Автоматизация сварочных процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автоматика и автоматизация сварочных процессов

Введение

сварочный автомат электрод

Большое значение в развитии сварки в машиностроении имела разработка способов автоматической сварки. Современное оборудование для сварки позволяет программировать режимы сварки.

Во второй половине ХХ в. произошел переход от машинно-технической революции к научно-технической, которая характеризуется широким использованием наукоемких технологий. В начале третьего тысячелетия сварка является одним из ведущих технологических процессов.

Автоматической системой (системой автоматического управления, или системой автоматического регулирования) называют совокупность управляемого объекта и управляющего устройства, взаимодействующих между собой в соответствии с законом (алгоритмом) управления. Задаваемое на входе требуемое значение регулируемой величины называется задающим воздействием системы.

Решение задач автоматики следует начинать с детального изучения управляемого объекта или объекта регулирования. Режим работы, состояние объекта характеризуются совокупностью физических показателей (параметров) и определяются текущими внутренними процессами, на характер которых влияют внешние воздействия.

1. Саморегулирование дуги с плавящимся электродом

Особенностью электрических дуг при сварке плавящимся электродом является присущее им свойство самовыравнивания энергетического состояния в условиях возмущающих воздействий. Это явление называется саморегулированием дуги (АРДС). Его использование позволило создать автоматы для дуговой сварки с постоянной скоростью подачи электродной проволоки без применения специальных регуляторов.

На рисунке 1 приведены ВАХ источника питания 1 и статическая характеристика дуги 2, равенство токов и напряжений имеет место в двух точках - А1 и А2.

Рисунок 1 - Внешняя характеристика источника питания (1) и вольтамперная характеристика дуги (2)

Для устойчивого горения дуги вольтамперная характеристика источника питания должна быть более крутопадающей, чем вольтамперная характеристика дуги.

2. Управление скоростью вращения электроприводов

В механизмах подачи электродной проволоки в сварочных полуавтоматах и автоматах и механизмах перемещений автоматов преимущественно применяются электродвигатели постоянного тока. Управлять скоростью двигателя можно тремя способами: изменением подводимого напряжения, потока, сопротивлением цепи якоря. Включение дополнительного сопротивления в цепь якоря приводит к получению падающей механической характеристики привода (с ростом нагрузки на валу скорость вращения двигателя падает), что неприемлемо в сварочных установках.Управление скоростью изменением величины магнитного потока также в сварочных установках практически не применяется, т. к. в этом случае скорость регулируется от номинальной и выше. В автоматах и полуавтоматах электроприводы по своему назначению делятся на два типа (рисунок 2, 3):

- для управления скоростями подачи электродной проволоки и перемещения сварочной каретки и их стабилизации;

- для управления напряжением дуги и его стабилизацией - зависимая подача.

УС - усилитель разности сигналов задания Uз и обратной связи Uос;

РН - регулятор напряжения для регулирования напряжения на якоре двигателя Uя; Д - электродвигатель подачи электродной проволоки; N - число оборотов двигателя; Р - редуктор; Vп - скорость подачи электродной проволоки

Рисунок 2 - Функциональная схема управления приводом независимой подачи электродной проволоки

ИП - источник питания; ДН - датчик напряжения на дуге

Рисунок 3 - Функциональная схема управления приводом зависимой подачи для регулирования и стабилизации напряжения на дуге

Из приведенных функциональных схем видно, что необходимый закон регулирования напряжения на якоре двигателя обеспечивается сигналом обратной связи ОС, снимаемой с входных зажимов якоря (в схеме с независимой подачей) и с дугового промежутка (в схеме с зависимой подачей). Этот сигнал сравнивается с сигналом задания в устройстве сравнения, а полученная разность через усилитель УС управляет регулятором напряжения РН на якоре двигателя Д.

Устройство сравнения в практических схемах представляет собой схему вычитания двух напряжений и часто реализуется на3 резисторах. После сравнения сигналов задания обратной связи требуется усиление разницы сигналов с большим коэффициентом усиления. На практике для этой цели применяются усилители постоянного тока. В более ранних разработках они реализовывались на транзисторах, а в последние годы используются интегральные усилители постоянного тока. Эти усилители, называемые операционными, практически не имеют недостатков, присущих усилителям на дискретных компонентах. Обладая высоким коэффициентом усиления, большим входным сопротивлением и имея два входа (прямой и инвертирующий), они объединяют в себе функции сравнения и усиления сигналов, а также функции коррекции управляющих воздействий. Последнее позволяет простыми средствами формировать требуемые законы регулирования, обеспечивая тем самым необходимые статические и динамические свойства электроприводов.

3.Автоматы с постоянной скоростью подачи электрода

3.1 Общие сведения

При достаточных скоростях плавления электродной проволоки возможна удовлетворительная работа дугового автомата при постоянной скорости подачи электродной проволоки без применения каких-либо автоматических механизмов для регулирования процесса сварки. Оригинальная идея использования подобного автомата, требующего минимального ухода и обслуживания, принадлежит Институту электросварки им. Е.О. Патона. Институт разработал целую серию автоматов для сварки под флюсом токами до 3000 А.

Конструкции автоматов отличаются простотой: трехфазный асинхронный электродвигатель с постоянным числом оборотов через коробку передач приводит во вращение ролик, подающий электродную проволоку. Скорость подачи проволоки изменяется сменой передаточных зубчатых колес. Таким же образом регулируется скорость перемещения по шву у самоходных автоматов и сварочных тракторов.

Автоматы снабжены дополнительными устройствами: для правки электродной проволоки, поворота, наклона и точной установки автомата над швом, указателями и копирами, корректирующими положение конца электрода относительно оси шва. Автоматы с постоянной скоростью подают проволоку все время по направлению к изделию, зажигание дуги производится кратковременным пуском электродвигателя автомата в обратную сторону. После зажигания дуги электродвигатель автомата переключается на подачу электродной проволоки к изделию и вследствие саморегулирования сварочной дуги быстро устанавливается нормальная работа автомата. В конце сварного шва выключается механизм перемещения дуги и автомат, подающий электродную проволоку; сварочный ток не выключается, и дуга продолжает гореть до естественного обрыва вследствие ее удлинения. Таким образом заваривается конечный кратер.

Управляют автоматом обычно через установленный в удобном месте кнопочный пульт управления.

Автоматы с постоянной скоростью подачи электрода наиболее распространены вследствие простоты устройства и надежности в работе.

3.2 Универсальный дуговой автомат АДФГ-630

Универсальный сварочный автомат АДФГ-630 предназначен для автоматической однослойной, многослойной сварки и наплавки электродной проволокой в среде защитных газов, а так же под слоем флюса изделий из малоуглеродистых и низколегированных сталей на постоянном токе.

АДФГ-630 используется при сварке стыковых, угловых и нахлесточных соединений (с разделкой и без разделки кромок), внутри и вне колеи автомата, прямым и наклонным электродом, а так же при сварке угловых соединений «в лодочку». Сварочные швы могут быть прямолинейными и кольцевыми.

Автомат в процессе сварки перемещается непосредственно по свариваемому изделию или рядом с изделием, а так же может передвигаться по уложенной направляющей профильной линейке.

Рисунок 3 - Универсальный дуговой автомат АДФГ-630

Основные преимущества:

- Универсальность, так как на базе одной тележки может производить сварку в среде защитных газов, а так же под слоем флюса, при установке соответствующей комплектации на автомат (под газ или под флюс).

- Плавная регулировка скорости подачи электродной проволоки.

- Плавная регулировка скорости перемещения тележки автомата.

- Дистанционное включение и плавное регулирование сварочного напряжения источника.

- Регулировки положения сварочной головки в различных пространственных положениях.

- Наличие пульта дистанционного управления.

- Наличие тормозного устройства под кассету сварочной проволоки с внутренним диаметром 50 мм.

- Надежность и простота конструкции.

- Малый вес и габаритные размеры.

Таблица 1 - технические характеристики

Заключение

Современный технологический процесс выполняется машинами, где человеку отводится роль оператора, наблюдающего за его ходом и принимающего решения. Для влияния на ход процесса необходимо обеспечивать контроль его параметров и производить необходимые измерения и действия. Зачастую все эти задачи решаются автоматически и оператору выдается только необходимая информация в наиболее удобной форме.

В условиях производства без широкого применения автоматики, теории и техники автоматического регулирования невозможно получить сварные соединения высокого качества. Особое значение автоматизация сварки имеет в атомной, энергетической, судостроительной, химической промышленности, в ракетной технике, где всегда важно получать сварные соединения высокого качества.

Инженер-сварщик должен уметь самостоятельно разрабатывать технические задания на проектирование автоматических устройств, систем управления, в том числе и выполняемых на базе ЭВМ.

В данной работе был выбран сварочный автомат, определены характеристики дуги, последовательность установки заданного режима сварки по току и напряжению дуги, а также, приведена схема автомата и описан принцип его работы.

Список использованных источников

1. Автоматизация сварочных процессов: учеб.пособие. -СПб.: ВТУЗ-ЛМЗ, 2006. - 101 с.

2 Львов, Н.С. Автоматика и автоматизация сварочныхпроцессов / Н.С. Львов, Э.А. Гладков. - М.: Машиностроение,1982. - 302 с.

3 Автоматизация сварочных процессов / под ред. В.К. Лебедева, В.П. Черныша. - Киев: В. школа, 1986. - 296 с.

4 Гладков, Э.А. Автоматическое регулирование сварочныхпроцессов / Э.А. Гладков, И.И. Заруба, Ю.Н. Ланкин. - М.: Наука, 1981.

5Интертехприбор // INTERTEHNO.RU: ежедн. интернет-изд. 2009. URL: http://www.intertehno.ru/articles/c4/33/ (дата обращения: 29.01.2014).

6Портал о сварке // WELDING.SU: ежедн. интернет-изд. 2007. URL: http://www.welding.su/articles/additional/additional_6.html (дата обращения: 29.01.2014)

Размещено на Allbest.ru