книги из ГПНТБ / Чвертко А.И. Установки и станки для электродуговой сварки и наплавки

ная ширина валика, наплавляемого за один проход прово­ лочным невращающнмся электродом диаметром от 2 до 4 мм, составляет 16 мм, а проволочным вращающимся и ленточным электродами — 35 мм.

Станок четырехпозиционный, проходного типа. На пер­ вой позиции происходит загрузка детали, затем шаговым транспортером изделие подается на позицию нагрева, да­ лее — на позицию наплавки, а на четвертой позиции про­ исходит выгрузка, и деталь по лотку отводится за пределы

станка. Базовыми поверхностями при транспортировке слу­ жат направляющие пазы клиньев или нижние заточки се­ дел и тарелок. Если наплавляемая поверхность не парал­ лельна базовой, то на рабочей позиции деталь наклоняется до горизонтального положения наплавляемой поверхности.

Электродом служит сплошная или порошковая прово­ лока и металлокерамическая лента. Наплавка производит­ ся двумя дугами с вращением или без вращения проволоч­ ного электрода, а также обратно-ступенчатым методом. Установка заготовок на загрузочную позицию станка осу­ ществляется вручную или внутрицеховым транспортом. Дальнейшее перемещение их производится шаговым тран­

120

спортером. Включают станок нажатием кнопки «Пуск», При этом транспортер перемещает одновременно три дета­ ли: наплавленную деталь с рабочей позиции сталкивает в лоток, нагретую деталь подает на рабочую позицию под наплавку, а вновь загруженную деталь — на позицию на­ грева, где к наплавляемой поверхности опускается индук­ тор, осуществляющий нагрев. На рабочей позиции под дей­ ствием механизма зажима детали опускаются скобы уста­ новочного приспособления, несущие формирующие устрой­ ства. При помощи этих скоб осуществляется центровка и зажим заготовки. После этого начинается опускание тра­ версы со сварочными головками, и, в случае необходимости, шток, проходящий сквозь шпиндель стола производит по­ ворот заготовки до горизонтального положения наплав­ ляемой поверхности. Затем шпиндель стола, несущий уста­ новочное приспособление с заготовкой, расфиксируется, включается сварочное напряжение, начинается подача элек­ тродов, вращение шпинделя с заготовкой и подача флюса. Происходит процесс наплавки. Когда деталь совершит за­ данное число оборотов, прекращается вращение шпинделя и подача электродов. После естественного обрыва дуг шпиндель начинает вращаться в противоположном направ­ лении до тех пор, пока не будет зафиксирован механизмом фиксации. Далее поднимается траверса со сварочными го­ ловками, опускается шток шпинделя, а механизм зажима детали освобождает наплавленную деталь. Рабочий цикл окончен. Следующий цикл начинается снова рабочим хо­ дом транспортера.

Вращатель обеспечивает вращение наплавляемой дета­ ли с заданной скоростью и остановку шпинделя после вы­ полнения заданного числа оборотов. Вращение может про­ изводиться как в одном направлении, так и возвратно-по- ступально для обеспечения обратно-ступенчатой наплавки (в 3 или 5 слоев). Переключение вращателя на обычную или обратно-ступенчатую наплавку производится тумбле­ ром на пульте управления.

При обратно-ступенчатой наплавке шпиндель поворачи­ вается на определенный угол, затем возвращается на 1/2 или 2/3 этого угла, далее снова поворачивается и т. д. При возврате на 1/2 прямого хода происходит трехслойная на­ плавка, при возврате на 2/3 хода — пятислойная. Переклю­ чение на трехслойную или пятислойную наплавку произ­ водится осевым перемещением рукоятки переключателя.

121

Глава 3

УСТАНОВКИ И СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ШВОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

ИНАПЛАВКИ СЛОЖНЫХ КРОМОК

ИПОВЕРХНОСТЕЙ

Швы сложной формы в общей трудоемкости электроду­ говой сварки составляют небольшую долю, но эта доля с каждым годом увеличивается.

В ряде случаев конструкция со швами сложной формы является оптимальной по функциональному назначению, прочности, весу, но конструкторы стараются избегать швов сложной формы, заменяя их круговыми и прямолинейными,

вущерб указанным критериям.

Сростом скоростей, нагрузок и других показателей машин

иаппаратов целесообразность применения изделий сложной формы со сложными швами быстро возрастает. Поэтому с каждым годом автоматизация сварки сложных швов и на­ плавки сложных кромок и поверхностей становится все

более актуальной.

К швам сложной формы близки многочисленные круго­ вые и прямолинейные швы в тех случаях, когда фактическое отклонение средней линии стыка от расчетного положения превышает допустимое отклонение оси электрода от линии стыка, составляющее примерно 0,5 диаметра электродной или присадочной проволоки. В этих случаях круговые и прямолинейные швы могут рассматриваться как швы слож­ ной формы.

Для автоматизации перемещения электрода по сложной (некруговой и непрямолинейной) траектории применяют копировально-следящие механизмы и системы; системы программного управления; комбинированные системы.

Тип системы автоматизации перемещения электрода по сложной траектории является одним из важнейших факто­ ров, влияющих на конструкцию и компоновку сварочной (наплавочной) установки или станка.

123

УСТАНОВКИ II СТАНКИ ДЛЯ СВАРКИ ШВОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ И НАПЛАВКИ СЛОЖНЫХ КРОМОК И ПОВЕРХНОСТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОЙИРОВАЛЬНО-СЛЕДЯЩИХ МЕХАНИЗМОВ И СИСТЕМ

В обрабатывающей промышленности, в частности при обработке металлов резанием, широко применяются раз­ личные копировально-следящие механизмы прямого дейст­ вия и копировально-следящие системы непрямого действия [7]. Многие из этих систем могут быть использованы для автоматизации перемещения электрода по сложной траекто­ рии. Однако, учитывая специфику сварочного производства, технологию и технику электродуговой сварки, было созда­ но значительное количество копировально-следящих меха­ низмов и систем, разработанных специально для электрбдуговой сварки и наплавки и не имеющих прототипов в дру­ гих отраслях промышленности.

Наиболее простые копировально-следящие механизмы (прямого действия) применяются при сварке круговых, пря­ молинейных и спиральных швов в тех случаях, когда от­ клонение линии стыка свариваемых элементов от расчет­ ного положения превышает допуск на смещение оси электро­ да от средней линии стыка. Установки и станки с механиз­ мами этого типа отличаются тем, что сварочная головка*или ее часть (например мундштук) имеет одну-две степени сво­ боды, обеспечивающие перемещение конца электрода под действием копировально-следящего механизма в одном или двух направлениях. Для этого подвижная часть свароч­ ной головки кинематически связана с копирующим элемен­ том копировально-следящего механизма, ролик-щуп ко­ торого (или несколько роликов-щупов) копирует разделку стыка или другой элемент изделия, находящийся на опре­ деленном расстоянии от линии стыка, от наплавляемой кромки или поверхности.

Направление электрода по заданной траектории с по­ мощью шаблона копира возможно лишь тогда, когда от­ клонение средней линии стыка в различных экземплярах изделия данного типоразмера не превышает допуск на от­ клонение оси электрода от средней линии стыка с учетом того, что при сварке плавящимся электродом расчетное по­ ложение оси электрода не совпадает с фактическим вследст­ вие изгиба электродной проволоки и износа направляющих элементов мундштука или сварочной горелки.

124

На рис. 87 представлен копировально-следящий механизм Р-875-1 Іа [27]. Этот механизм предназначен для ведения по стыку мундштуков сварочных автоматов тяжелого типа. Механизм смонтирован на трубчатом кронштейне, в нижней

Рис. 87. Схема копировально-следящего механизма:

/ — к р о н ш т е й н ; 2 — п р у ж и н а ; 3 — к о н е ч н ы й в ы к л ю ч а ­ т е л ь ; 4 — к о п и р у ю щ и й р о л и к .

'части которого закреплены шарнирно два рычага с роликамищупами. Ролики идут впереди мундштука по разделке и ве­ дут мундштук по линии стыка. Погрешность бт направле­ ния мундштука по стыку, связанная с тем, что копирование производится впереди точки сварки, определяется ориен­ тировочно соотношением

где Дг/о — отклонение стыка от расчетного положения по горизонтали на заданном расстоянии /0, мм\ Іх — расстоя­

125

ние между точкой сварки и средней точкой между двумя ро­ ликами, мм. Например, при отклонении стыка 2 мм на 1000 мм длины шва и Іх = 250 мм ошибка копирования, определенная из соотношения (15), равна 0,5 мм. Наличие двух роликов, имеющих независимый прижим к изделию, обеспечивает надежное ведение электрода по стыку даже при наличии сборочных прихваток. Для этого расстояние между центрами роликов должно быть больше длины прихватки. Если один из роликов идет по прихватке и выходит из раз­ делки, мундштук направляется вторым роликом. В рассмат­ риваемом механизме левый ролик выполняет одновременно функцию датчика расстояния между мундштуком и поверх­ ностью изделия. При изменении этого расстояния сраба­ тывает один из двух конечных выключателей, и подается команда на включение привода вертикального перемещения сварочной головки в таком направлении, чтобы восстано­ вить заданное расстояние от мундштука до изделия.

Иногда для увеличения надежности ведения по стыку применяют три копирующих ролика. При переходе одного ролика через прихватку два других остаются в разделке.

Аналогичная система двух или трех копирующих роли­ ков может быть применена и в случае непрямого копирова­ ния с помощью копировально-следящей системы. При этом смещение роликов по горизонтали приводит к срабатыва­ нию конечных выключателей или другого чувствительного элемента, в результате чего подается команда на перемеще­ ние мундштука поперек шва в таком направлении, чтобы ось его снова возвратилась к стыку. При непрямом копиро­ вании копирующее устройство с роликами может быть сде­ лано весьма компактным.

Копирующие механизмы прямого действия широко ис­ пользуются при сварке продольных швов различных балок, как прямолинейных (теоретически), так и криволинейных.

Примером может служить установка (рис. 88), создан­ ная на Днепродзержинском вагоностроительном заводе им. газеты «Правда» [23]. Установка предназначена для дуговой сварки криволинейных швов продольных балок гру­ зовых вагонов. Состоит она из сварочного аппарата с тележ­ кой для его перемещения вдоль балки и стенда для укладки свариваемого изделия. На тележке расположены выдвиж­ ная штанга с кронштейном, привод продольного перемеще­ ния и копирующий механизм с копирным роликом. Копириый ролик прижимается с помощью груза к полке сваривае­

126

мой балки. Величина выдвижения штанги (ход копирного ролика) — 245 мм. Точка копирования лежит в плоскости, проходящей через точку сварки перпендикулярно направ­ лению продольного перемещения тележки. Рабочая ско­ рость регулируется сменными шестернями в пределах 40— 100 м/ч. Переключение на маршевую скорость (200 м/ч) осу­ ществляется кулачковой муфтой. Сварка производится двух-

Рис. 88. Схема установки для двухдуговой сварки криволинейных швов продольных балок грузовых вагонов:

/ — р а м а т е л е ж к и ; 2 — п р и в о д п р о д о л ь н о г о п е р е м е щ е н и я ; 3 — х о д о в ы е к о л е с а ; 4 — в ы д в и ж н а я ш т а н г а ; 5 — к р о н ш т е й н ; 6 — г р у з ы к о п и р у ю щ е г о м е х а н и з м а ; 7 — к о п н р н ы й р о л и к ; 8 — с в а р о ч н а я г о л о в к а ; 9 — с в а р и в а е ­ м ое и з д е л и е ; 10 — с т а н и н а .

дуговым аппаратом типа А639, закрепленным на крон­ штейне.

ВГДР [45] создана установка (рис. 89), в которой для направления электрода по стыку применены механизмы пря­ мого копирования вертикальных поверхностей полок и го­ ризонтальных поверхностей балок.

Наибольшие размеры свариваемых изделий, мм: длина 5200, ширина 850, высота 330.

Врассмотренных установках применены копировальноследящие механизмы в сочетании с независимым приводом, сварочного движения. При этом скорость сварки ѵсв, из­ меренная по касательной к траектории сварочного движе­ ния, определяется из соотношения

127'

где vx — скорость перемещения сварочного автомата вдоль изделия; а — угол между касательной к траектории сва­ рочного движения и направлением вектора скорости ѵх.

Угол

где Ѵу — скорость перемещения конца электрода по перпен­ дикуляру к вектору скорости ѵх, обеспечиваемая копиро- вально-следящим механизмом.

С увеличением угла а скорость сварки возрастает и, при прочих равных условиях, погонная энергия, расходуе-

Рис. 89. Схема установки с копировально-следящим механизмом для сварки продольных швов криволинейных балок.

мая на нагрев и расплавление металла шва и электрода, па­ дает, что приводит к уменьшению сечения переплавленного

Системы, в которых это условие обеспечивается с той или иной степенью приближения, называются копировальноследящими системами с зависимым задающим движением.

128

Второй способ поддержания постоянной скорости сваркиі копирующий ролик является приводным, причем отсут­ ствует проскальзывание между этим роликом и копируемой поверхностью, например благодаря наличию устройства,

Рис. 90. Станок для сварки канистр:

/ — п р и в о д н а я б а б к а ( в р а щ а т е л ь ) ; 2 —- к о п и р у ю щ и й м е х а н и з м ; 3 — с в а ­ р о ч н а я г о л о в к а ; 4 — к о н д у к т о р ; 5 — н е п р и в о д н а я б а б к а .

намагничивающего ролик (при стальном шаблоне), или дополнительной кинематической пары (зубчатой, цепной, цевочной), в которой одно звено закреплено на оси копи­ рующего ролика и имеет делительный диаметр, равный ди­ аметру копирующего ролика, а второе имеет делительную линию, совпадающую с профилем шаблона. При использова-