Совершенствование оборудования для механизированной и автоматизированной сварки и резки порошковой проволокой

Совершенствование оборудования для механизированной и автоматизированной сварки и резки порошковой проволокой

Подробности

Совершенствование оборудования для механизированной и автоматизированной сварки и резки порошковой проволокойТрадиционно процессы подводной сварки подразделяют на «мокрую» и «сухую» сварку. «Мокрая» сварка — процесс, осуществляемый в водной среде без какой-либо защиты изделия и дуги. При этом дуга горит непосредственно в водной среде и защищается только газами, выделяющимися при плавлении электродного материала.

«Сухая» сварка — процесс, при котором применяют специальные приспособления для удаления воды из зоны сварки. Несмотря на то что «сухая» сварка обеспечивает более высокое качество сварных соединений, на практике этот процесс оказался весьма трудоемким и затратным. Поэтому «мокрая» сварка, подкупающая простотой и низкой себестоимостью работ, получила наибольшее распространение, тем более что в настоящее время глубина, доступная человеку в скафандре, уже превышает двухсотметровый рубеж. При реализации «мокрой» сварки широкое применение получили технологии сварки, а позднее и резки, плавящимся электродом. Для их реализации в ИЭС им. Е. 0. Патона разработан целый ряд порошковых проволок. Разработка проволок открыла перспективу механизации и автоматизации подводной сварки, поэтому одновременно с разработкой проволок была создана линейка полуавтоматов оригинальной конструкции, защищенной авторскими свидетельствами и запатентованной в ряде промышленно развитых стран. Современная элементная база, новые материалы и комплектующие позволяют обновить парк разработок полуавтоматов для подводной сварки и резки с целью придания им новых технических и технологических возможностей. Поэтому для специалистов и организаций, выполняющих подводные сварочные работы, несомненный интерес представляет информация о современных сварочных технологиях подводной сварки и резки, а также высоконадежном оборудовании для их реализации.

Цель работы — анализ и реализация перспективных разработок для механизированной подводной сварки и резки с использованием специальных порошковых электродных проволок.

Основными и наиболее специфичными узлами механизированного оборудования для подводной сварки и резки являются электропривод механизма подачи, работающий в непосредственной близости от места ведения процесса сварки или резки, коммуникации, ведущие к электродвигателю, системы питания и управления, а также герметичные разъемы. Особое место в этой структуре занимает источник сварочного тока. Основные проблемы, которые необходимо было решить при создании нового поколения оборудования — учет значительной удаленности погружного блока с механизмом подачи от систем питания и управления, а также необходимость герметизации электродвигателя. Решением задачи локальной герметизации приводного электродвигателя является его полная герметизация с заполнением полостей специальной изолирующее-смазывающей жидкостью. В новом полуавтомате для подводной сварки и резки данное техническое решение было значительно усовершенствованно.

В механизме подачи погружного блока применен электродвигатель ДПУ 87-75 на постоянных магнитах, вал которого имеет низкую номинальную частоту вращения, что дополнительно снижает гидродинамическое сопротивление ротора и элементов редуктора при вращении в жидкой среде при питании в диапазоне 20—40 В.

Для повышения стабильности подачи электродной проволоки проведена оптимизация конструкции понижающего редуктора механизма подачи, шестерни которого, вращаясь в изолирующей смазывающей жидкости, испытывают дополнительное сопротивление из-за больших значений коэффициентов вязкого трения при относительном движении шестерен редуктора и жидкости, а следовательно, создают существенную нагрузку на приводной электродвигатель. В процессе экспериментальных исследований определены оптимальная структура редуктора и ее дополнительные элементы, позволяющие снизить нагрузку на электродвигатель до величины, необходимой для работы механизма в атмосферных условиях.

Для питания и управления механизмом подачи электродной проволоки разработали выносной блок питания и управления с регулируемым транзисторным электроприводом постоянного тока. Большая и изменяющаяся длина кабелей питания предопределила разработку специальной системы питания регулируемого электропривода, на основе регулируемого по величине выходного напряжения специального блока питания, позволяющего выбирать необходимый уровень питания электропривода с учетом компенсации неизбежных потерь напряжения по длине кабеля. Все это в совокупности со специальным кабелем питания обеспечивает стабильную и надежную подачу алюминиевой сварочной проволоки.

Задачу создания нового кабеля питания оборудования для подводной сварки решали с учетом следующих условий. Прежде всего, это обеспечение в нем минимального уровня электрических потерь, а также возможности сделать этот кабель грузонесущим, т. е. способным выдержать вес погружного блока с учетом массы самого кабеля при глубоководном погружении. Конструкция кабеля имеет элементы, позволяющие применять его с новыми перспективными системами регулируемых электроприводов. Кабель не имеет зарубежных аналогов и производится только предприятиями Украины.

В комплекте с полуавтоматом можно применять практически любые источники сварочного тока, предназначенные для механизированной сварки (жесткие внешние вольтамперные характеристики), так как блок управления и питания имеет встроенный коммутатор сварочного тока. Однако при ведении процесса на большой глубине возникает необходимость в разработке специализированного источника, позволяющего компенсировать падение напряжения в сварочном кабеле, т. е. иметь регулируемый по уровню запас выходного сварочного напряжения и тем самым обеспечивать параметры процесса и сохранять жесткость характеристик. Для решения задач подводной механизированной сварки и резки в качестве базовой модели выбрали инверторный источник ЛЭТ-500 с широкими возможностями по характеристикам и способностью влиять на сварочный процесс, в том числе и с импульсными алгоритмами, программно и технически доработанный по сформулированным в ИЭС им. Е. 0. Патона техническим требованиям. Конструкция источника предусматривает его усиленную защиту от действия неблагоприятных факторов окружающей среды.

Возможности источника при пробной подводной резке показаны на рис. 2, где при произвольном по направлению резании сравниваются два режима его работы — конвенциальный и импульсный.

Установлено, что применение импульсных алгоритмов работы полуавтомата при резке позволяет уменьшить ширину реза, сделать его более аккуратным и снизить затраты на последующую обработку.

 

Техническая характеристика полуавтомата для подводной сварки и резки:

Максимальный сварочный ток при ПР = 60% и цикле 5 мин, А.................................400

Род сварочного тока..............................Постоянный

Полярность.......................................Прямая или обратная

Диапазон скорости подачи электродной проволоки, м/ч. 100—450

Изменение скорости подачи........................Плавное

Диаметр электродной проволоки, мм................1,6—3,0

Время непрерывной работы полуавтомата без замены электродной проволоки, мин.......................>70

 

Перспективой для новых разработок оборудования для подводной сварки и резки является применение в конструкциях их механизмов подачи бесколлекторных электродвигателей постоянного тока, так как именно коллекторный узел электромашин постоянного тока является одним из наиболее проблематичных элементов при работе под водой. Предложено использовать специализированный электропривод с вентильным электродвигателем с микропроцессорной системой управления и регулирования, расположенный в герметичном корпусе со смазывающей изолирующей жидкостью и обеспечивающий выполнение цифрового регулирования частоты вращения вала.

 

Выводы

1.            Расширяющийся круг задач механизированных процессов подводной сварки, наплавки и резки требует разработки оборудования нового типа и совершенствования технологий на базе имеющегося опыта, в том числе по разработке механизмов подачи, кабелей управления, герметичных разъемов новых конструкций, способных надежно работать на значительной глубине.

2.            Для дальнейшего совершенствования механизированного оборудования предлагается использование новых вариантов безредукторной подачи электродной проволоки с современным комплектным вентильным электроприводом, что, наряду с очевидными техническими преимуществами, позволяет реализовывать управляемые импульсные алгоритмы переноса электродного металла для улучшения формирования сварных соединений, экономии электроэнергии непосредственно в процессе сварки.

3.            При комплексном решении задач подводной механизированной сварки и резки целесообразно применять специализированный сварочный источник ЛЭТ-500 с широкими возможностями по реализации высокопроизводительных процессов сварки, в том числе и по импульсным.


Читайте также



Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER