АВТОМАТ СВАРОЧНЫЙ ДВУХДУГОВОЙ

Заявляемая полезная модель относится к сварочному производству, в частности, к сварочному оборудованию, и предназначена для автоматической сварки под слоем флюса сплошной стальной электродной проволокой, преимущественно, угловых и тавровых швов двумя наклонными электродами.
Основным достоинством автоматической сварки является, прежде всего, высокая производительность по сравнению с ручной сваркой. Следует отметить, что в данном случае речь идет о линейной или весовой производительности собственно сварки. Это преимущество может быть не реализовано, если не будет предусмотрена предварительная сборка, установка и перемещение соединяемых деталей при проведении сварочного процесса.
Автоматическая сварка позволяет получать сварные швы высокого качества. Это происходит благодаря равномерному плавлению электродного и основного металлов, а также благоприятным условиям формирования шва. Кроме того, из-за снижения светового, дымового и теплового воздействия дуги, а также удалению оператора от места сварки на некоторое расстояние, создаются более безопасные условия труда оператора.
Необходимо отметить, что при проведении автоматической сварки механизированы и автоматизированы следующие операции: подача электродной проволоки, подача и уборка флюса, подача защитного газа, поддержание непрерывного горения дуги и перемещение автомата вдоль стыка свариваемых деталей. В то же время, такие операции, как установка на месте сварки сварочного автомата и заготовок, а также снятие сваренных деталей и наблюдение за ходом процесса, остаются в ведении оператора.
В автоматической сварке существуют три основных параметра, а именно, скорость подачи сварочной проволоки (определяет величину сварочного тока), напряжение и скорость сварки.
Помимо этого, важными элементами автоматической сварки являются: настройка режима, зажигание дуги, установившийся процесс и заварка кратера.
Зажигание дуги выполняется одним из способов, зависящих от вида защитной среды и диаметра электрода. При сварке под флюсом зажигание обычно выполняют с предварительно закороченной на деталь электродной проволокой, причем флюс засыпают после закорачивания электрода. Для повышения надежности установления дугового разряда следует подачу электродной проволоки кратковременно задержать относительно включения источника питания.
Из уровня техники известен автомат, предназначенный для дуговой сварки и наплавки электродной проволокой под флюсом, включающий блок управления, связанный с источником питания, при этом блок управления установлен на П-образной опоре, боковины которой снабжены колесами и сварочными головками. Кроме этого, на каждой боковине смонтированы приводы, отвечающие за перемещение автомата и подачу электродной проволоки (см. http://www.ventsvar.ru/cat, Сварочный трактор А6-DK фирмы "ESAB" (Швеция).
Недостатками данного автомата является громоздкость конструкции, невозможность проведения сварочного процесса в узких и тесных помещениях.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является трактор сварочный 2ТС-16-1, в комплекте с блоком управления и источником питания, предназначенный для дуговой сварки и наплавки электродной проволокой под флюсом изделий из малоуглеродистых сталей со ступенчатой регулировкой скорости подачи электродной проволоки и ступенчатой регулировкой скорости перемещения тележки. Изменение скорости подачи сварочной проволоки и скорости перемещения трактора производится за счет изменения передаточного числа, соответственно редуктора подачи проволоки и редуктора перемещения, путем замены шестерен.
Автомат сварочный 2ТС-16-1 представляет собой самоходное устройство, в котором подача сварочной проволоки и перемещение происходит автоматически. Трактор производит сварку соединений встык с разделкой и без разделки кромок, с копирами и без копиров, угловых швов, нахлесточных соединений, а также сварку «в лодочку» (см. http://ets-ural.ru/catalog/position)
Недостатками известного устройства являются использование в конструкции одного асинхронного двигателя, отвечающего одновременно и за подачу проволоки, и за перемещение автомата. Скорость в таком агрегате изменяется ступенчато, а значит, нет плавного регулирования скорости подачи проволоки и перемещения автомата. Данный автомат не позволяет осуществлять регулировку и изменение скорости непосредственно при проведении сварочных работ. Для этого требуется остановка автомата и его разборка. Низкая надежность данного автомата обусловлена также использованием в составе блока управления электромагнитного реле, рассчитанного на определенное число циклов. Кроме того, отсутствует функция поднятия напряжения дуги до максимального значения, что приводит к ухудшению условий зажигания и невозможности заварки кратера и растяжки дуги в конце сварочного цикла.
Известный трактор не позволяет осуществлять сварочный процесс в тесных помещениях, так как автомат имеет громоздкую неразборную конструкцию.
Блок управления осуществляет контроль только за напряжением на первой и второй дугах. Скорость подачи электродной проволоки и скорость перемещения автомата уже заложены заранее.
Техническим результатом, на которое направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности, создание компактной, модульной и упрощенной конструкции, способной осуществлять сварочные работы, в том числе, внутри тесных и труднодоступных помещений, и обеспечивающую корректировку параметров в непрерывном процессе.
Указанный результат достигается тем, что автомат сварочный двухдуговой, связанный с источником питания и включающий привод протяжки проволоки и хода, блок управления, согласно полезной модели, содержит два автономных привода, каждый из которых связан с блоком управления, при этом один привод предназначен для подачи электродной проволоки, а другой служит для перемещения автомата, а блок управления выполнен на микропроцессоре и обеспечивает работу и контроль за работой автомата в нескольких режимах, а также возможность поднятия напряжения дуги до максимального значения в начале сварочного процесса, заварку кратера и растяжку дуги по окончании сварочного процесса.
Блок управления дополнительно снабжен, по меньшей мере, пятью энергозависимыми ячейками.
Работа автомата осуществляется, по меньшей мере, в пяти заданных режимах.
Автомат позволяет корректировать параметры сварки непосредственно при проведении сварочных работ.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг.1 - общий вид автомата сварочного двухдугового;
Фиг.2 - вид сбоку автомата сварочного двухдугового;
Фиг.3 - кинематическая схема сварочного автомата, механизм протяжки электродной проволоки;
Фиг.4 - кинематическая схема сварочного автомата, механизм хода автомата;
Фиг.5 - функциональная схема блока управления;
Фиг.6 - циклограмма сварочного цикла;
Фиг.7 - расположение органов управления на панели блока управления.
Автомат сварочный двухдуговой состоит из прямоугольной рамы 1, выполненной из штанг, при этом на противоположных сторонах рамы 1 симметрично по отношению друг к другу с возможностью регулирования по высоте закреплено шасси ведущее 2, содержащее снабженные колесами две стойки 3.1 и 3.2, объединенные основанием (на чертеже не показано), и расположенные напротив стоек 3.1 и 3.2 шасси-стойки 4.1 и 4.2. При этом стойки 4.1. и 4.2 выполнены полыми, имеют квадратное сечение и служат для подачи флюса к месту сварки. Регулирование стоек 3.1, 3.2, 4.1 и 4.2 осуществляется с помощью крепежных элементов, например, хомутов 5.1-5.4, и болтов. На раме 1 размещены установленные в отдельные корпуса независимые друг от друга привода с коллекторными электродвигателями постоянного тока, а именно, мотор-редуктор привода протяжки проволоки 6, позволяющий плавно изменять скорости подачи обеих проволок, а также мотор-редуктор 7 и червячный редуктор привода хода 8, служащий для перемещения автомата. Каждый привод связан с соответствующим регулятором блока управления 9, который, в свою очередь, связан с двумя источниками сварочного тока, в качестве которых, используют, выпрямители, например, выпрямители ВДУ-1250. Подача электродной проволоки от одного двигателя 6 обеспечивает синхронность сварки обоих сварочных швов. Применение раздельных приводов для подачи проволоки и перемещения автомата позволяет задавать и регулировать параметры их работы независимо друг от друга.
Кроме этого, на раме 1 установлен кронштейн 10 с размещенными на нем кассетами 11.1 и 11.2, заправленными электродной проволокой, равномерное перемещение которой осуществляется с помощью механизмов подачи проволоки 12.1 и 12.2, снабженных ведущими и прижимными роликами (на чертеже не показаны).
Кроме того, на кронштейне 10 размещены тормозные устройства 13.1 и 13.2.
Верхняя часть каждой стойки 4.1 и 4.2 снабжена бункером для флюса 14.1 и 14.2, а нижняя часть - сварочными головками 15.1 и 15.2, содержащими поворотные опоры 16.1, 16.2, токоподводы 17.1, 17.2 и механизмы корректировки 18.1 и 18.2. Помимо этого, на каждой из стоек 4.1 и 4.2 посредством крепежных элементов установлены шунты 19.1 и 19.2, служащие для измерения величины сварочного тока. К зажимам шунтов 19.1 и 19.2 одним концом подключены сварочные кабели (на чертеже не показаны), второй конец которых подключен к положительным полюсам источников питания (на чертеже не показаны). Концы кабелей снабжены наконечниками, в том числе, стандартными. Для удобства работы автомата сварочные кабели закреплены на раме 1 с помощью изоляционной планки 20. Между механизмами подачи проволоки 12.1 и 12.2 и сварочными головками 15.1, 15.2 размещены каналы, служащие для направления электродной проволоки от механизмов подачи к сварочным головкам и выполненные, например, в виде спиралевидных трубок, входные отверстия которых снабжены мундштуками (на чертеже не показаны).
В приводе перемещения автомата 8 применены цепные передачи (на чертеже не показаны). На выходном валу червячного редуктора привода хода 8 установлена фрикционная муфта (на чертеже не показана), снабженная гайкой-маховиком 21, служащей для отсоединения электродвигателя с редуктором от стоек 3.1 и 3.2 ведущего шасси 2 при проведении подготовительных работ перед началом сварочного процесса.
В приводе протяжки проволоки 6 между выходным валом мотор-редуктора и валами механизмов подачи проволоки 12.1 и 12.2, установлены изоляционные муфты (на чертеже не показаны), обеспечивающие передачу вращения валов и электрическую изоляцию механизмов подачи друг от друга и от общего корпуса 22.
Блок управления 9 посредством кабелей управления связан с источниками питания (на чертеже не показан) и приводами 6 и 8. Система управления обеспечивает возможность контроля и изменения непосредственно на сварочном автомате следующих параметров: плавная регулировка скорости подачи сварочной проволоки к месту сварки и скорости перемещения автомата, а значит, скорости сварки; плавная регулировка напряжения дуг.
Кроме того, на блоке управления 9 возможна установка дополнительных параметров: времени подачи повышенного напряжения при зажигании дуги; времени для заварки кратера и времени растяжки дуги.
Блок управления дополнительно снабжен, по меньшей мере, пятью энергозависимыми ячейками памяти, благодаря которым происходит не только запоминание текущих режимов сварки, что позволяет последующие швы сваривать на данных режимах без дополнительных настроек, даже после выключения автомата, но и существует возможность выбора заранее заданных режимов, наиболее подходящих для конкретного свариваемого изделия.
Помимо этого, заявляемая полезная модель позволяет устанавливать параметры сварочного процесса не только перед началом работы, но и корректировать их во время проведения цикла без его прерывания.
Автомат снабжен установленными на элементах конструкции шасси ведущего 2 и стойках 3.1 и 3.2 копирами-роликами 23.1 и 23.2, упирающихся в стенку изделия или направляющую и обеспечивающих перемещение автомата вдоль шва, предотвращая его от бокового смещения.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом сварочного процесса автомат устанавливают на месте производства сварочных работ и осуществляют его наладку и подключение, в том числе, подключение кабелей, а именно: кабелей управления от источников питания, в качестве которых применяют выпрямители, например, ВДУ-1250, к автомату; сварочных кабелей от источников питания к шунтам (кабель прямой) и от источника питания к изделию (кабель обратный). Длину кабеля определяют исходя из производственной необходимости.
Затем устанавливают требуемое расстояние между сварочными головками 15.1 и 15.2, изменяя положение стоек 3.1 и 3.2 относительно штанг рамы 1. При необходимости производят замену каналов для электродной проволоки, расположенных между механизмами подачи проволоки 12.1, 12.2 и сварочными головками 15.1, 15.2. Каналы должны иметь минимальное количество изгибов.
Бункеры 14.1 и 14.2 заполняют флюсом, устанавливают кассеты 11.1 и 11.2, заполненные электродной проволокой, причем проволока должна быть очищена от грязи, масла и ржавчины и не должны иметь резких изгибов. Торец проволоки должен быть заточен под углом 60°. Проверяют соответствие диаметра электродной проволоки ведущим роликам механизмов подачи проволоки 12.1 и 12.2., предварительно, освободив рычаги прижимных роликов механизмов подачи. Затем проволоку последовательно пропускают через верхние каналы, механизмы подачи 12.1, 12.2 и нижние каналы до выхода из мундштуков. При этом корректировка направления подачи проволоки в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения автомата, осуществляется с помощью крепежных элементов, например, регулировочных винтов и поворотных опор 16.1 и 16.2, а усилие прижатия проволоки к прижимным роликам регулируется гайками-барашками, установленными на механизмах подачи электродной проволоки 12.1 и 12.2.
Ослабляют гайку-маховик 21 на фрикционной муфте редуктора привода перемещения автомата 8, например, на 1-2 оборота. Включают источники питания и блок управления 9, устанавливая заданные скорости подачи проволоки и перемещения автомата. Автомат перемещают к месту сварки, после чего затягивают гайку-маховик 21.
При нажатии кнопок «Пуск» на выпрямителях одновременно включаются вентиляторы и схемы управления источников питания. Затем открывают заслонки бункеров 14.1 и 14.2, из которых по стойкам 4.1 и 4.2 в зону сварки высыпается некоторое количество флюса, после чего подача флюса временно прекращается. После этого, нажимают кнопку «Пуск» на блоке управления 9 и сварочный цикл начинается - происходит возбуждение сварочных дуг и начинается перемещение автомата вдоль свариваемого изделия. Предварительно проводят опытные наплавки на образцах. Заданные параметры, а именно, напряжение на дугах, скорость подачи проволоки, скорость сварки, время подачи повышенного напряжения при зажигании дуг, время заварки кратера и время растяжки дуги, устанавливают с помощью органов управления на блоке управления 9 и в дальнейшем уточняют в процессе проведения сварочного цикла.
Во время осуществления работы оператор следит за подачей электродной проволоки и флюса в зону сварки.
зк
зк
Завершение процесса начинается с остановки механизма перемещения и плавного снижения скорости подачи проволоки, которая продолжает подаваться в течение заданного времени t, где t - время заварки кратера. Благодаря постепенному снижению тока в конце сварки происходит заварка кратера.
рд
рд
После остановки перемещения проволоки дуга еще горит в течение заданного времени t, где t - время растяжки дуги, а затем гаснет. Происходит растяжка и обрыв дуги.
Затем закрывают заслонки на бункерах 14.1 и 14.2, отключают выпрямители, ослабляют гайку-маховик 21 на редукторе привода перемещения 8 и вручную перемещают автомат в нужном направлении.
Затем шов очищают от остатков флюса.
Преимуществами заявляемой полезной модели являются, прежде всего, наличие двух автономных двигателей, отвечающих, соответственно, за перемещение электродной проволоки и перемещение самого автомата, что позволяет задавать и регулировать эти параметры независимо друг от друга. Применен блок управления, выполненный на микропроцессоре, который обеспечивает автоматическое изменение режимов сварки, плавное регулирование параметров сварки и возможность повышения напряжения до максимального значения, благодаря чему улучшаются условия зажигания. Блок управления дополнительно снабжен, по меньшей мере, пятью энергозависимыми ячейками памяти, благодаря которым происходит не только запоминание текущих режимов сварки, что позволяет последующие швы сваривать на данных режимах без дополнительных настроек, даже после выключения автомата, но и существует возможность выбора заранее установленных режимов, наиболее подходящих для конкретного свариваемого изделия. Помимо этого, заявляемая полезная модель позволяет устанавливать параметры сварочного процесса не только перед началом работы, но и корректировать их во время проведения цикла без его прерывания.