Автоматические установки для дуговой наплавки и сварки

Существующие мировые тенденции в экономике чрезвычайно остро отразились на промышленном производстве. Желание выстоять заставляет предприятия пересматривать не только бюджеты, но и технологии, и применяемое оборудование с целью интенсификации и оптимизации процессов.
В современном сварочном производстве главным резервом дальнейшего повышения эффективности и качества работ по-прежнему остается автоматизация, основанная на применении передовых технических средств управления процессом сварки.

Наиболее полно возможности новой гаммы установок реализованы в установке АС354-2 (фото 1), которая предназначена для восстановительной наплавки одной или одновременно двумя горелками изношенных посадочных поверхностей роторов мощных электродвигателей. Размеры роторов: длина — до 2400 мм, диаметр — до 1600 мм, максимальный вес ротора — 1500 кг.

Установка предусматривает двухопорное крепление ротора на вращателе (приводной стойке) и задней бабке (неприводной стойке). Вращатель установлен на станине неподвижно, а задняя бабка, в зависимости от длины наплавляемого изделия, перемещается по направляющим в станине с фиксацией в любом положении. Для удобства загрузки и выгрузки изделия на станине расположены также и ориентирующие упоры. Для наплавки изделий различных типоразмеров положение опорной поверхности упоров регулируется по высоте, а сами упоры перемещаются по направляющим в станине. Блок управления (фото 2) установки размещен в корпусе приводной стойки.

Каждая горелка крепится на механизмах линейного перемещения в горизонтальном (Х) и вертикальном (Z) направлениях. Направляющая линейного перемещения по оси Х — общая для двух горелок.

Наплавка выполняется по спирали с регулируемой окружной скоростью в пределах 5–22 мм/с. Скорость линейного перемещения горелок по осям Х и Z — 0,05–100 мм/с.

Способ наплавки — плавящимся электродом в среде защитного газа сплошной (диаметром 0,8; 1,2 или 1,6 мм) или порошковой проволокой (диаметром 1,8–2,2 мм). В качестве сварочного оборудования применены два комплекта аппаратов TPS5000 производства фирмы Fronius. Сварочные горелки с жидкостным охлаждением — фирмы ABICOR BINCEL.

Наряду с передовым сварочным оборудованием в установке применены современные средства программного управления, электроприводы перемещения горелок и вращателя, средства контроля состояния исполнительных механизмов установки, что позволило реализовать ряд важных особенностей установки, а именно:

Управление всеми механизмами установки от компактного переносного пульта (фото 3).

Контурное управление перемещением одной или одновременно двумя горелками по линейной траектории (образующие цилиндрической или конической поверхностей) с заданием требуемой линейной скорости инструмента и окружной скорости наплавляемого изделия, а также параметров колебаний горелки относительно линейной траектории.

Способ программирования траектории «от точки к точке», т. е. с перемещением горелки с помощью переносного пульта в начало и конец наплавляемого участка и автоматической записью координат этих точек в память контроллера.

Наплавку с колебаниями инструмента и плавным регулированием амплитуды и периода колебаний, продолжительности задержки горелки в крайних точках колебаний.

Одновременное управление 4 сервоприводами перемещения 2 горелок и приводом вращения изделия.

Плавное регулирование параметров режима сварки.

«Горячее», т. е. в процессе наплавки, редактирование параметров в процессе наплавки с пульта (скорость, шаг, амплитуда и период колебаний, задержка горелки в крайних точках колебаний).

Быструю переналадку под наплавку изделий различных размеров.

В результате удалось максимально упростить алгоритм записи программы наплавки конкретного изделия. Он сводится к заданию на выносном пульте диаметра наплавляемой поверхности, скорости и режима наплавки (одного из четырех, предварительно установленных на сварочном оборудовании), времени зажигания дуги и заварки кратера, амплитуды колебаний горелки, их периода и времени задержки в крайних положениях, а также к записи координат точек начала и конца наплавки.

Вопрос-ответ

Какие ключевые особенности автоматической установки АС354-2 повышают её эффективность в наплавке роторов электродвигателей?

АС354-2 обеспечивает двопарное крепление ротора, независимый приводной и неподвижный вращатель, регулировку положения задней бабки по длине изделия, а также управляемые горелки с линейным перемещением по оси X и Z. Это позволяет наплавлять по спирали с регулируемой окружной скоростью, объединять две горелки на одной направляющей и точно задавать траектории, скорости и параметры колебаний для высокого качества поверхности и минимальной поляризующей обработки. Наличие современного программирования траекторий «от точки к точке» и дистанционного пульта управления упрощает настройку под различные типоразмеры роторов и ускоряет переналадку.

Как устроено управление процессами сварки и какие преимущества дает возможность редактирования параметров «на пульте» во время наплавки?

Установка оснащена компактным переносным пультом, который позволяет контуру управлять всеми механизмами, задавать траектории, линейные и окружные скорости, а также параметры колебаний горелки. Во время наплавки можно оперативно редактировать скорость, шаг, амплитуду и период колебаний, задержку горелки в крайних точках, что обеспечивает гибкость и адаптивность под реальные условия процесса, сокращает время переналадки и повышает качество наплавки за счет точной настройки в ходе процесса.

Какие параметры траектории и слоя наплавки можно задавать и как это влияет на качество поверхности?

Можно задавать окружную скорость 5–22 мм/с, линейные скорости перемещений по X и Z 0,05–100 мм/с, режим наплавки (плавящимся электродом в защитном газе или порошковой проволокой), диаграмму колебаний горелки и их параметры. Также реализованы записи координат начала и конца наплавки и настройка траекторий по точке к точке. Эти возможности позволяют точно формировать спиральную наплавку, управлять амплитудой и периодом колебаний, что ведет к равномерной толщине слоя, сниженному числу дефектов, улучшенной прочности поверхности и снижению необходимости последующей механической обработки.