- •Конспект лекций по курсу Системы автоматического управления процессами сварки
- •Список сокращений
- •Введение
- •1. Основы электротехники и электроники
- •1.1. Электрический ток. Законы и общие понятия
- •1.1.1. Сила тока
- •1.1.2. Эдс и напряжение
- •1.1.3. Закон Ома
- •1.1.4. Электрическая работа. Мощность. Закон Джоуля-Ленца
- •1.1.5. Защита проводов их от перегрузок
- •1.2. Электромагнетизм
- •1.2.1. Магнитное поле
- •1.2.2. Магнитная индукция. Характеристики магнитного поля
- •1.2.3. Перемагничивание и коэрцитивная сила
- •1.2.4. Закон электромагнитной индукции
- •1.2.5. Индуктивность катушки
- •1.2.6. Эдс самоиндукции
- •1.3. Основные понятия переменного тока
- •2 Конструктивные элементы, используемые при производстве сварочного оборудования
- •2.1 Сварочные трансформаторы
- •2.1.1 Трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием
- •С нормальным рассеянием
- •2.1.2 Трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием
- •2.1.3 Конструкции трансформаторов для сварочных выпрямителей
- •Импульсные трансформаторы для инверторных источников
- •2.1.4 Регулирование силы сварочного тока
- •2.2 Дроссели. Использование дросселей в сварочном производстве. Регулирование сварочного тока с помощью дросселей
- •Трансформатор в составе с индуктивностью и емкостью
- •2.3 Вентили (диоды). Использование диодов в сварочном производстве
- •Схемы выпрямления
- •2.4 Тиристоры. Использование тиристоров в сварочном производстве
- •Свойства тиристора в закрытом состоянии
- •Принцип отпирания с помощью управляющего электрода
- •2.5 Транзисторы. Использование транзисторов в сварочном производстве
- •3. Источник питания для дуговой сварки
- •3.1 Источники для ручной сварки покрытыми электродами
- •3.2 Источники для механизированной сварки плавящимся электродом в защитном газе
- •3.3 Источники для механизированной сварки под флюсом
- •3.4 Обозначения, классификация источников и предъявляемые к ним требования
- •4.6 Циклоконверторный трансформатор
- •3.5 Трансформаторы с фазовым управлением. Принципиальная схема и регулирование режима в тиристорном трансформаторе
- •3.7 Принцип действия и режимы инверторного источника
- •3.7.1 Транзисторный инверторный источник
- •4. Датчики. Использование датчиков в сварочном производстве
- •4.1 Датчики. Принцип работы датчиков
- •4.1.1 Датчики температуры
- •4.1.2 Датчики давления
- •4.1.3 Датчики расхода и скорости
- •4.1.5 Газовые датчики
- •4.1.6 Датчики магнитного поля
- •4.1.7 Оптические датчики
- •3.1.8 Датчики положения
- •4.1.9 Датчики ик-излучения
- •4.2 Применение датчиков в сварочном производстве
- •4.2.2 Способы контроля величины проплавления с обратной стороны свариваемого изделия
- •4.2.3 Следящие системы с копирными датчиками прямого и непрямого действия
- •4.2.4 Системы непрямого действия с бесконтактными датчиками
- •4.2.4.1 Следящие системы с электромагнитными датчиками.
- •4.2.4.2 Использование сварочной дуги в качестве бесконтактного датчика
- •4.2.4.3 Системы с дуговыми сенсорами
- •4.2.4.4 Следящие системы с оптико-электронными датчиками
- •5. Общая характеристика систем регулирования и управления объектами сварки
- •5.1 Объект управления и регулирования
- •5.2 Основные типы систем автоматического регулирования и управления
- •5.2.1. Системы автоматики
- •5.2.2. Системы автоматического регулирования
- •5.2.3. Непрерывное, релейное и импульсное регулирование
- •5.2.4. Системы связного и несвязного регулирования
- •X1(t), x2(t) — регулируемые величины; y1(t), y2(t) — регулирующие воздействия; г1(t), г2(t) — сигналы обратной связи; Iд(t), Uд(t) — ток и напряжение дуги;
- •5.2.5. Системы управления с математической моделью
- •5.2.6. Микропроцессорные системы автоматического управления
- •5 Управление процессами и оборудованием при дуговой сварке
- •5.1 Структура сварочного контура и возмущающие воздействия
- •5.2. Электрические характеристики сварочного контура
- •5.3 Динамические свойства источника
- •5.4 Начальное зажигание дуги
- •5.5 Принципиальная устойчивость системы «источник—дуга»
- •5.6 Устойчивость при сварке с короткими замыканиями
- •5.7 Стабильность параметров режима сварки
- •5.8 Автоматическое регулирование параметров режима сварки
- •5.9 Управление переносом электродного металла
- •5.10 Управление формированием сварного шва
- •5.11 Системы управления сварочными источниками
- •5.12 Процесс stt (Surface Tension Technology) сварки
- •5.13 Процесс смт (Cold Metal Transfer) сварки
- •5.14 Технология высокопроизводительной сварки (high-speed)
- •5.15 Трансформатор с импульсным стабилизатором
- •5.16 Технологическая характеристика и особенности управления сварочными источниками питания неплавящимися электродами
- •Iпp, Io6p — ток импульсов прямой и обратной полярности; tnp, to6p — время импульса прямой и обратной полярности
- •Автоматизация и механизация tig (Tungsten Inert Gas) сварки
- •6 Системы управления контактной сваркой
- •6.1 Машины для контактной сварки
- •6.2 Особенности протекания процессов при точечной и шовной сварке
- •6.3 Типы и основные компоненты систем программного управления
- •6.4 Разновидности систем программного управления
- •6.5 Системы автоматического регулирования электрических параметров режима сварки
- •6.6 Разновидности способов и особенности протекания процессов стыковой сварки
- •6.7 Автоматическое управление предварительным подогревом при стыковой сварке
- •6.8 Системы программного управления процессом оплавления при стыковой сварке
- •Раздел 2 Основы механизации и автоматизации сварочного производства
- •1. Основные пути автоматизации производственных процессов их назначение и преимущества
- •1.1. Понятия и определения, используемые в производственных процессах
- •1.2. Типы и виды производства
- •2. Мероприятия направленные на повышение производительности труда и эффективности производства
- •3. Проектирование сварных конструкций
- •3.1 Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства.
- •3.2 Рациональное проектирование и технологичность сварных конструкций
- •4. Классификация сварных конструкций.
- •4.1 Балки и колонны
- •4.2 Балочные конструкции
- •4.3 Решетчатые конструкции
- •4.4 Оболочковые конструкции
- •4.5 Корпусные транспортные конструкции
- •4.6 Детали машин и приборов
- •5. Механизмы и приспособления используемые при сварке
- •5.1 Основные технологические требования, предъявляемые к сборочно-сварочной оснастке
- •5.2 Деформации в сварных металлоконструкциях и способы их устранения
- •5.3. Транспортирующие механизмы
- •5.4 Заготовительные операции
- •6. Силовые механизмы сборочно-сварочных приспособлений
- •6.1 Механические зажимы
- •Зажимные патроны
- •6.2. Электромеханические зажимные устройства
- •6.3. Пневматические устройства
- •6.4. Накладные кондукторы
- •6.5. Магнитные зажимы
- •Сварочные столы
- •5.5. Кантователи, вращатели, манипуляторы и позиционеры
- •Вращатели
- •Роликовые вращатели
- •Двухстоечные вращатели-позиционеры
- •Манипуляторы
- •Манипуляторы-позиционеры
- •Колыбельные вращатели-позиционеры
- •Сварочные колоны
- •Сварочные колонны большой грузоподъемности
- •Технические характеристики сварочных колонн фирмы kistler Gmbh серии 3/rmb hd
- •5.6. Сварочные роботы
- •Сварочные автоматы
- •7. Применение средств автоматизации при изготовлении сварных конструкций
- •7.1 Изготовление сварных балок
- •7.2 Выполнение стыков балок и стержней
- •7.3 Изготовление рамных конструкций
- •7.4 Изготовление решетчатых конструкций
- •7.5 Изготовление конструкций оболочкового типа
- •1, 2, 3,... — Последовательность сборки листов
- •7.6 Сосуды, работающие под давлением
- •7.6.1 Сварка тонкостенных сосудов
- •7.6.2 Сварка сосудов со средней толщиной стенки
- •7.6.3 Сварка толстостенных сосудов
- •7.6.4 Сварка многослойных сосудов
- •7.7 Изготовление сварных труб
- •7.7.1 Изготовление прямошовных сварных труб
- •Высокочастотная сварка труб
- •7.7.2 Изготовление сварных труб со спиральным швом
- •7.8 Сварка стыков труб
- •7.8.1 Сварка поворотных стыков труб
- •7.8.2 Сварка неповоротных стыков труб
- •Оборудование для сварки труб и приварки отводов, фланцев/трубные вращатели (кнр)
- •Заключение
- •Приложение а Схемы зажимных механизмов
- •Приложение б Допустимые усилий р (кгс), создаваемые винтовыми зажимами
- •Приложение в
- •Список использованных источников
Iпp, Io6p — ток импульсов прямой и обратной полярности; tnp, to6p — время импульса прямой и обратной полярности
Рисунок 5.34 – Структурная схема (а) и осциллограмма (б) источника разнополярных импульсов
Автоматизация и механизация tig (Tungsten Inert Gas) сварки
При механизации или автоматизации процесса TIG используется не пруток а проволока и механизм ее подачи.
Рисунок 5.35 – Вид горелки с приспособлением для автоматической подачи присадочной проволоки
Механизация процесса сварки – возможна с применением такого типа сварочных горелок и механизма подачи сварочной проволоки с катушки. Это дает значительное увеличение производительности при сварке протяженных швов TIG – так как нет необходимости прерывать процесс для замены электродной проволоки, свободна левая рука сварщика.
6 Системы управления контактной сваркой
6.1 Машины для контактной сварки
Целесообразно выделить два больших класса машин: общего назначения и специальные.
Машины общего назначения предназначены для сварки деталей широкой номенклатуры. На однотипных машинах можно проводить сварку деталей, различных по конструкции, марке и толщине металла.
Специальные машины предназначены, как правило, для сварки определенных узлов, конкретных изделий, например машины для сварки арматуры железобетонных конструкций, цепесварочные машины, многоэлектродные машины для сварки правой боковой стенки бункера комбайна, полуавтоматы для рельефной сварки корпусов полупроводниковых приборов и т.д. В общем объеме производства контактных машин доля специальных машин постоянно повышается и в стоимостном выражении в настоящее время составляет 70 %. Эта тенденция, очевидно, сохранится и в будущем, поскольку специальные машины значительно производительны.
Тем не менее роль машин общего назначения весьма высока. Их выпуск в количественном отношении более чем на порядок превышает выпуск специальных машин.
Классификация машин общего назначения приведена в ГОСТ 297—80 «Машины контактные. Общие технические условия»:
по виду получаемых при сварке соединений — точечные, шовные, рельефные, стыковые;
конструктивному исполнению — стационарные радиального типа, стационарные прессового типа, подвесные со встроенным трансформатором, подвесные с отдельным трансформатором;
типу источника сварочного тока — переменного тока, низкочастотные, постоянного тока, конденсаторные;
типу усилия сжатия — с постоянным усилием, с переменным усилием;
нормируемым техническим требованиям — группа А (с повышенной стабильностью параметров), группа Б (с нормальной стабильностью параметров).
Приведенная классификация требует пояснения в отношении подразделения машин общего назначения на группы А и Б, которое в стандарт введено впервые. По условиям производства к целому ряду сварных конструкций предъявляют повышенные требования по стабильности качества сварных соединений. Эти требования можно реализовать на контактных машинах, основные параметры которых имеют меньший диапазон колебаний, зависящих от допустимых колебаний напряжения питающей электрической сети, давления воздуха в пневматической сети, допустимого колебания температуры окружающего воздуха, от загрузки машины и других условий. В ГОСТ 297—80 конкретно указаны все технические требования, которым должны отвечать машины групп А и Б.
Специальные машины можно классифицировать следующим образом:
по виду свариваемых изделий — многоэлектродные для сварки арматуры железобетонных конструкций, для сварки сеток, цепесварочные, многоэлектродные для сварки листовых конструкций, шовные для сварки топливных баков, рельефные для герметизации корпусов полупроводниковых приборов и т.д.;
степени механизации и автоматизации — машины, полуавтоматы, автоматы, комплексы, сборочно-сварочные линии, в том числе линии, оснащенные роботами.
