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

были связаны соотношением

Ѵѵ? + ѵ\ = ÜKOHT= COnst,

т. e. чтобы горизонтальная скорость зависела от верти­ кальной (система с зависимой задающей скоростью) или чтобы обе скорости ѵг и ѵв были взаимозависимыми (двух-

6, — п р и в о д п о д ъ е м а ; 7 — ф л ю с о а п п а р а т ; 8 — с у п п о р т п о д ъ е м а с в а р о ч н о й г о л о в к и ; 9 — м е х а н и з м п о д ъ е м а с у п п о р т а с в а р о ч н о й г о л о в к и ; 10 — м е х а н и з м и з м е н е н и я у г л а н а к л о н а э л е к т р о д а ; // — к о п н р н ы й п а л е ц ; 12 — с в а р о ч ­ н а я г о л о в к а ; 13 — н а п р а в л я ю щ и е и з м е н е н и я у г л а н а к л о н а с в а р о ч н о й г о л о в ­ к и ; 14 — с т а н и н а .

координатная следящая система). Такие системы значи­ тельно сложнее и дороже систем, рассмотренных до сих пор.

Преимуществами систем копирования непрямого дей­ ствия являются малое давление на копир, возможность ав­ томатического управления скоростями копирования и бо­ лее широкие технологические возможности.

Простейшие системы непрямого копирования так же, как и системы прямого копирования (рис. 94, а, б, в), не обеспе­ чивают постоянной скорости копирования. В различных си-

140

стемахв зависимости от принципа их работы колебания ско­ рости копирования составляют ± 3 0 —40%. Однако эту ско­ рость можно поддерживать близкой к постоянной, и сделать систему пригодной для наплавки. Примером может служить система, примененная в копировально-наплавочной установ­ ке, схема которой представлена на рис. 96, а.

Копирующее устройство системы содержит микропере­ ключатель, штырь которого отпускается при отходе копирного пальца (щупа) от копира и нажимается при их сопри­ косновении. В первом случае происходит го­ Ѵ и т .Н ф Ш

ной подачи устанавливается тумблером на пульте управле­ ния.в зависимости от того, какая сторона ручья наплав­ ляется. При постоянных скоростях горизонтальной и вер­ тикальной подач скорость копирования определяется по формуле [10]

—£-sin а 4* cos а

Ѵв

Каждый из приводов (горизонтального и вертикального перемещения) имеет потри различных скорости. Изменение скорости копирования в зависимости от угла а подъема про­ филя показано на рис. 97. Обеспечить с некоторым прибли­ жением заданный закон изменения скорости копирования в зависимости от угла а подъема профиля можно путем переключения скоростей ѵг и ѵв в заранее выбранных точках.

141

Режим копирования выбирается с помощью штекерной панели (рис. 96, б), а переключение скоростей копирования при наплавке производится упором, установленным на суп­ порте вертикального перемещения. Упор воздействует на переставные микропереключатели КВ1, КВ2 и /003. Каждый

профиль может быть наплавлен не более чем на четырех раз­ личных скоростях (включая исходную). Одновременно с переключением скоростей подается команда на наклон оси электрода вокруг точки наплавки на 15° относительно предыдущего положения. Направление наклона электрода устанавливается тем же тумблером, что и направление гори­ зонтальной подачи.

142

На суппорте вертикального перемещения установлена рейка, вращающая зубчатое колесо движка потенциометра, который управляет числом оборотов электродвигателя при­ вода вращения валка. При увеличении диаметра изделия в точке наплавки вертикальный суппорт движется вверх, и

е м а я т р а в е р с а ; 2 — п р и в о д н а я б а б к а ; 3 — с т а н и н а ; 4 — н а п л а в о ч н а я г о л о в к а ; 5 — н е п р н в о д н а я б а б к а .

движок потенциометра устанавливается в новое положение, обеспечивая уменьшение числа оборотов двигателя враща­ теля и постоянную скорость наплавки.

Установка, оснащенная этой системой, сложнее системы - прямого механического копирования, однако проще других систем, обеспечивающих постоянную скорость копирования

143.

или ее изменение по заданному закону. Преимуществом си­ стемы является автоматизация наклона электрода вокруг точки наплавки и постоянная скорость наплавки [10].

Станки для наплавки калибров валков пильгерстанов объединены в специальную группу. Форма калибра валка определяется размером калибра и конструкцией прокатного ■стана. Типовая форма рабочей поверхности валка пильгерстана приведена на рис. 98, б. Осевое сечение калибра пред-

ставляет собой дугу окружности, переходящую на выпусках (т. е. у наружной цилиндрической поверхности валка) в прямые. На дуге в 80—100° это сечение постоянное (полиру­ ющая часть калибра). На рис. 98 часть контура попереч­

компоновочные схемы, одинаковые наплавочные аппараты и схемы управления [30]. Отличаются они только размерами наплавляемых валков (табл. 4).

Валок крепится в поводках передней и задней бабок стан­ ка (рис. 98, а). Вращение валка осуществляется от привода с асинхронным трехфазным электродвигателем, что обеспе­ чивает равномерное вращение валка при наплавке, несмотря

Ж

на его большую несбалансированную массу. Скорость вра­ щения шпинделя настраивается сменными шестернями. Подогрев наплавляемого валка производится индуктором.

Наплавляемый участок поверхности калибра должен находиться в нижнем (горизонтальном) положении. Для этой цели предусмотрен наклон траверсы с валком. С целью уменьшения количества взаимозависимых перемещений при наплавке ось поворота траверсы должна проходить через центр дуги профиля калибра валка в осевом сечении. Для совмещения оси поворота траверсы и центра дуги профиля калибра имеются приводы и суппорты вертикального пере­ мещения валка и перемещения валка вдоль его оси. Управ­ ление всеми механизмами станка при наладке осуществля­ ется вручную с пульта управления, а при наплавке — авто­ матически по заданной программе.

Программа перемещений и включений механизмов и ап­ паратов в течение одного оборота валка задается сменным комплектом кулачков, устанавливаемым на свободной части шпинделя передней бабки. Кулачки вращаются синхронно с наплавляемым валком. На каждый размер калибра имеется свой комплект кулачков. Каждый из кулачков управляет соответствующим электродвигателем, воздействуя на опре­ деленный микропереключатель в течение заданной доли оборота наплавляемого валка. Для надежного зажигания дуги (в начале каждого оборота валка) имеется осциллятор, включаемый на период возбуждения дуги.

Для предупреждения попадания тока высокого напря­ жения и частоты на обмотки электродвигателя наплавоч­ ного аппарата предусмотрена надежная изоляция. Кроме того, во время включения осциллятора специальной бло­ кировкой отключается вольтметр. Сварочный генератор имеет электрическую защиту в виде дросселя, последователь­ но включенного в сварочную цепь, и конденсатора, вклю­ ченного параллельно дуге.

Однокоординатные механизмы прямого копирования просты и надежны в работе, но весьма громоздки, особенно при использовании тяжелых сварочных автоматов и голо­ вок. Кроме того, далеко не во всех случаях может быть осу­ ществлено непосредственное копирование. Поэтому в СССР

и за рубежом ведутся интенсивные работы по созданию прос­ тых и надежных однокоординатных систем непрямого ко­ пирования с различными видами контактных и бескон­ тактных датчиков.

Простейшим примером однокоординатной системы не­ прямого копирования с контактным (электромеханическим) датчиком может служить система [40], разработанная приме­ нительно к задаче направления электрода по стыку при на­ ложении первого внутреннего шва при сварке спирально­ шовных труб (рис. 99).

Смещение линии стыка относительно неподвижных сва­ рочных головок в этом случае вызвано одновременньм дей­ ствием следующих факторов: ребровой кривизной (серпо-

Рис. 99. Схема однокоординатной копировально-следящей системы непрямого действия с потенциометрическим датчиком:

видностью) полосы, из которой формуется труба; переменной шириной ленты В ; непостоянством фактического угла фор­ мовки а, который регулируют в зависимости от параметров ленты; нежесткостью механизмов трубосварочного стана.

Эта система работает следующим образом. Д атчи к^, расположенный на формовочном инструменте, своим роли­ ком упирается в правую кромку полосы под действием пру­ жины. Шток этого датчика связан с движком проволочного переменного резистора. Таким образом, напряжение, сни­ маемое с этого резистора, пропорционально смещению пра­ вой кромки полосы. В привод корректора сварочной головки встроен резистор, служащий датчиком обратной связи Д.г. Резисторы датчиков Д х и Д %соединены в мостовую схему постоянного тока. Когда напряжения, снимаемые с этих ре­ зисторов, не равны, возникает сигнал рассогласования, ко­

146

торый вызывает включение двигателя корректора и движе­ ние корректора в направлении уменьшения рассогласова­ ния. При отсутствии сигнала рассогласования ось мунд­ штука сварочной головки располагается над линией стыка.

Однако далеко не всегда возможен механический кон­ такт между щупом датчика и одной из свариваемых кромок или разделкой кромок. В этих случаях применяют бескон­ тактные датчики линии стыка, среди которых практическое применение нашли фотоэлектрические и электромагнитные (индуктивные и индукционные) [21].

Фотоэлектрические датчики позволяют получить инфор­ мацию о положений линии стыка или специальной опорной линии, нанесенной на поверхность изделия на постоянном расстоянии (измеряемом в направлении слежения) от одной из кромок стыка, путем сравнения отражательной способ­ ности поверхности металла и линии стыка или опорной линии.

Разработаны фотоэлектрические системы амплитудного, фазового и импульсно-фазового типа. Система амплитудного типа основана на применении двух фоточувствительных эле­ ментов, расположенных так, что линия, проходящая через их центры, перпендикулярна проекции опорной линии на плоскость, в которой лежат их светочувствительные по­ верхности. Сигнал рассогласования пропорционален раз­ ности освещенностей фотоэлементов. Равновесие системы наступает при одинаковой их освещенности. Такая система наиболее проста, но дает невысокую точность и чувствитель­ на к колебаниям яркости и к другим помехам [40].

Более совершенна фазовая система [40]. Датчик этой системы содержит один фотоэлемент (фоторезистор), а све­ товой поток, падающий на фоточувствительный слой, мо­ дулируется механическим путем с помощью вибратора, перемещающего щелевую диафрагму перпендикулярно опорной линии. Выходной сигнал этой системы пропорцио­ нален косинусу угла сдвига фаз между напряжением, сни­ маемым с фоторезистора, и опорным напряжением, крторым питается фазочувствительный вольтметр и вибратор, при­ водящий в движение диафрагму.

Системы автоматического направления электрода по сты­ ку У408 (рис. 100) и 061307 предназначены для сварки швов большой протяженности, например труб со спиральным и прямым швами. Системы обеспечивают слежение за опор­ ной линией, наносимой режущим инструментом на поверх­

ности трубной заготовки на постоянном расстоянии от соот­ ветствующей кромки стыка. Фотоэлектрический датчик и блок управления вырабатывают сигнал, полярность и ам­ плитуда которого зависят от положения оси датчика от­ носительно опорной линии в пределах поля видимости. Сиг­ нал с блока управления поступает на обмотку управления ЭМУ, питающего приводной двигатель корректора, который

Рис. 100. Система автоматического направления электрода по стыку типа У408:

а — б л о к и с и с т е м ы , у с т а н а в л и в а е м ы е н а п у л ь т е у п р а в л е н и я ; 6 — у з л ы с и с т е м ы , у с т а н а в л и в а е м ы е н а с в а р о ч н о м а п п а р а т е ; / — б л о к п и т а н и я ; 2 — б л о к и н д и к а ц и и : 3 — б л о к у п р а в л е н и я ; 4 — д а т ч и к ; 6 — о с в е т и т е л ь .

перемещает мундштуки сварочной головки поперек шва, совмещая их оси с линией стыка.

Поле видимости датчика ± 3 мм\ точность автоматиче­ ского направления электрода по стыку ±1 мм, Система 061307 отличается от системы У408 наличием привода дис­ танционной настройки базового расстояния (от опорной линии до линии стыка в направлении корректировочного движения), а также тем, что блок управления в системе 061307 выполнен в виде приставки к типовому пульту управления установкой для внутренней сварки труб.

Весьма совершенной является фазоимпульсная система [4, 21]. Луч света с помощью развертывающего устройства, например вращающегося диска с отверстием, вращается синхронно и синфазно с частотой питающей сети. Когда луч

148

света пересекает опорную линию, с фотоэлемента датчика снимаются импульсы, фаза которых зависит от положения опорной линии относительно центра световой развертки (рис. 101). Эти импульсы используются для запуска тиратронной или другой схемы, обеспечивающей прохождение тока на каждой полуволне опорного напряжения (напря­ жения питающей сети) только после прохождения запуска­ ющего импульса. Алгебраическая сумма напряжений на

Рис. 101. Управляющий сигнал в фазо-импульсной си­ стеме:

а — р а з л и ч н ы е п о л о ж е н и я с в е т о в о й р а з в е р т к и о т н о с и т е л ь н о о п о р н о й л и н и и ; б — о т н о с и т е л ь н о е п о л о ж е н и е ( п о ф а з е ) с и г н а ­ л а . у п р а в л я ю щ е г о с в е т о в о й р а з в е р т к о й , и и м п у л ь с о в о т ф о т о ­ д а т ч и к а ; в — р е з у л ь т и р у ю щ е е н а п р я ж е н и е .

выходе такой схемы равна нулю только тогда, когда запу­ скающие импульсы проходят через 180 электрических гра­ дусов и совпадают с максимумами абсолютной величины опорного напряжения (рис. 101, в). В остальных случаях алгебраическая сумма напряжений пропорциональна вели­ чине смещения опорной линии с центра световой развертки, причем знак этой суммы определяет направление смещения.

Положительным качеством фазоимпульсной схемы яв­ ляется то, что сигнал рассогласования зависит практически только от величины смещения опорной линии с центра све­ товой развертки. Развертка может осуществляться нетолько с помощью вращающегося диска, но и с помощью симметрич­ ного вибратора.

Фазоимпульсный принцип получения сигнала рассогла­ сования весьма совершенный, . точный и может быть

149