АВТОМАТ ДЛЯ ДВУХСТОРОННЕЙ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ СВАРКИ ТАВРОВЫХ БАЛОК

Полезная модель относится к конструкции автомата для двухсторонней лазерно-дуговой сварки в среде защитного газа угловых соединений стальных конструкций, являющихся элементами тавровой балки, и может быть использована в судостроении, мостостроении и прочих смежных отраслях промышленности.
Известен способ изготовления тавровой балки лазерным лучом по патенту РФ №2653396, где при сборке полку устанавливают сверху стенки, сварку осуществляют прорезным лучом, располагая лазерную головку со стороны полки с переплавлением полки на всю толщину, а в качестве устройства используется роботизированный комплекс лазерной сварки, состоящий из лазерного источника, сварочной головки, системы подачи защитного газа, сварочного стола и прижимных устройств. Установка позволяет изготавливать тавровые балки, прочность которых обеспечивается за счет всего одного сварного шва. Причем со стороны полки, вследствие физики процесса воздействия лазерным лучом на поверхность, образуется канавка. Для устранения концентратора напряжений и обеспечения равнопрочности сварной конструкции требуется заполнять канавку с помощью дуговой сварки, что существенно снижает производительность и требует дополнительных затрат на сварочные материалы. Конструкция установки позволяет осуществлять лазерную сварку только одного шва единовременно.
Известна роботизированная установка по патенту Китая CN 107350624 (А) для гибридной лазерно-дуговой сварки с системой слежения за сварочным стыком, содержащая робот, контроллер робота, лазерный источник, лазерную головку, водоохлаждаемую сварочную горелку для MIG сварки, сварочный источник, промышленный компьютер и лазерный сканер, установленный на сварочной горелке. Однако, конструктивные особенности установки не позволяют осуществлять сварку одновременно с двух сторон, что связано с наличием только одного рабочего инструмента, размещенного на руке робота.
Известна установка для лазерно-дуговой сварки деталей по патенту РФ №2615428, принятая за прототип, содержащая основание с установленной на нем кинематической системой перемещения сварочного модуля, а также оснастку для установки и приведения во вращение свариваемых деталей. Установка содержит установленную на опору металлическую раму (портал), на верхней части которой смонтирована каретка, позволяющая перемещать закрепленную на ней балку со второй кареткой, на которой установлен сварочный модуль, состоящий из горелки для электродуговой сварки и лазерной головки, модуль позиционирования и видеонаблюдения за процессом сварки, состоящий из видеокамеры, монитора вывода изображения и датчик слежения за стыком. Установка комплектуется дуговым источником питания и волоконным иттербиевым лазером со станцией охлаждения.
Недостатками данной установки является невозможность осуществлять лазерно-дуговую сварку тавровых балок одновременно с двух сторон. Сварка угловых швов тавровой балки последовательно приводит к появлению дополнительных сварочных деформаций, что снижает качество готовой продукции и увеличивает ее себестоимость.
Целесообразность изготавливать тавровые балки путем одновременной сварки с двух сторон стенки обусловлена высокими требованиями к качеству и прочностным характеристикам, предъявляемыми к данным конструкциям.
Задачей настоящей полезной модели является разработка автомата для автоматической высокопроизводительной двухсторонней гибридной лазерно-дуговой сварки тавровых балок. Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение производительности сварки за счет высокой скорости процесса, улучшение качества сварных соединений за счет обеспечения перекрытия зон проплавления угловых швов, снижение уровня сварочных деформаций за счет одновременного воздействия тепловыми источниками с двух сторон.
Указанный результат достигается за счет создания автомата для двухсторонней гибридной лазерно-дуговой сварки, который содержит портал с расположенными по обеим сторонам каретками, имеющими привод перемещения вдоль портала, позволяющий осуществлять последовательное или параллельное перемещение кареток вдоль портала, на каждую из которых установлен двухкоординатный суппорт, с расположенными на нем оптической лазерной головкой, дуговой сварочной горелкой, датчиком слежения за стыком, катушкой со сварочной проволокой, имеющий возможность перемещения по вертикальной оси и по оси перпендикулярной сварочному стыку.
Сущность изобретения поясняется рисунком (фиг. 1), на котором схематично показан автомат для двухсторонней лазерно-дуговой сварки тавровых балок, состоящий из портала 1, кареток 2 и 3 с двухкоординатными суппортами перемещения 4 и 5, с установленными на каждый суппорт устройствами (показаны на одном из двух модулей): оптической лазерной головкой 6, дуговой сварочной горелкой 7, датчиком слежения за стыком 8, катушкой со сварочной проволокой 9, а также промышленного компьютера с монитором 10. На рисунке (фиг. 1) также показаны сварочные дуговые источники 11, источник лазерного излучения 12 и станция охлаждения лазерного источника 13.
Система управления осуществляет функцию автоматического управления технологическими компонентами автомата, обеспечивает контроль за технологическими параметрами процесса сварки и положением рабочих инструментов (сварочной горелки и лазерной головки) относительно сварного стыка и содержит в своем составе: промышленный компьютер с монитором 10 и два датчика слежения за стыком 8. Промышленный компьютер, согласно выбранной программе, осуществляет управление периферийным оборудованием: устанавливает мощность лазерного источника 12 и включает излучение, включает дуговое оборудование 11, открывает газовые клапаны защитного и рабочего газов, управляет наведением и слежением за свариваемым стыком, используя данные о расположении рабочих инструментов относительно стенки и полки тавровой балки, полученные от датчиков слежения за стыком 8.