Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Анотація
Ключові слова: зварювання неплавким електродом, зварювання плавким електродом в аргоні, ємність, обладнання, система керування, техніко-економічний аналіз, охорона праці.
Диплом присвячено розробці лінії для зварювання балонів високого тиску зі сталі. Визначено вимоги до лінії, розроблено її структуру, конструкція установок, які входять до лінії, конструкцію окремих блоків та систему керування. Проведено розрахунок механізму подачі дроту. Розглянуто питання охорони праці. Проведено техніко-економічний аналіз.
Abstract
Key words: MIG/MAG welding, TIG welding, tank, equipment, monitoring system, labour protection, technic-economical analysis
The diploma is devoted to development of welding welding of baloons. Equipment main parameters were determined, equipment structure, main units’ construction and monitoring system were developed. Design of wire feed mechanism was done. The problems of labour protection were considered. The technical-economic machinery creation expediency analysis was done.
Зміст
|
[1] Вступ [1.1] Зварювальна головка [1.2] 3.2 Зварювальний пальник [1.3] 3.3 Розрахунок потужності двигуна механізму подачі присадкового дроту [2] 4. Розробка електричної схеми установки та її блоків [3] 5. Технічний опис установки |
Сталі є багатокомпонентними системами на основі заліза. Залежно від добавок їх властивості сильно міняються. Першою і основною добавкою до заліза є вуглець. Температура плавлення заліза 1539 °С, щільність 7.68 Т/м3.
Вплив різних добавок на сталь.
Зміст вуглецю. Ніж більше вуглецю, тим більше крихка, менш в′язка, менш пластична, спочатку міцніша, потім менш міцна. Росте питомий опір, коерцитівная сила, падає щільність, теплопровідність, магнітна проникність.
Зміст кремнію і марганцю . Їх додають при виплавці для видалення оксидів заліза. Залишаючись в сталі кремній підвищує межа текучості, що утрудняє наприклад штампування. Марганець підвищує міцність.
Зміст сірі . Сірка є природною шкідливою домішкою в металі. Вона утворює FES, які порушують контакт зерен між собою. При цьому погіршуються корозійна стійкість, трещиностойкость, сваріваємость.
Фосфор також є шкідливою домішкою. Він частково розчиняється в сталі, частково збирається на межах зерен. Тому зменшуються пластичність, в′язкість, трещиностойкость.
Зміст азоту, кисню і водню . Утворення оксидів і нітрідов відбувається, в основному на межах зерен. Тому вони сприяють крихкому руйнуванню. Особливо небезпечний водень, що приводить до водневої крихкості стали.
Легуючі добавки . Звичайно це нікель, марганець. Як правило вони підвищують межу текучості стали, причому вони сприяють стабільності аустеніту в низькотемпературній області. З нього роблять неіржавіючі стали. Відзначимо, що неіржавіюча сталь дійсно парамагнітна, як і повинно бути у аустеніту.
Розглянемо види стали. Легована сталь, крім традиційних домішок, містить у своєму складі так звані легують елементи. Залежно від компонентів розрізняють низьколеговану, середньолеговану і високолеговану сталь. Низьколегована сталь відрізняється від своїх "сестер" "начинкою", в якій сумарний зміст легуючих елементів доходить до 2,5 відсотків. Має широку сферу застосування і конструкційна сталь - це загальна назва сталей, призначених для виготовлення будівельних конструкцій, а також деталей машин або механізмів.
Дипломний проект присвячений розробці лінії для зварювання балонів високого тиску. Матеріал, з якого виготовляється балон – конструкційна низьколегована сталь 17Г1С.
Розроблена лінія включає в себе установку для зварювання горловин, та установку для зварювання кільцевих швів у два проходи.
Найдоцільнішим буде використання дугового зварювання в середі захисного газу.
Дипломний проект включає в себе:
1. Пояснювальну записку, в якій розглянуто такі питання:
- опис зварюваного матеріалу та обґрунтування вибору способу зварювання. Розглянуто особливості сталі 17Г1С, технологію зварювання неплавким електродом у середовищі захисного газу, технологію зварювання плавким електродом.
Визначено основні параметри режимів зварювання;
- технічне завдання на проектування лінії та її установок;
- опис конструкції основних вузлів установок. Розглянуто конструкцію пальника та зварювальної головки. Проведено розрахунок потужності двигуна механізму подачі дроту;
- опис електричних частин установок. Розглянуто склад та роботу електричних схем установок та окремих їх блоків. Розглянуто функціональні схеми установок із персональним комп’ютером;
- питання охорони праці. Проаналізовано шкідливі та небезпечні фактори, які створюються при роботі лінії;
- техніко-економічне обґрунтування. Проведено відповідні розрахунки та обґрунтовано доцільність створення лінії.
2. Графічну частину, яка містить:
- схему технологічного процесу;
- складальне креслення лінії;
- складальне креслення зварювальної головки;
- складальні креслення оснасток;
- функціональні схеми установок;
- електричні принципові схеми установок;
- електричні принципові схеми окремих блоків установки.
3. Додатки:
- список літератури;
- специфікації до складальних креслень;
- списки елементів до електричних принципових схем.
1. Характеристика способу зварювання
Виріб, що зварюється – балон виготовляється із Сталі 17Г1С.
Сталь конструкційна низколегована 17Г1С застосовується для:
- виготовлення зварних металоконструкцій і деталей, які працюють в умовах високого тиску та при температурах від -40 до +475 °С;
- елементів трубопроводу і деталей гарячої води атомних станцій, зварних переходів, фланців, зварних тройників та інших фасоних деталей трубопроводів
- прямошовних зварних труб, які призначені для будівництва трубопроводів високого тиску.
Хімічний склад матеріалу виробу подано в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 Хімічний склад Сталі 17Г1С
|
Mn, % |
Si, % |
Ni, % |
Cr, % |
Cu, % |
Ni, % |
С, % |
|
1.15 - 1.6 |
0.4 - 0.6 |
до 0.3 |
до 0.3 |
до 0.3 |
до 0.3 |
0.15 - 0.2 |
Основний метал має такі механічні характеристики:
|
Термообробка, стан поставки |
Сечение, мм |
s0,2, МПа |
sB, МПа |
d5, % |
KCU, Дж/м2 |
|
Листи і полоси |
<10 |
335 |
510 |
23 |
|
|
Листи і полоси |
10-20 |
345 |
510 |
23 |
|
|
Листи 2-6, 10-12, 16,18 категорій горячекатані |
4-20 |
295 |
510-630 |
22 |
49 |
1.1 Характеристика способу зварювання для установки, що зварює горловину.
Завдяки таким перевагам: висока продуктивність, легкість транспортування захисного середовища до плавильного простору, відсутність шлакової корки, зниження ширини зони термічного впливу, зварювальних деформацій, можливість зварювання у всіх просторових положеннях, спостереження за дугою і керування нею, зварювання в середовищі захисних газів – стало домінуючим процесом серед автоматичних процесів зварювання при виготовленні металоконструкцій відповідального та особливо відповідального призначення. Зварювання у середовищі захисних газів виконується на постійному струмі зворотної полярності. Це пов’язано з більш дрібно крапельним переносом металу, меншим розбризкуванням, меншою схильністю до утворення пор. Як захисне середовище використовуємо газ аргон Ar. Використовуємо електродний дріт СВ08Г2СА.
ВАХ джерела живлення обираємо жорсткою, при більшому струмі кращий перенос металу. Оскільки жорстка характеристика блок регулювання напруги не потрібний її стабілізує джерело живлення.
Утворення шва відбувається за рахунок розплавлення кромок основного металу та електродного дроту.
В зварній конструкції найнебезпечнішим місцем є зварний шов. В процесі експлуатації виробу у зварному шві можуть виникнути тріщини, корозія та інші дефекти. Що є неприпустимим у виробах, що працюють під тиском.
Параметри режиму зварювання
|
Параметр |
Значення |
|
Діаметр електродного дроту, мм. |
1 |
|
Зварювальний струм, А. |
110 - 140 |
|
Напруга на дузі, В. |
18 – 24 |
|
Швидкість зварювання, м/год. |
16 – 20 |
|
Витрати газу, л/год. |
12 |
|
Кількість проходів |
1 |
|
Час зварювання, с. |
209 |
|
Віліт електроду, мм. |
12 |
|
Катет, мм |
3 |
|
Зазор, мм |
0+1,0 |
1.2 Характеристика способу зварювання для установки, що зварює кільцеві шви.
Для зварювання запропонованого виробу обираємо такі способи – дугове зварювання неплавким електродом у середовищі інертного газу
- дугове зварювання плавким електродом у середовищі инертного газу.
При зварюванні в інертних газах підвищується стабільність дуги і знижується чад легуючих елементів, що важливо при зварюванні високолегованих сталей.
Зварювання в інертних газах зазвичай виконують неплавким (вольфрамовим) чи плавким електродом. Зазвичай його застосовують для зварювання матеріалу товщиною до 7 мм, але особливо ефективне воно при малих товщинах (до 1,5 мм), коли при застосуванні інших способів спостерігаються прожоги. Однак у деяких випадках його застосовують при зварюванні неповоротних стиків труб великої товщини і зварюванні кореневих швів при виготовленні особливо відповідальних товстостінних виробів. Зварювання ведуть без присадкового матеріалу або з присадковим матеріалом на постійному струмі прямої полярності. Але при зварюванні сталі або сплавів з підвищеним змістом алюмінію застосовують змінний струм, щоб за рахунок катодного розпилення зруйнувати поверхневу плівку з оксидів.
В якості захисного газу обираємо аргон.
Аргон практично не вступає в хімічну взаємодію з розплавленим металом і іншими газами в зоні горіння дуги. Через те, що він на 38% важче повітря, аргон витісняє його з зони зварювання і надійно ізолює зварювальну ванну від контакту із атмосферою.
При аргонодуговому зварюванні можливий крупно крапельне або струменеве перенесення електродного металу. При крупно крапельному переносі процес зварювання нестійкий, с великим розбризкуванням. Його технологічні характеристики гірщі, ніж при полу автоматичному зварюванні в вуглекислому газі, так як в слідстві меншого тиску в дузі краплі вирощуються до великих розмірів. Діапазон струмів для крупно крапельного переносу достатньо великий, наприклад для дроту d=1.6 мм Icв=120-240А. При силі струму Iсв більш ніж 260А відбувається різкий перехід до струменевого переносу, стабільність процеса зварювання покращується, розбризкування зменшується. Але такі струми не завжди відповідають технологічним вимогам. Тому більш раціонально для забезпечення стабільності процесу використовувати імпульсні джерела живлення дуги, які забезпечують перехід до струменевого переносу на струмах близька Ісв = 100А, а також використання електромагніту для керування зварювальною дугою.
В ході арногодугового зварюваня дуга горить між зварювальним виробом і неплавким вольфрамовим електродом. Електрод розташовано в пальнику, через сопло якого подається захисний газ. Присадковий матеріал подається в зону дуги збоку, і в електричну ланку не включений.
Схема аргонодугового зварювання
При автоматичному зварюванні розпал дуги не може бути виконано шляхом торкання електродом виробу. По – перше, через те, що аргон володіє достатньо високим потенціалом іонізації, тому іонізувати дуговий проміжок за рахунок іскри між виробом та електродом достатньо важко. По – друге, торкання виробу вольфрамовим електродом призводе до його забруднення і інтенсивного оплавлення. Тому при аргонодуговому зварюванні неплавким електродом для розпалу дуги паралельно джерелу живлення вмикається пристрій «осцилятор».
Осцилятор для розпалу дуги подає на електрод високочастотні високовольтні імпульси, які іонізують дуговий проміжок і забезпечують розпал дуги після включення зварювального струму. Якщо аргонодугове зварювання виконується на змінному струмі, осцилятор після розпалу дуги переходить в режим стабілізатора і подає імпульси на дугу в момент зміни полярності, щоб запобігти де іонізацію дугового проміжку і забезпечити стійкість горіння дуги.
При зварюванні на постійному струмі на аноді і катоді виділяється неоднакова кількість тепла. При токах до 300А 70% тепла виділяється на аноді, и 30% на катоді, тому, практично завжди використовується пряма полярність, щоб максимально проплавляти виріб і мінімально розігрівати електрод. Титан в нашому випадку зварюється на прямій полярності.
Для покращення боротьби з пористістю до аргону іноді добавляють кисень у кількості 3-5%. При цьому захист метала стає більш активною. Чистий аргон не захищає метал від забруднень, вологи і інших включень, які потрапили в зону зварювання із зварюваних кромок або присадкового матеріалу. Кисень, вступивши в хімічні реакції з шкідливими домішками, забезпечує їх вигоряння або перетворення в з’єднання, спливаючі на поверхню зварювальної ванни. Це запобігає пористості.
Аргонодугове зварювання неплавким електродом є найкращим способом зварювання тонколистової сталі аустенітного класу. Воно забезпечує мінімальну деформацію конструкції, що зварюється, і високу якість зварного шва, не вимагаючи спеціального флюсу. Зварювання виробляється на постійному струмі з обов'язковим застосуванням осцилятора.
Як присадку застосовують зварювальний дріт, близький за хімічним складом основному металу. Довжина дуги не повинна перевищувати 1,5 – 2,5 мм, а відстань від виступаючого кінця вольфрамового електрода до нижнього зрізу наконечника пальника при стикових з'єднаннях 1 – 1,5 мм. Робочий тиск аргону в залежності від витрати встановлюється в межах 0,01 – 0,05 МПа.
Включення подачі аргону повинне здійснюватись за 3 – 5 с до запалювання дуги, а вимикання - через 5 – 7 с з моменту обриву дуги, що забезпечується електромагнітним клапаном апаратури керування.
Пальник зазвичай розташовується вертикально, а присадка спеціальним механізмом подається в плавильну зону так, щоб кінець дроту спирався на край зварювальної ванни.
Параметри режиму зварювання такі:
1. Зварювальний струм, А 200
2. Зварювальна напруга, В 20
3. Швидкість зварювання, м/год 14
4. Діаметр вольфрамового електрода, мм 3
5. Витрати захисного газу, л/хв. 6
6. Діаметр присадкового дроту, мм 2,5
7. Швидкість подачі присадки, м/год 85
При зварюванні даного з’єднання якість його визначається герметичністю. Остання, в свою чергу, залежить в основному від глибини проплавлення. При цьому вона мало залежить від ширини шва. Таким чином, можна відмовитись від систем автоматичної стабілізації напруги дуги із застосуванням слідкуючи супортів, що значно спростить конструкцію установки.
Присадковий дріт Св08Г2СА. Хімічний склад присадкового дроту наведено в табл. 1.2.
Таблиця 1.2 Хімічний склад присадковому дроту Св08Г2СА
|
Mn. % |
Si. % |
Ni. % |
Cr. % |
Cu. % |
Mo. % |
|
1,80 -2,10 |
0,70 -0,95 |
0,25 |
0,20 |
0,20 |
0,15 |
2. Технічне завдання на проектування
Установка для дугового зварювання неплавким електродом у середовищі інертних газів призначена для здійснення технологічного процесу зварювання ємностей. Матеріал – алюмінієвий сплав 1460.
За своїми експлуатаційними параметрами, ергономіці та техніці установка повинна задовольняти вимогам роботи в цехах машинобудівних підприємств.
Вихідними даними до проектування є креслення складових частин виробу, матеріал виробу. Додаткові вимоги до шва – герметичність.
Основні технічні параметри установки:
– номінальний зварювальний струм, А - 200
– номінальна зварювальна напруга, В - 20
– швидкість зварювання, м/год - 14
– витрати захисного газу, л/хв. - 6
– швидкість подачі присадки, м/год - 85
- привод затискання - пневматичний
- цикл зварювання - автоматичний
Установка повинна забезпечувати безпечну роботу оператора та містити засоби захисту навколишнього середовища. Кліматичне виконання УХЛ4 за ГОСТ15150-69.
Установка повинна працювати від цехової мережі змінного струму напругою 380 В та пневматичної магістралі із тиском 0,4 – 1,0 МПа. При цьому коливання напруги мережі живлення повинні бути в межах від –5 % до + 10 % від номіналу згідно ГОСТ 1309-67.
Ступінь захисту:
- ніш та шаф із електроапаратурою – не нижче ІР54 за ГОСТ 14254-80;
- пультів – не нижче ІР44 за ГОСТ 14254-80;
- елементів, що виділяють велику кількість теплоти (джерело живлення, і т. д.) – не нижче Р23 за ГОСТ 14254-80.3. Розробка структури установки. Конструкція основних її вузлів та пристроїв
2. Вимоги до установки та її САК
Загальний вигляд зварювальної головки наведено на креслені ЗА86.01.004.000 СК
За прототип головки обрано головку для дугового зварювання АД237, спроектовану ДКТБ Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона. Головка АД237 призначена для зварювання плавким електродом у середовищі вуглекислого газу.
Адаптуючи дану головку до нашого проекту, було додано двигун поперечного переміщення пальників та додатковий пальник, який призначено для TIG зварювання кореня кільцевих швів. Зварювальна головка АД237 складається із двокоординатного супорта, механізму подачі електродного дроту, двох пальників та електромеханічного датчика слідкування за стиком. Двокоординатний супорт є основною несучою конструкцією головки. На ньому закріплено елементи системи забезпечення дугового процесу: пальники та механізм подачі дроту. Також на супорті закріплено електромеханічний датчик стику, за допомогою якого можливе автоматичне наведення пальників на стик та слідкування за лінією стику під час зварювання.
Оскільки установка, що проектується, призначена для зварювання неплавким електродом із присадкою, головка АД237 потребує внесення деяких змін до своєї конструкції, а саме:
- заміна пальника для зварювання плавким електродом на пальник для зварювання неплавким електродом;
- зсув осі пальника відносно осі подавання присадкового дроту. Вісь пальника повинна бути вертикальною та знаходитись на деякій відстані від каналу подавання дроту;
- подовження каналу для подавання дроту та забезпечення його загинання перед зварювальним пальником так, щоб кінець дроту потрапляв до зварювальної ванни.
Основною несучою конструкцією головки (див. рис. 3.1) є візок. На ньому закріплено механізм переміщення із двигуном, касету із дротом та супорт. Механізм переміщення забезпечує рух головки під час зварювання та неробочого ходу із заданою швидкістю. Також на візку розміщено панель ручного керування зварювальною головкою. На панель винесено кнопки для керування роботою елементів головки та вимірювальні прилади.
До складу головки входить двокоординатний супорт. Супорт складається із корпуса, рейкової передачі та рукояток. За допомогою рукояток оператор може попередньо навести пальник на стик.
На супорті закріплено штангу. Регулювання її положення по вертикалі здійснюється за рахунок переміщення вгору-вниз та фіксації у потрібному положенні хомутом.
На штанзі закріплено механізм подачі присадкового дроту із двигуном та кронштейн із зварювальним пальником. Попередньо відстань між пальником та механізмом подачі дроту по вертикалі регулюють за допомогою кріпильних хомутів.
Пальник закріплено на кронштейні, при цьому його вісь зміщено відносно осі штанги зварювальної головки. Закріплення здійснюється за допомогою хомута, який стягується болтом та гайкою.
На тому ж кронштейні закріплено спрямовуючий канал для присадкового дроту. Таким чином, дріт із касети проходить через гнучкий канал, механізм подачі дроту, штангу та спрямовуючий канал і потрапляє до зварювальної ванни.
Зварювальний пальник зображено на кресленні ЗА68.04.1100.000.СК та на рис. 3.2.
У отвір корпуса пальника 1 вставлено цангу 3. Своєю конічною частиною цанга 3 контактує із корпусом 1. Затискання цанги 3 відбувається за допомогою гайки 2. при закручуванні гайки цанга 3 втягується в корпус 1, а її пелюстки обтискаються навколо електрода, закріплюючи його.
Сопло 4 кріпиться до корпуса 1 за допомогою резинових кілець 7 та 8. Додатково сопло утримують штуцери 5 для підводу та відводу охолоджувальної води. Штуцер для підводу до пальника захисного газу розміщено трохи вище перпендикулярно до штуцерів підводу води. Ізоляція пальника додатково забезпечується ізолятором 6, нагвинченим на корпус 1.
Конструктивно корпус 1 складається із двох півкорусів (див. ЗА68.04.1101.000.СК та рис. 3.3), з’єднаних між собою зварюванням. Після зварювання підсилення швів зрізається, щоб запобігти заклинюванню корпуса 1 в ізоляторі 6. Після складання між корпусами залишається гарантований зазор, по якому циркулює охолоджувальна вода. У зовнішньому пів корпусі 1 виконано отвори для підведення та відведення води, а у внутрішньому 2 – для подачі захисного газу. Вода подається в зазор між півкорпусами, при цьому нижній штуцер (див. креслення ЗА68.04.1100.000.СК рис. 3.2) призначений для підводу води, а верхній – для відводу. Захисний газ подається до внутрішнього отвору корпуса, потім проходить між пелюстками цанги до сопла.
Зовнішній півкорпус зображено на кресленні ЗА68.04.1101.001 та на рис. 3.4. У пів корпусі виконано отвори для приєднання штуцерів, а також канавки для ущільнюючих кілець, які утримують корпус всередині сопла пальника. Корпус виготовляється із сталі 45.
Гайка (див. креслення ЗА68.04.1102.000.СК та рис. 3.5) складається із металевої гайки 1 та держака 2. Гайка 1 виконана з двома канавками, а держак 2 напресований на неї. Канавки створюють додаткове зчеплення між деталями.
Цангу пальника зображено на кресленні ЗА68.04.1100.003 та на рис. 3.6. Цанга виготовлена із латуні. Цанга має три пелюстки, які при загвинчуванні цанги у гайку обтискаються конічною частиною корпуса пальника та надійно фіксують електрод.
Сопло пальника зображено на кресленні ЗА68.04.1100.004 та на рис. 3.7. Сопло пальника керамічне, що зменшує можливість налипання бризок металу на внутрішню поверхню сопла. У соплі виконано отвори для підведення штуцерів до корпуса пальника. Сопло також забезпечує часткову ізоляцію корпуса пальника від елементів конструкції зварювальної головки.
Штуцер зображено на кресленні ЗА68.04.1100.005 та на рис. 3.8. Штуцер виготовлено із сталі. Штуцерів у пальнику три: два призначені для підведення та відведення охолоджувальної води, а третій – для підведення захисного газу та електричної напруги до пальника.
Вихідні дані: діаметр присадкового дроту dп = 2,5 мм, vп = 85 м/год, електрод – суцільний дріт.
Схему розрахунку наведено на рис. 3.9.
Приймаємо Dmax = 30010–3 м; Dmin = 150·10–3 м; Gб = 500 Н; Gк = 500 Н; μт = 0,25; μк = 0,12; dк = 15·10–3 м. З урахуванням сил, що діють на касету з дротом, опір її змотуванню складе:
|
|
|
1 – касета з бухтою дроту; 2 – направляюча; 3 – правильний механізм; 4 – вузол подачі |
|
Рис. 3.9. Схема дії зусиль при розрахунку роликового механізму подачі електродного дроту |
Приймаємо опір проходженню через напрямну Т2 = 50 Н.
Поклавши μ = 0,03; d = 1510–3 м; = 0,07510–3 м; D =3010–3 м; dе=3·10–3 м; =8·10–3 м; Ке=1,5; σт = 7, визначаємо опір проходженню дроту через роликовий правильний механізм. Кут визначимо із співвідношення (В = 410–3 м):
Тоді:
Утрати у роликовому вузлі подачі складаються з опору сил тертя кочення роликів по дроту та опору в підшипниках ролика, що притискається. Поклавши 1 = 0,03; d = 210–3 м; 2 = 0,075·10-3 м; Рn = 500 Н; К1 = 1,3; К2 = 1,3; Dх = 4·10–3 м; Dв = 4·10–3 м; nх = 2; nв = 3, маємо:
Загальне тягове зусилля:
Н.
ККД роликового механізму визначаємо як відношення ефективного зусилля поста чання до теоретичного:
Приймаємо Кн = 1,75.
Потужність приводу подачі електроду, Вт (ηМ·ηР = 0,6; м/с):
Вт.
Виходячи із обраної технології та схеми компонування установки, запишемо основні операції. Установка повинна забезпечувати:
- закріплення виробу у горизонтальному положенні;
- переміщення пальника під час зварювання із заданою швидкістю;
- виконання у заданій послідовності операцій, необхідних для проведення зварювання заданим способом;
- можливість зміни положення зварювального пальника відносно виробу з метою полегшення складання та вивантаження виробу;
- можливість тестування окремих операцій циклу зварювання в режимі налагодження.
Основні операції процесу зварювання прямолінійних швів неплавким електродом в середовищі інертного газу такі:
- завантаження деталей - виконується вручну;
- зварювальні переміщення виробу - виконується механізмом зварювального переміщення;
- фіксація кромок - реалізується притискними пристроями;
- створення захисного середовища - реалізується системою подачі газу;
- запалювання дуги - реалізується пристроями початкового запалювання дуги (осциляторами);
- створення напруги на дузі - реалізується зварювальним джерелом живлення;
- визначення кінця шва - реалізується датчиком положення пальника.
Після завантаження деталей у складальний пристрій та фіксації кромок виробу відбувається початкове створення захисного середовища - обдування газом початкової ділянки шва. Для початкового запалювання дуги вмикається осцилятор і відбувається пробивання повітряного проміжку між електродом і виробом, запалюється дуга. Після встановлення у зварювальному колі струму заданої величини починається переміщення пальника, відбувається зварювання. Після надходження з датчика положення пальника сигналу про те, що досягнуто кінця шва, відбувається заварка кратера при вимкнених механізмах переміщення і подачі дроту за рахунок роботи вбудованого у джерело живлення блоку заварки кратера. Після завершення процесу вимикається джерело живлення. Система подачі газу ще деякий час працює для обдування кінцевої ділянки шва захисним газом.
Електричну принципову схему установки наведено на кресленні ЗА68.04.0000.000.201 та на рис. 4.1 і 4.2.
Установка містить такі основні блоки.
1. Установка для зварювання неплавким електродом в інертному газі Magic Wave 300 А1. Конструктивно блок складається із зварювального джерела струму А1.1, зварювальної головки А1.2, системи подачі газу А1.3, та блоку охолодження А1.4.
Джерело струму має крутоспадну зовнішню характеристику. Рід струму, який виробляє джерело – змінний. При цьому оператор має можливість попередньо задати амплітуду імпульсів струму прямої та зворотної полярності та тривалість кожного з них на панелі керування джерела. Також до складу джерела струму уведено блок запалювання та підтримання горіння дуги і блок заварки кратера. Блок запалювання дуги вмикається при отриманні джерелом живлення команди про вмикання, а також у тих випадках, коли під час зварювання відбувається неприпустиме збільшення напруги дуги (дуга розривається). Блок заварки кратера вмикається при зникненні сигналу про вмикання джерела живлення. Блок керує рівнями зварювального струму та напруги під час зварювання кінцевої ділянки шва для запобігання появі пропалень.
Зварювальна головка А1.2 містить механізми переміщення та подачі дроту (двигуни М1 та М2 відповідно). Швидкості зварювання та подачі дроту задають за допомогою потенціометрів R1, R2.
Відсікач газу А1.3 вмикається найпершим і вимикається останнім за командою від блока керування.
Блок охолодження працює постійно під час роботи установки А1. Задачею блока є подавання охолоджувальної води до пальника зварювальної головки. У разі, якщо температурний режим роботи обладнання не витримується, до блока керування надходять сигнали про аварійний стан.
2. Блок кінцевих вимикачів А2. Конструктивно блок містить три вимикачі, розташовані відповідно на початку шва, на кінці шва та на деякій відстані до точки початку шва у напрямку від виробу (положення “Автомат відведено”). Сигнали від кінцевих вимикачів надходять до блока керування установкою, за допомогою чого останній визначає поточне положення зварювальної головки А1.2.
3. Пневмопанель А3 конструктивно містить електропневмоклапани для притискання окрайок виробу та звільнення готової оболонки.
4. Блок керування А4. Конструктивно блок містить такі складові: блок аналогових виходів А4.1, блок цифрових виходів А4.2, блок цифрових входів А4.3, блок аналогових входів А4.4, блок живлення А4.5 та блок контролера А4.6.
Електричну принципову схему блоку аналогових виходів наведено на кресленні ЗА68.04.0401.000.201 та на рис. 4.3. Блок містить три однакових каскади. Перший каскад містить мікросхему D1, резистори R1, R4 та конденсатор С1. До мікросхеми D1 з аналогових виходів контролера надходить уставка за зварювальним струмом (ніжки 1 та 2).
Від блоку цифрових виходів – сигнал про вмикання джерела струму (ніжка 5). Сигнал від блоку цифрових виходів проходить через фільтр, який запобігає передачі високочастотного сигналу. Таким чином виключає багаторазова передача сигналу про вмикання внаслідок вібрації контактів під час замикання. На виході мікросхеми D1 (ніжка 6) формується аналоговий сигнал – напруга, пропорційна бажаному значенню зварювального струму.
Аналогічно працюють два інших каскади. Один із них керує двигуном механізму зварювального переміщення, а другий – двигуном механізму подачі дроту. Сигнали від блоку надходять до установки Magic Wave – блок А1 на загальній схемі.
Електричну принципову схему блоку цифрових виходів наведено на кресленні ЗА68.04.0402.000.201 та на рис. 4.4. Блок містить чотири реле К1 – К4, кожне з яких керує вмиканням одного із силових пристроїв установки. Так реле К1 своїм контактом К1.1 вмикає зварювальне джерело струму А1.1 (див. ЗА68.04.0000.000.201), реле К2 контактом К2.1 вмикає двигун механізму переміщення, реле К3 контактом К3.1 вмикає двигун механізму подачі дроту, реле К4 контактом К4.1 вмикає електропневмоклапани затис кального пристрою.
Вихідні сигнали від контактів реле К1 – К3 надходять до блоку аналогових виходів, через який передаються до відповідних силових пристроїв. Вихідний сигнал від контакту реле К4 надходить безпосередньо до пневмопанелі А3 (див. ЗА68.04.0000.000.201).
Електричну принципову схему блоку аналогових входів наведено на кресленні ЗА68.04.0403.000.201 та на рис. 4.5. Блок містить два каскади для перетворення сигналів від датчиків зварювальної напруги та струму. Датчики конструктивно вбудовані у зварювальне джерело струму.
Сигнал від датчика проходить через діод ний міст UZ1 (UZ2), потім підсилюється за допомогою операційного підсилювача DA1 (DA2) та через поділювач напруги R7-R9 (R8-R10), зворотній діод VD1 (VD2) і підстроювальний резистор RP1 (RP2) подається до аналогових входів контролера.
Електричну принципову схему блоку цифрових входів наведено на кресленні ЗА68.04.0404.000.201 та на рис. 4.6. Блок містить сім оптопар D1 – D7, які здійснюють гальванічне розділення кіл сигналізації про аварійну роботу виконавчих механізмів (механізму зварювального переміщення та механізму подачі дроту), положення зварювального автомата (від кінцевих вимикачів) та сигналів від блока охолодження від вхідних кіл контролера. При цьому форма сигналу не змінюється.
Блок живлення А4.5 живиться від трьох трансформаторів Т1 – Т3, які понижують напругу мережі живлення (220 В змінного струму) до рівнів, необхідних для отримання напруги + 24 В, 15 В та + 5 В відповідно. Блок живлення містить схеми випрямлення, фільтри та схеми стабілізації напруги.
Блок контролера А4.6 має аналогові та цифрові входи. На аналогові входи контролера надходять перетворені дані від датчиків зварювальної напруги та струму від блоку аналогових входів, на цифрові – дані від датчиків положення автомата – кінцевих вимикачів, кнопок пульта керування А5 та сигналів про аварійну роботу елементів установки від блоку цифрових входів.
З дискретних виходів контролера до периферійних силових пристроїв надходять сигнали про вмикання, а з аналогових – уставки за зварювальним струмом (до джерела живлення А1.1), швидкістю зварювання і швидкістю подачі дроту (до зварювальної головки А1.2).
5. Пульт керування А5. На пульті розміщено кнопки “Пуск” та “Стоп” для подання команд про початок та зупинку зварювання відповідно, а також “Затискання” для вмикання електропневмоклапанів пневмопанелі при закріпленні виробу.
Можливе підключення установки до персонального комп’ютера для створення поточного контролю параметрів режиму зварювання та паспортизації зварних виробів. Схему приєднання показано на кресленні ЗА68.04.0000.000.102 та на рис. 4.7.
Установка для зварювання неплавким електродом містить такі основні блоки:
1. Блок керування. Функціонально блок складається із таких вузлів:
- блок живлення – забезпечує перетворення змінної напруги мережі живлення на постійну напругу, необхідну для роботи елементів блока керування;
- пульт – призначений для розміщення органів керування елементами установки;
- контролер – основний керуючий блок. У пам’яті контролера зберігається програма роботи установки, тобто порядок вмикання та вимикання її елементів. Контролер аналізує сигнали, які надходять від датчиків установки та залежно від їх рівнів коригує програму роботи устаткування;
- блок аналогових виходів – забезпечує гальванічне розділення кіл керування та силових, перетворює сигнали контролера на аналогові сигнали, необхідні для передачі виконавчим органам установки уставок за основними параметрами режиму зварювання;
- блок цифрових виходів – забезпечує гальванічне розділення кіл керування та силових, підсилює сигнали для увімкнення силових елементів установки;
- блок аналогових входів - забезпечує гальванічне розділення кіл керування та силових, перетворює сигнали від датчиків напруги і струму у форму, придатну для обробки сигналів контролером;
- блок цифрових входів - забезпечує гальванічне розділення кіл керування та силових, передає до контролера сигнали від дискретних датчиків установки.
2. Зварювальне джерело живлення – забезпечує живлення зварювальної дуги.
3. Датчики напруги і струму – забезпечують поточне вимірювання енергетичних параметрів дуги під час зварювання.
4. Механізм поздовжнього переміщення із приводом – забезпечує переміщення зварювальної головки у заданому напрямку із заданою швидкістю під час зварювання та при неробочих переміщеннях головки (поверненні її на початок шва).
5. Датчики положення зварювальної головки – кінцеві вимикачі, розміщені на балці, по якій переміщується зварювальна головка.
6. Механізм подачі присадкового дроту із приводом – забезпечує підведення присадкового дроту у зону горіння дуги із заданою швидкістю.
7. Відсікач газу – забезпечує подавання газу до пальника та припинення подавання газу при вимиканні установки.
8. Блок охолодження – забезпечує подачу охолоджувальної води до пальника.
9. Блок аварійної зупинки – місить елементи, які контролюють правильність роботи виконавчих пристроїв установки. У разі необхідності блок подає сигнал до контролера, при цьому останній зупиняє роботу устаткування.
10. Персональний комп’ютер – забезпечує фіксацію поточних значень параметрів режиму зварювання для подальшої паспортизації зварних з’єднань.
Контролер установки через блок узгодження сигналів підключається до контролера допоміжних пристроїв персонального комп’ютера. Під час процесу зварювання відбувається обмін інформацією між системою керування установкою та персональним комп’ютером.
Передача даних ведеться послідовним двійковим кодом, що дозволяє розміщувати персональний комп’ютер на великій відстані від зварювальної установки, наприклад, в іншому приміщенні.
Загальний вигляд установки наведено на кресленні ЗА86.01.000.000.СК.
Установка складається з таких основних вузлів: портал, стіл із оснащенням для зварювання балонів, дві зварювальні головки, два джерела живлення Fronius TPS 4000 .
Портал являє собою зварну конструкцію із прокатних профілів. По балці порталу переміщуються дві зварювальні головки під час зварювання та повернення у вихідне положення. На балці конструктивно розміщено три датчики положення автомата – початок шва, кінець шва та початкове положення автомата при зварюванні. Також на балці закріплені кабельні ланцюги – конструкції, які забезпечують підведення до зварювальних головок електричних кабелів, газових та водяних шлангів з урахуванням зміни положення автомата під час зварювання. Ланцюг є гнучкою конструкцією, тому він не перешкоджає рухові зварювальних головок вперед-назад по балці порталу.
Зварювальна головка (див. креслення ЗА68.04.1000.000.201) призначена для здійснення зварювальних та налагоджувальних переміщень пальника, а також для підведення у зону зварювання захисного газу, електричного струму та присадкового дроту. Докладно опис зварювальної головки подано у розділі 3 пояснювальної записки.
В якості джерела струму обираємо Fronius TPS 4000 – один із перших в світі повністю цифрових інверторних джерел струму MSG, які керуються мікропроцесором та регулюються в цифровому режимі, забезпечують чудову точність виконання процесів зварювання та високі якісні показники.
Використовується в парі із системою подачі проволоки VR2000. Це невеликий компактний та дуже легкий в експлуатації, який включає в себе вбудований регулятор подачі захисного газу з витратоміром.
Прибори серії TS, TPS відповідають самим високим вимогам як в майстерні, так і промисловому підприємстві. Кожен з лінейки цих приборів здатен працювати з будь-якими матеріалами.
Прибори серії TPS здатні працювати в режимах MIG/MAG та TIG зварювання.
Джерело зварювального струму забезпечує операції, пов’язані із запалюванням, підтриманням горіння дуги та заваркою кратера з метою уникнення утворення пропалів наприкінці шва.
Приводи зварювальних переміщень здійснюють керування двигунами механізмів подачі дроту та поздовжнього переміщення зварювальної головки.
Блок охолодження призначений для підтримання оптимального температурного режиму роботи елементів зварювальної установки, які нагріваються зварювальним струмом або теплом від розплавленого металу ванни. Зокрема охолодженню підлягає зварювальний пальник та консоль притискного пристрою.
Газова апаратура містить балон із аргоном, редуктор та відсікач газу.
Конструктивно джерело струму, блок охолодження та газову апаратуру разом із балоном розміщено на візку.
В якості оснащення для балонів використовуємо модифікований стіл, який взято із установки дугової наплавки мод. 56Е. Складається із станіни, обертача та задньої бабки. Модифікація полягає в збільшенні розмірів столу та основних компонентів, та додаванням роликових опор. Балон збирається таким чином: обічайка вкладається на роликові опори, дно та верхня частина балона, із попередньо звареною горловиною, «вкладаються» відповідно в нішу, прикріплену до обертача, та в патрон задньої бабки. Потім частині стискаються, місця стику зварюються. Отримуємо готовий виріб.
6. Порядок роботи оператора установки
До порядку роботи оператора установки входить:
1. Слідкування за подачею деталей до установки.
2. Затискання заготовки у механізмах затискання.
3. Налагодження установки на зварювання, в тому числі підвід електроду
4. Подавання команди про початок зварювання.
5. Слідкування за процесом зварювання, в разі необхідності зупиняючи його кнопкою Аварійний стоп.
6. Розкріплення виробу після завершення зварювання та заварки кратера.
7. Вивантаження готового виробу із машини.
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
50
ЗА86.01.0000.000ПЗ
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
мн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
50
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.21.0000.000ПЗ
17
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.21.0000.000ПЗ
20
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.21.0000.000ПЗ
16
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
7
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000
.000ПЗ
6
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
5
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
4
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.01.0000.000ПЗ
3
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.
ЗА86.21.0000.000ПЗ
17
Арк.
Дата
Підпис
№ докум.
Арк.
Змн.