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, а также в условиях ограниченного пространства.
Преимущества автоматической сварки заключаются, прежде всего, в ее высокой производительности по сравнению с ручной сваркой. В данном случае речь идет о линейной и весовой производительности собственно сварки. Это преимущество может быть реализовано, если предусмотрены 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 нахождению оператора на некотором расстоянии, создаются более безопасные условия труда.
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. Такие операции, как установка на месте сварки сварочного автомата и заготовок, снятие сваренных деталей и наблюдение за ходом процесса, остаются в ведении оператора.
Из уровня техники известен автомат, предназначенный для дуговой сварки и наплавки электродной проволоки 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 того, 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).
Недостатки данного автомата обусловлены громоздкостью конструкции, невозможностью проведения сварочного процесса в условиях ограниченного пространства.
Известен 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.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является автомат сварочный двухдуговой, связанный с источником питания и включающий привод протяжки проволоки и хода, блок управления, причем автомат 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, 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 (см. патент на полезную модель №94184 «Автомат сварочный двухдуговой», дата подачи 02.03.2010 г., опубликовано 20.05.2010 г.).
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание скоростного универсального сварочного автомата с изменяемой геометрией, выполненного с возможностью регулирования расстояния между сварочными головками.
Указанный технический результат достигается тем, что автомат сварочный двухдуговой, включающий приводные механизмы подачи электродной проволоки, сварочные головки, раму, на которой закреплено первое шасси ведущее с возможностью регулирования его положения по высоте, согласно полезной модели каждый приводной механизм подачи электродной проволоки снабжен отдельным электродвигателем для привода, рама выполнена телескопической и на ней размещено второе дополнительное шасси ведущее, выполненное с возможностью регулирования его положения по высоте и ширине и связанное с первым шасси посредством телескопического вала, служащего для регулирования положения обоих шасси по ширине, шасси ведущие соединены со стойками с колесами, напротив которых на шасси ведущих закреплены шасси-стойки, при этом на нижней части каждой из шасси-стойки размещена сварочная головка.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности как «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.
Полезная модель поясняется чертежом, где
Фиг.1 - общий вид автомата сварочного двухдугового;
Фиг.2 - кинематическая схема автомата сварочного двухдугового.
Заявляемое устройство содержит прямоугольную раму 1, выполненную телескопической из штанг коробчатого сечения, при этом ширина рамы регулируется посредством фиксатора 2. На противоположных сторонах рамы 1 симметрично по отношению друг к другу с возможностью регулирования положения, как по высоте, так и ширине, закреплены шасси ведущие 3.1 и 3.2, связанные между собой посредством промежуточного телескопического вала (на чертеже не показан), расположенного под рамой 1, при этом длина вала регулируется с помощью плавающего узла (на чертеже не показан). Регулировку положения шасси выполняют с помощью фиксаторов (на чертеже не показаны). Шасси соединены со стойками 4.1, 4.2, снабженными колесами. Напротив стоек 4.1 и 4.2 размещены выполненные полыми шасси-стойки 5.1 и 5.2, служащие для подачи флюса в зону сварки. Регулирование положения стоек 4.1-4.2 и 5.1-5.2 осуществляют с помощью крепежных элементов, например, хомутов и болтов.
На раме 1 закреплены установленные в отдельные корпуса независимые друг от друга электропривода с коллекторными электродвигателями постоянного тока, а именно, мотор-редуктор (на чертеже не показан) со встроенным редуктором и червячный редуктор привода хода (на чертеже не показан), служащий для перемещения автомата. Кроме того, устройство содержит приводные механизмы подачи проволоки 6.1 и 6.2, каждый из которых снабжен электродвигателем с червячным редуктором и подающим механизмом 7.1 и 7.2 с роликами для протяжки проволоки, которые обеспечивают плавное и равномерное изменение скорости подачи обеих проволок. Каждый электропривод связан с соответствующим регулятором блока управления 8, который в свою очередь, связан с двумя источниками сварочного тока (на чертеже не показаны), в качестве которых используют выпрямители, например, выпрямители марки ВДУ-1250. Применение раздельных электроприводов позволяет задавать и регулировать параметры их работы независимо друг от друга.
На раме 1 установлен кронштейн 9 с размещенными на нем кассетами (на чертеже не показаны), заправленными электродной проволокой, равномерное перемещение которой осуществляется с помощью механизмов подачи проволоки. Кроме того, на кронштейне размещены тормозные устройства 10.1 и 10.2.
Верхняя часть каждой из шасси-стоек 5.1 и 5.2 снабжена бункерами для флюса 11.1 и 11.2, а нижняя - сварочными головками 12.1 и 12.2, расположенными напротив приводных механизмов подачи электродной проволоки 6.1 и 6.2. Такое размещение приводных механизмов подачи позволяет уменьшить изгибы электродной проволоки и обеспечивает прямолинейность участков между механизмами подачи и сварочными горелками. Сварочные головки укомплектованы поворотными опорами 13.1 и 13.2, токоподводами 14.1, 14.2 и механизмами корректировки 15.1 и 15.2.
Помимо этого, на каждой из стоек 5.1 и 5.2 посредством крепежных элементов установлены шунты (на чертеже не показаны), служащие для измерения величины сварочного тока. К зажимам шунтов одним концом подключены сварочные кабели, второй конец которых подключен к положительным полюсам источников питания. Концы кабелей снабжены наконечниками. Для удобства работы автомата сварочные кабели закреплены на раме 1 с помощью изоляционной планки (на чертеже не показана). Между приводными механизмами подачи проволоки 6.1 и 6.2 и сварочными головками 12.1, 12.2 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.
В приводе перемещения автомата применены цепные передачи. На выходном валу червячного редуктора привода хода установлена фрикционная муфта, снабженная гайкой-маховиком (на чертеже не показаны), служащей для отсоединения электродвигателя с редуктором от стоек 4.1 и 4.2 при проведении подготовительных работ перед началом сварочного процесса.
В приводе протяжки проволоки, установлены изоляционные прокладки, обеспечивающие электрическую изоляцию приводных механизмов подачи проволоки друг от друга и от общего корпуса, образованного стойками 4.1 и 4.2, шасси-стойками 5.1 и 5.2, шасси ведущими 3.1 и 3.2 и рамой 1.
Блок управления 8 посредством кабелей управления связан с источниками питания и электроприводами. 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 8 возможна установка дополнительных параметров: времени подачи повышенного напряжения при зажигании дуги; времени для заварки кратера и времени растяжки дуги.
Блок управления дополнительно снабжен 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 копирами-роликами 16.1 и 16.2, упирающимися в стенку изделия или направляющую и обеспечивающими перемещение автомата вдоль шва, предотвращая его от бокового смещения.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом процесса сварочный автомат устанавливают на месте производства работ, 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 12.1 и 12.2, изменяя положение стоек 4.1 и 4.2, шасси-стоек 5.1 и 5.2, закрепленных на шасси ведущих 3.1 и 3.2, относительно рамы 1, регулируя ширину с помощью фиксатора 2. Приводные механизмы подачи проволоки расположены напротив сварочных головок.
Бункеры заполняют флюсом, устанавливают кассеты, 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 подающих механизмов 7.1 и 7.2, предварительно, освободив рычаги прижимных роликов механизмов подачи. Затем проволоку последовательно пропускают через верхние каналы, приводные механизмы подачи 6.1, 6.2 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, а усилие прижатия проволоки к прижимным роликам регулируют гайками-барашками, установленными на механизмах подачи электродной проволоки 6.1 и 6.2.
Ослабляют гайку-маховик на фрикционной муфте редуктора привода перемещения автомата, например, на один-два оборота. Включают источники питания и блок управления 8, устанавливая заданные скорости подачи проволоки и перемещения автомата. Автомат перемещают к месту сварки, после чего затягивают гайку-маховик.
При нажатии кнопок «Пуск» на выпрямителях одновременно включаются вентиляторы и схемы управления источников питания. Затем открывают заслонки бункеров, из которых по стойкам 5.1 и 5.2 в зону сварки высыпается некоторое количество флюса, после чего подача флюса временно прекращается. После этого, нажимают кнопку «Пуск» на блоке управления 8 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 8 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 электродной 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, отключают выпрямители, ослабляют гайку-маховик на редукторе привода перемещения и вручную перемещают автомат в нужном направлении.
Затем шов очищают от остатков флюса.
Преимуществами заявляемой полезной модели являются, прежде всего, возможность изменения геометрических параметров устройства, как по высоте, так и по ширине в зависимости от габаритов свариваемого изделия. Благодаря этому значительно расширяется область применения данного автомата, исчезает необходимость использования целого типоряда сварочных автоматов. Кроме того, автомат может быть использован при сварке изделий в труднодоступных местах, а также в условиях ограниченного пространства.
Благодаря данной конструкции, существует возможность автоматического и независимого плавного регулирования параметров и режимов сварочного процесса, при этом происходит не только запоминание текущих режимов сварки, что позволяет последующие швы сваривать на данных режимах без дополнительных настроек (даже после выключения автомата), а также возможность выбора заранее установленных режимов, наиболее подходящих для сварки конкретного изделия.
Заявляемая полезная модель позволяет устанавливать параметры сварочного процесса не только перед началом работы, но и корректировать их во время проведения цикла без его прерывания.