
- •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
Сварочные столы
Для закрепления деталей под сварку используют сварочные столы. Решением фирмы Foerster для крупно и мелко-серийного производства сборных конструкций было изготовление столов из серого чугуна из наборных пластин.
Рисунок 63 – Сварочный стол Foerster из серого чугуна 3×1.5×0,81 м
Преимуществом столов из наборных пластин является:
- легкость, т.к. стол состоит из наборных пластин (максимально допустимая нагрузка на рейку из серого чугуна 1,5 тонны)
- часть пластин может быть удалена со стола и переустановлена за его пределами, что позволит увеличить рабочую площадь
- на всю поверхность стола нанесена система координат X/Y, что способствует более точному позиционированию деталей
- точность позиционирования пластин 0,05 мм
- изменение высоты подъема стола делает его еще более удобным в эксплуатации
Для прижатия свариваемых деталей стол имеет Т-образный паз. Прижимная оснастка в Т-образном исполнении имеет две степени свободы, что дает возможность перемещения по всей ширине стола. Возможность установки нескольких креплений в один непрерывный паз, что позволяет закрепить крепления в одной плоскости.
Особенности данного решения:
1. Стойкость профиля к прилипанию брызг расплавленного металла, образующегося в процессе сварки
2. Сварочные столы могут быть соединены между собой
3. Не большая масса столов и зажимов особенно полезна для подъема (рисунок 64, б), вращения (рисунок 64, в) и наклона (рисунок 64, а). По аналогии с наклонными поворотными столами.
4. Раму сборочно-сварочного стола возможно установить на наклонно-поворотный (рисунок 64, а) либо в двухстоячный вращатель (рисунок 64, в), что позволяет значительно облегчить сборку и сварку в труднодоступных местах.
|
|
а |
б |
|
|
в |
Рисунок 64 – Варианты исполнения сварочных столов
5.5. Кантователи, вращатели, манипуляторы и позиционеры
Среди средств автоматизации сварочных процессов, выполняемых электродуговой сваркой, широкое применение нашла технологическая оснастка, в которую входят кантователи, вращатели, манипуляторы и позиционеры.
Выбор типа кантователя определяется заданной программой выпуска изделия, его конструктивными элементами (конфигурацией, габаритными размерами, массой), способами сварки и предъявляемыми к сварному узлу техническими требованиями.
Кантователи — стационарные приспособления, позволяющие закреплять свариваемое изделие, поворачивать его и устанавливать в удобное для сварки положение. Служат для ручной и механизированной сварки.
Применяемые в промышленности кантователи можно разделить на четыре типа: с приводными роликами, с торцовыми шайбами, цапковые, роликовые с жесткой кинематической связью.
а б
а – кантователь с гидравлическим приводом предназначен для поворота поддона с изделием из горизонтального положения в наклонное на угол 75 град, б – кантователь с электромеханическим приводом, способен производить кантование под углом 90° груза из вертикального положения в горизонтальное положение и наоборот
Рисунок 65 – Примеры использования кантователей