сварочного тока и на-пряжения на дуге; скорость сварки; энергию,приходящуюся на единицу длины шва; ско-рость подачи и вылет электродной проволоки;количество израсходованной и оставшейсяпроволоки; расход, давление и состав защит-ного газа или смеси газов; температуру, рас-ход и давление охлаждающей жидкости; износнаконечника; забрызгивание сопла. Косвен-ный контроль двух последних величин можетбыть осуществлен путем измерения временисварки, отсчитываемого после очередной заме-ны наконечника и сопла, и сопоставленияэтого времени с ресурсом работы указанныхдеталей.
...
При изготовлении ответственных сварныхконструкций целесообразно применение уст-ройств допускового контроля режима сварки,а также информационно-измерительных сис-тем, осуществляющих не только контроль, нои документирование значений основных пара-метров режима.
...
Робототехнологический комплекс для ду-говой сварки — это совокупность робота (воз-можно с расширителем рабочей зоны), сва-рочного оборудования, одного или несколь-ких манипуляторов изделия, средств безопас-ности, сборочно-сварочных приспособленийи средств механизации и автоматизации загру-зочно-разгрузочных работ. Гибкая производст-венная система — это совокупность техноло-гического, транспортного, складского и друго-го оборудования с числовым программнымуправлением, включая роботы, способная ав-томатически функционировать и обладающаясвойством автоматизированной переналадкипри изменении свариваемого изделия другимиз числа заранее предусмотренных для сварки.
...
Так, РТК с одним манипулятором изделияпортального типа РТДК-1 предназначен длядуговой сварки плавящимся электродом в сре-де защитного газа на постоянном токе изделийиз малоуглеродистой стали при обеспеченииточности сборки изделий под сварку в преде-лах ±0,5 мм и может быть использован в усло-виях мелкосерийного и серийного производст-ва в качестве самостоятельной установки, атакже в составе автоматических линий какгибкий производственный модуль. Техниче-ская характеристика комплекса приведенаниже.
...
Габаритные размеры механической части ком-плекса (манипулятора горелки, манипулятора из-делия и опорной рамы), мм 3025 х 4030 х 4650Масса механической части комплекса (безсистемы управления и сварочного оборудова-ния), кг....................... 5000
...
Комплекс позволяет производить сваркуизделий в нижнем положении, наиболее бла-гоприятном для формирования шва, крупнога-баритных
...
Манипуляторы сварочной горелки и изде-лия установлены на общем основании и слу-жат для их перемещения в пространстве. Ма-нипулятор сварочной горелки имеет станинупортального типа, на которой расположенытри исполнительных механизма, обеспечи-вающих линейные перемещения сварочной го-релки вдоль осей прямоугольной системы ко-ординат. На выходном звене механизма верти-кального перемещения установлены два меха-низма вращения, обеспечивающие ориенти-рующее движение горелки по отношению клинии шва — поворот вокруг вертикальнойоси и наклон в вертикальной плоскости. Ма-нипулятор изделия имеет два механизма вра-щения, оси которых пересекаются под пря-мым углом. Механизм с осью вращения, рас-положенной горизонтально, обеспечивает на-клон изделия, а второй — вращение изделия.
...
Сварочное оборудование комплекса состо-ит из контроллера, сварочной горелки, блокауправления, механизма подачи электроднойпроволоки, источника питания сварочной ду-ги, газового редуктора с расходомером и подо-гревателем газа и комплекта монтажных про-водов и шлангов. Сварочный контроллер по-зволяет установить пять любых режимов свар-ки и является согласующим звеном в работесварочного оборудования и управляющего уст-ройства РТК. В него поступают команды наначало цикла сварки и его окончание, на оста-новку цикла при наличии аварийной ситуа-ции и на выбор соответствующего режимасварки.
...
/ — робот О5-10 КЪ; 2 — позиционер (манипулятор изделия) СИ-ЮР; 3 — основание; 4 — шкаф системыуправления 118Р-01; 5—
...
В состав РТК входят: манипулятор сва-рочного инструмента с угловой системой коор-динат — робот ОМО Р8, позиционер О.Ы0 Р;система управления Я8Р-01; сварочная аппа-ратура иММЮ
...
Следует отметить, что оператор или загру-зочно-разгрузочное устройство попеременнодолжен занимать два различных места (это ус-ложняет организацию рабочего места и повы-шает утомляемость оператора) и действует врабочей зоне манипулятора сварочного инст-румента. Такие РТК целесообразно приме-нять при сварке преимущественно средне- икрупногабаритных конструкций с большимвременем сварки и загрузочных, сборочных,прихваточных и разгрузочных работ.
...
В составе одного РТК может быть два иболее манипулятора изделия (рис. 2.22). Призакреплении за таким РТК нескольких наиме-нований сварных конструкций, каждая из ко-торых, в свою очередь, закреплена за отдель-ным манипулятором с соответствующей осна-сткой, время и сложность переналадки сводят-ся к минимуму, что особенно важно, если из-делия подаются на сварку малыми партиями.Однако в этом случае РТК занимает большую
...
Рис. 2.22. Схемы РТК с тремя и болееманипуляторами изделий, расположенными поокружности (а), в линию (б) и по обе стороны отманипулятора сварочного инструмента (в)
...
Рис. 2.23. Сборочно-сварочные РТК с двухпозиционным(а), трехпозиционным (б), четырехпозиционным (в) ишестипозиционным (г) столом:
...
/ — зафузочно-разфузочная позиция; 2 — сварочнаяпозиция; 3 — сварочный робот; 4 — заготовки; 5 —сваренные изделия; 6 — позиции роботизированнойразгрузки; 7
...
лия используются поворотные столы или бара-баны, которые могут иметь несколько позиций,одна из которых загрузочно-разгрузочная (ино-гда одна загрузочная, другая разгрузочная), ос-тальные — сварочные (рис. 2.23). Поворотныестолы с позициями больше трех обычно при-меняют для разделения сварочной работы ме-жду двумя или несколькими роботами с це-лью сокращения такта работы РТК. Следуетиметь в виду, что на разных позициях можнотакже выполнять сварку различными способа-ми или сварочными инструментами различныхтипов. Для одновременной сварки изделийдвух типоисполнений (правого и левого) при-меняют РТК с двумя роботами и четырехпози-ционным столом, двумя загрузочно-разгру-зочными позициями, каждая из которых об-служивается одним оператором. Недостатком"связанного" РТК является необходимостьдвум рабочим работать в одном ритме.
...
Компоновки РТК с двух- или многопози-ционным столом или барабаном включают до-полнительный механизм для поворота пози-ций. РТК с двухпозиционным столом целесо-образно применять для легких изделий, пре-имущественно небольших габаритных разме-ров. Поворотные барабаны применимы длясварки длинных изделий типа балок и рам.Двух- и многоместные компоновки с двухпо-зиционными столами позволят на одном месте
...
выполнять сварку с высокой степенью исполь-зования фонда времени робота и оператора, ана другом — вести переналадку на другие из-делия. Простои робота и сварочного оборудо-вания в последнем случае существенно сокра-щаются за счет совмещения времени на пере-наладку со временем сварки других изделий.
...
При большом объеме и темпе выпускапродукции и значительной трудоемкости свар-ки изделия требуются роботизированные сва-рочные линии. Так, роботизированная линиядля сварки рамы автомобиля-вездехода [8] со-стоит из трех сварочных позиций, каждая изкоторых обслуживается четырьмя роботамидля дуговой сварки (рис. 2.24). Кроме того,еще четыре робота выполняют сварку подсбо-рок, поступающих на основную линию.
...
Как известно, наиболее эффективна ком-плексная автоматизация и роботизация. Ком-плексные гибкие производственные системысварочного производства должны охватить вобщем случае следующие вспомогательныеоперации: сборку под сварку; загрузочно-раз-грузочные работы, связанные с подачей заго-товок в зону сборки или сварки и выводом изэтой зоны собранных или сваренных конст-рукций; складирование заготовок, подготов-ленных к сварке, и сваренных конструкций допередачи их на следующие производственныеучастки; складирование и замену (переналад-
...
Рис. 2.23. Сборочно-сварочные РТК с двухпозиционным(а), трехпозиционным (б), четырехпозиционным (в) ишестипозиционным (г) столом:
...
/ — зафузочно-разфузочная позиция; 2 — сварочнаяпозиция; 3 — сварочный робот; 4 — заготовки; 5 —сваренные изделия; 6 — позиции роботизированнойразгрузки; 7
...
При сборке под сварку необходимо мани-пулировать деталями, имеющими значительноменьшую точность изготовления и жесткость,худшую обработку (заусенцы, забоины, необ-работанные поверхности и др.), менее ком-пактную форму (полосовые и стержневые эле-менты) по сравнению с деталями, являющи-мися объектами роботизированных сбо-рочных операций в других областях машино-строения и приборостроения.
...
Автоматизация сборки под сварку и уста-новки свариваемых деталей и конструкций вположение сварки представляет собой во мно-гих случаях весьма сложную задачу. Поэтомупри дуговой сварке находят применение гиб-кие системы, в которых операции сборки подсварку выполняются вручную. Примером та-
...
кой системы является гибкая сварочная систе-ма фирмы Вествуд (рис. 2.25). Система с робо-тизированным рабочим местом с двухэтаж-ным асинхронным роликовым конвейером идвумя подъемниками в начале и в конце кон-вейера предназначена для сварки конструк-ций небольших габаритных размеров без изме-нения их ориентации при сварке. Сваривае-мые конструкции закрепляются на стальныхплитах размером 762 х 1220 мм с сеткой от-верстий диаметром 8 мм, расположенных сшагом (25,4 ± 0,025) мм.
...
Каждая плита имеет на боковой сторонешестипозиционный код для идентификации ееи закрепленной на ней детали при подаче насварочную позицию. Оператор снимает с пли-ты, прошедшей позицию сварки, свареннуюконструкцию, загружает детали следующегоэкземпляра этой же конструкции и нажимает
...
швов пространственного положения. Анализ со-стояния робототехники для дуговой сварки запоследние годы позволяет выявить следующиетенденции развития этого направления.
...
В связи с этим система управления совре-менными роботами предусматривает управле-ние шестью собственными подвижностями инесколькими внешними с тенденцией уве-личения общего числа управляемых коорди-нат.
...
Использование непосредственного приводана основе низкооборотных высокомоментныхдвигателей позволяет полностью исключитьмеханические, повысив точность и скоростьобработки. Прецизионные зубчатые передачи,шарико- и роликовинтовые и волновые пере-дачи вытесняются циклоидными передачами
...
применение для сварки одного изделия од-новременно нескольких роботов, что повыша-ет производительность рабочего места, сокра-щает требуемую производственную площадь ивремя на перемещение изделия от одного ро-бота к другому;
...
создание РТК, в которых совмещаются не-сколько разнородных операций: сборка исварка, обработка и сварка, сварка и зачисткаместа сварки, сварка и контроль качествасварки;
...
переход к комплексной роботизации про-изводства сварных конструкций, включая ро-ботизацию заготовительных, сборочных, сва-рочных, контрольных, транспортных и склад-ских операций:
...
дальнейшее повышение гибкости РТКвплоть до автоматической системы управленияне только сварочными инструментами и захва-тами, но и сборочно-сварочными приспособ-лениями.
...
электроду сварочного тока; удержание сва-рочной ванны в зазоре до ее затвердевания;перемещение источника нагрева и форми-рующих сварное соединение устройств по ме-ре образования шва; возвратно-поступательноеперемещение источника нагрева в зазоре дляравномерного проплавления кромок толстогометалла и др. Эти операции выполняет сва-рочный аппарат: при выполнении всех пе-речисленных функций — это сварочный авто-мат, а при выполнении только некоторых изних — это полуавтомат.
...
В состав сварочных (наплавочных) аппара-тов для ЭШС входят: сварочная головка; уст-ройства для принудительного удержания сва-рочной ванны в зазоре между кромками иформирования шва; механизмы для перемеще-ния сварочного аппарата и других систем повертикали, вдоль свариваемых кромок; ис-точники питания, характеристики и парамет-ры которых обеспечивают устойчивость про-цесса; механизмы возвратно-поступательногоперемещения (колебания) электродов по тол-щине свариваемого металла; вспомогательныеустройства (бункер для флюса, катушки длясварочной проволоки, элементы управления).
...
Электрошлаковая сварка металла толщи-ной менее 20 мм не всегда целесообразна, аиногда и невозможна, так как для устойчиво-сти процесса нужна шлаковая ванна опреде-ленного объема.
...
В связи с необходимостью во многихслучаях выполнения ЭШС на большой высоте(более 2 м) изделий преимущественно созначительными размерами, большой массой исвязанной с этим длительной (до 24 ч) работе,а также недопустимости вынужденных остано-вок (прекращения процесса), вызывающих об-разование неисправимых или трудноисправи-мых дефектов, возникает необходимость в по-вышенной надежности оборудования. Присварке уникальных толстостенных конструк-ций (кольцевых и прямолинейных соедине-ний) установки оснащают сварочным оборудо-ванием, дублирующим все основные элемен-ты сварочных автоматов, источников питанияи установок, что обеспечивает непрерывностьпроцесса сварки и наплавки.
...
Участок необходимо располагать в непо-средственной близости от печей или уст-ройств для высокотемпературной обработкисварных изделий.
...
Для безопасности установки должны рас-полагаться в торце пролета, либо около цехо-вых колонн с таким учетом, чтобы исключа-лась возможность переноски грузов цеховымикранами над установкой во время ее работы.
...
На участке необходимо иметь устройствадля предварительного подогрева свариваемыхдеталей, пункты ручной дуговой сварки и рез-ки, станок для намотки и очистки проволоки,систему автономного водоснабжения форми-рующих устройств и источников питания.
...
Аппараты для электрошлаковой сварки(наплавки) можно классифицировать по сле-дующим признакам: по степени механизации —полуавтоматические и автоматические; по спо-собу перемещения аппарата — самоходные(рельсовые и безрельсовые) и подвесные. Ап-параты рельсового типа движутся по зубчатойрейке или прокатному уголку, которые уста-навливаются параллельно свариваемым кром-кам, а аппараты безрельсового типа движутсянепосредственно по свариваемым кромкамили самому изделию. Аппараты подвесноготипа (для плавящегося мундштука) крепятсяна установке или на самом свариваемом изде-лии; по виду электродов — с проволочнымэлектродом, пластинчатым электродом и пла-вящимся мундштуком (ГОСТ 19521—74).
...
Некоторые автоматы универсальны, таккак ими можно производить сварку прово-лочным электродом или пластиной, пластинойили плавящимся мундштуком. В аппаратах длясварки проволочными электродами исполь-зуются одна или несколько проволок, а в ап-паратах для сварки пластинчатыми электрода-ми — пластины большого сечения, соизмери-мого с размерами зазора. Обычно для равно-мерной загрузки трех фаз переменного токаприменяют сварку тремя пластинчатыми элек-тродами. Аппараты для сварки пластинчаты-ми электродами не имеют механизма переме-щения и осуществляют только их подачу в зо-ну сварки пластин по мере расплавления иимеют вид станков. В аппаратах для сваркиплавящимся мундштуком расплавляемые элек-тродные пластины одновременно выполняютфункции мундштуков. Пластины имеют направ-ляющие трубки, по которым в шлаковую ваннуподаются электродные проволоки. В процессесварки пластины остаются неподвижными, анедостаток металла для заполнения зазоракомпенсируется подачей проволок.
...
В зависимости от степени механизации иавтоматизации сварочные (наплавочные) уста-новки делятся на три класса: 1) установки, укоторых все сборочно-сварочные операциивыполняются механизмами установки. Пере-наладка установки с одного вида изделия надругое механизирована. Цеховые краны ис-пользуются только для установки и снятия из-делий. Их использование для других целейвозможно как исключение; 2) установки, у ко-торых сборка изделия под сварку и переналад-ка установки осуществляются цеховым кра-ном; 3) установки, у которых не только сборкаизделия под сварку и переналадка установки,но и размещение сварочного аппарата на изде-лии или около него для выполнения шва про-изводятся цеховым краном [1].
...
При выборе типа установки следует учиты-вать, что в связи с высокой производительно-стью процесса ЭШС при большой массе сва-риваемых деталей и малосерийном характерепроизводства основная часть времени (около70...80%) в общем цикле производства свар-ной детали приходится на вспомогательные иподготовительно-сборочные операции. Для су-щественного сокращения вспомогательноговремени следует применять установки второгои первого классов, что позволяет сократитьвспомогательное время (до 30% общего време-ни сварки). Однако такие установки имеютвысокую стоимость, и целесообразность ихприменения определяется загрузкой.
...
В настоящее время наибольшее распро-странение получили универсальные установкивторого класса, средняя их загрузка составля-ет 30...40%.
...
При ЭШС энергия, необходимая для плав-ления металла, поступает из ванны жидкогошлака, находящейся между кромками свари-ваемого металла. Расплавление и нагрев шлакапроисходят в результате прохождения черезнего электрического тока в цепи источникапитания электрода и свариваемого металла.Холодный шлак в большинстве случаев — изо-лятор, а расплавленный обладает ионной про-водимостью. Электропроводность шлака, оп-ределяемая концентрацией и подвижностьюположительных и отрицательных ионов, с рос-том температуры существенно возрастает. Ос-новная доля сварочного тока приходится наболее нагретую часть расплавленного шлакамежду торцом электрода и поверхностью жид-кой металлической ванны. С увеличением ско-рости подачи плавящегося электрода сила сва-рочного тока, температура и проводимостьшлака увеличиваются.
...
В качестве электрической нагрузки ис-точника питания шлаковая ванна представляетсобой нелинейное активное сопротивление.На мгновенных значениях силы тока и напря-жения нелинейность не отражается из-за боль-шой тепловой инерции шлаковой ванны. Присварке переменным током кривые силы тока
...
и напряжения сохраняют синусоидальнуюформу и совпадают по фазе. Статическаявольт-амперная характеристика шлаковой ван-ны падающая, что объясняется ярко выражен-ной зависимостью проводимости шлака оттемпературы. Образование шлаковой ваннымежду кромками свариваемого металла, какправило, осуществляется за счет теплоты ду-ги, зажигаемой между электродом и изделием.После образования достаточного количестварасплавленного шлака для быстрого переходаот дугового процесса к электрошлаковому не-обходимы условия, препятствующие стабиль-ному горению дуги. Низкое напряжение холо-стого хода источника переменного тока, на-личие активного сопротивления, шунти-рующего дуговой промежуток (расплавленныйшлак) обеспечиваются при использовании вкачестве источника питания трансформаторас жесткими внешними характеристиками и не-высоким напряжением холостого хода.
...
В отличие от дугового разряда, электро-шлаковая ванна хотя и имеет падающуювнешнюю характеристику, вполне устойчивапри жесткой внешней характеристике ис-точника питания (равно как и при полого- икрутопадающей). Сварочные трансформаторыс жесткими (пологопадающими) внешнимихарактеристиками обладают меньшим весомпри более высоком КПД и близким к едини-це коэффициентом мощности. Технологиче-ские преимущества трансформатора с жест-кой внешней характеристикой заключаются вобеспечении интенсивного саморегулирова-ния нагрева и плавления металла, быстрого инадежного установления электрошлаковогопроцесса при незначительной скорости подачиплавящихся электродов, простой технике под-бора заданного режима сварки.
...
Для сварки применяются одно- и трехфаз-ные трансформаторы. Получили также распро-странение трехфазные трансформаторы, при-способленные для работы в однофазном режи-ме при удвоенной номинальной силе сва-рочного тока. Особенность трансформаторовдля электрошлаковой сварки — широкий диа-пазон регулирования вторичного напряжения.По способам регулирования напряжения ониподразделяются на две группы: с секциониро-ванными обмотками, ступенчатым регулирова-нием и с плавным амплитудным регулирова-нием.
...
Трансформаторы со стуненчатым регули-рованием напряжения. К этой группе отно-сятся трансформаторы типов ТШС-1000-1 иТШС-1000-3. Они предназначены для пита-ния автоматов переменным током. Трансфор-маторы типа ТШС-1000-3 обеспечивают пита-ние трехфазным током до 1000 А в каждой фа-зе. После соответствующего переключениятрансформатор ТШС-1000-3 может работатькак однофазный с номинальной силой тока2000 А. Технические данные трансформаторовТШС-1000-1 У4 и ТШС-1000-3 УХЛ4 приведе-ны в табл. 3.1.
...
3.5. Техническая характеристика автоматов для электрошлаковой сварки
...
Автомат А820МК предназначен для авто-матической ЭШС вертикальных швов металла,полуавтоматической ЭШС, если вместо при-вода вертикального перемещения с помощьюэлектродвигателя установить рычажно-храпо-вой механизм перемещения, электродуговойсварки под флюсом с принудительным форми-рованием шва металла толщиной 14...20 мм.Полуавтомат перемещается по уголку из про-ката, приваренного короткими односторонни-ми швами к изделию.
...
Автомат А535 предназначен для сваркипрямолинейных и кольцевых швов стыковых,угловых и тавровых соединений. Сварка ведет-ся электродными проволоками швов любойдлины. Единственным ограничением являетсявместимость катушек с учетом повышенногорасхода электродной проволоки. Сварка осу-ществляется одним, двумя или тремя электро-дами. Автомат А535 во время сварки движетсяпо рельсовой колонне, которая может кре-питься непосредственно к изделию или к спе-циальной несущей конструкции. Для сваркикольцевых швов прямые ползуны заменяютсякольцевыми.
...
Автомат АШ112 (рис. 3.3) — универсаль-ный трехэлектродный автомат, предназначен-ный для сварки прямолинейных и кольцевыхшвов углеродистых и легированных сталей.Вдоль стыка автомат перемещается подобно ап-парату А535 по рельсовой колонне (рис. 3.3). Ав-томат снабжен тремя (на каждую электроднуюпроволоку) индивидуальными приводами по-дачи проволоки, обеспечивает механизирован-ное изменение "сухого" вылета электроднойпроволоки в процессе сварки. Автомат имеетсистему автоматизированного контроля на ба-зе микропроцессора с возможностью примене-ния электронного программатора параметроврежима сварки, а также индикатор уровняжидкой металлической ванны для автоматиза-ции перемещения автомата вдоль шва.
...
Автомат А501М — безрельсовый магнито-шагающий; предназначен для сварки угловых,тавровых и стыковых швов металла. При свар-ке угловых швов поверхность одной из свари-ваемых кромок копируется магнитами, а дру-гая — ползуном и копирующим роликом. Присварке стыковых швов параллельно одной изкромок устанавливается копирная линейка.
...
Автоматы А645 и А1304 (рис. 3.4) предна-значены для сварки плавящимся мундштукомизделий из стали или алюминия прямого илисложного профиля, в частности с поверхно-
...
стями переменной кривизны, изделий с труд-нодоступными швами и неровной поверхно-стью (отливки), а также для выполнения ре-монтных работ. Они допускают три вариантаподачи электродной проволоки: непосредст-венно в каналы плавящегося мундштука; черезполужесткие шланги; через гибкие шланги.
...
Автомат АШ113 оригинальной конструк-ции (не имеет зарубежных аналогов), имеетповышенную надежность осуществления элек-трошлакового процесса при сварке протяжен-ных швов благодаря дублированию механиз-мов подачи проволоки. Автомат (рис. 3.5) со-стоит из двух отдельных трехэлектродных по-дающих механизмов, которые могут использо-ваться как взаиморезервируемые при сваркеизделий со швами большой протяженности.
...
При сварке сравнительно коротких швовизделий толщиной до 700 мм подающие меха-низмы устанавливают рядом (рис. 3.5, а) и свар-ка ведется шестью электродными проволокамиодновременно. При сварке изделий со швамибольшой протяженности подающие механизмырасполагаются друг над другом (рис. 3.5, 6), а вплавящемся мундштуке предусматриваютсясдвоенные каналы для подачи электроднойпроволоки. Автомат имеет разъем между по-дающими и прижимными роликами по плос-
...
кости подаваемых проволок, что позволяетпри сварке с дублированием, вышедшую изстроя головку снять с рабочего места для ре-монта без остановки процесса сварки, т. е. безразрезания электродных проволок.
...
Автомат А550У имеет несколько исполне-ний, предназначен для сварки пластинчатымэлектродом изделий из низкоутлеродистых, ле-гированных и коррозионностойких сталей, атакже из титана, меди и их сплавов. Автоматпредназначен для сварки одним пластинча-тым электродом, но может быть снабжен при-способлением, позволяющим выполнять свар-ку тремя электродами, включенными по трех-фазной схеме.
...
Компоновка и конструкция установок истанков для ЭШС и ЭШН определяются сле-дующими условиями: необходимостью прове-дения операций во многих случаях на большойвысоте, поскольку изделия для сварки про-дольных швов должны устанавливаться в вер-тикальное положение; способом выполнениясварки (проволокой, пластиной и др.); спосо-бами удержания сварочной ванны в зазоре ме-жду кромками. Следует учитывать, что сваркаможет проводиться как в производственных,так и в монтажных условиях [1,
...
На рис. 3.6 представлена схема типовой ус-тановки второго класса для электрошлаковойсварки в заводских условиях прямолинейныхшвов плоских изделий в виде "карт" с толщи-ной свариваемого металла менее 500 мм, раз-работанная в ИЭС им. Е. О. Патона. Установ-ка комплектуется автоматом 4 типа А535 и ис-точником питания типа ТШС-1000-3. Собран-ное на отдельном участке изделие крепитсяна стенде 2 механическими захватами. Стендснабжен корректирующими устройствами 7,позволяющими установить свариваемый стыкв вертикальном положении. Колонна аппара-та А535 закреплена вверху и внизу в специаль-ном устройстве 3, позволяющем отводить ап-парат и фиксировать колонну аппарата парал-лельно стыку. Удержание сварочной ванны взазоре между кромками и формирование шваосуществляются передним и задним ползуна-ми. Обратная сторона шва может формиро-ваться также с помощью накладки.
...
Обслуживание аппарата в процессе сваркиведется с площадки 5, которая может верти-кально перемещаться по направляющим неза-висимо от аппарата А535. Скорость перемеще-ния площадки равна 3 м/мин. Для обслужива-ния обратного ползуна предусмотрена стойка6 с балконом. При установке изделия длясварки стойку 6 краном или вручную отводят всторону. Установка обслуживается двумя опе-раторами.
...
заводских условиях с тем же автоматом А535,но для кольцевых швов, показан на рис. 3.7.При сварке кольцевых швов вращение изделияосуществляется с помощью роликового стендаили торцовым вращателем. Однако изделиябольшой массы чаще всего укладывают намощные роликовые опоры или люнеты. Пре-имущества торцового вращателя в том, что онудерживает изделие от осевых перемещений,неизбежных в обычных роликовых стендах, атакже в том, что он исключает пробуксовкутяжелого изделия на роликах. Тележка, на ко-торой установлен автомат, служит для переме-щения его от шва к шву. При сварке кольце-вого шва для его замыкания автомат долженпередвигаться в вертикальной плоскости. В ав-томатах рельсового типа эта операция выпол-няется их собственными механизмами; в под-весных — элементами установки [12].
...
Установки для сварки вертикальных икольцевых швов в монтажных условиях значи-тельно проще. Например, при сварке верти-кальных швов в монтажных условиях исполь-зуется, как правило, безрельсовый или легкий
...
УСТАНОВКИ И СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ
...
Установки для электрошлаковой наплавкипредназначены для наплавки плоских, цилин-дрических и конических поверхностей, конст-руктивно они подобны рассмотренным выше.Особенностью этого оборудования являетсянеобходимость установки на наплавляемую де-таль медной, керамической, графитовой илидругой формы — кокиля с зазором между фор-мой-кокилем и деталью, равным необходимойтолщине наплавляемого слоя. Электроднаяпроволока направляется в плавильное про-странство с помощью автоматов А535, Al
...
Эффективность применения ЭШС взначительной мере зависит от уровня ее авто-матизации и управления при всем многообра-зии контролируемых и регулируемых парамет-ров режима. Для качественного проведенияпроцесса ЭШС протяженных швов преждевсего необходимы: стабилизация химическогосостава, рафинирующих свойств и электро-
...
проводимости шлаковой ванны на протяже-нии длительного времени; управление распре-делением количества теплоты в зоне сварки;контроль сварного зазора на уровне зеркалашлаковой ванны и скорости сварки; система-тический контроль параметров процессаЭШС; регулирование уровня жидкой метал-лической ванны. Сочетание этих факторовобусловливает создание АСУ процессом свар-ки (рис. 3.8).
...
Стабилизация химического состава шлако-вой ванны. Химический состав шлака выбира-ется из условия обеспечения требуемых техно-логических и металлургических характери-стик, которые незначительно изменяются впроцессе сварки [3]. Многолетний опыт пока-зывает, что несмотря на тщательный подборкомпозиций флюса, активные термодинамиче-ские и металлургические процессы при ЭШСприводят к заметному изменению химическогосостава шлаковой ванны (рис. 3.9, а).
...
низколегированных сталей на флюсах АН-9У,480Ф-6 таким компонентом шлака являетсяпрежде всего CaF2. Установлено, что в течение1 ч сварки потери составляют примерно 15%его общей массовой доли в исходном флюсе.
...
Дозирование CaF2 осуществляется дозато-ром порционного типа автоматически по вре-мени сварки или по длине стыка дозами в 15 г.Добавка в шлаковую ванну заданного количе-ства способствует стабилизации химическогосостава практически по всем компонентам(рис. 3.9, б). При этом достигается высокая ус-тойчивость процесса и обеспечиваются одина-ковые механические свойства по длине швана уровне предъявляемых требований.
...
Управление распределением количества те-плоты в зоне сварки. При ЭШС элементовбольших толщин (190...450 мм) из легирован-ных сталей для энергетического машинострое-ния двумя или тремя электродами с возвратно-поступательным перемещением их в зазоре вряде случаев имеет место неравномерное рас-пределение количества теплоты, что приводитк образованию провара с различной ширинойв середине и по краям шва (рис. 3.10, а), в ре-зультате чего ухудшаются свойства сварныхсоединений [2].
...
Для устранения этого недостатка исполь-зуют принудительное перераспределение энер-гии источников сварочного нагрева в зонесварки, снижая мощность Р на среднем элек-троде 2 на 10...30% и периодически изменяяподвод теплоты в шлаке на крайних электро-дах / и 3 путем синфазного изменения напря-жения и скорости подачи этих электродов спомощью блока мощности (рис. 3.11).
...
Повышение мощности Рш до 130% при на-хождении крайних электродов у ползунов спо-собствует выравниванию ширины провара повсей толщине металла (см. рис. 3.10, б),
...
После наведения ванны и установления ста-бильного режима плавления электродов, на-пряжение якоря двигателя M подается на входзвена полярности и направления счета /, вы-полненного таким образом, что при одной илидругой полярности напряжения на якоре че-рез оптопару, например, ОП1, ОП2 открывает-ся ключ Б. При этом импульсы заданной час-тоты с непрерывно работающего генератора 4поступают на суммирующий вход реверсивно-го счетчика 5 (PC),
...
Цифровой код с реверсивного счетчика 5поступает на цифроаналоговый преобразова-тель 6, на входе которого формируется линей-но возрастающее напряжение. Последнее пе-
...
а — поперечный, сварка на обычном режиме, б —поперечный, сварка с изменением мощности впределах ±30%; в — продольный, сварка с изменениеммощности; / - ±30%; // - ±20%; /// - ±10%
...

Материаловедение
Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.
Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки
Иллюстрации к началам курса «Основы материаловедения»
Необычные свойства обычных металлов
Физические методы исследования металлов и сплавов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки