Назначение и краткое описание

Специализированная автоматизированная установка предназначена для TIG-сварки кольцевых и угловых соединений трубных деталей с управляемым вращением изделия, перемещением сварочной горелки, механизированной подачей присадочной проволоки, поперечными колебаниями горелки и автоматическим поддержанием длины дуги. Конструкция рассчитана на серийное и мелкосерийное изготовление трубных узлов, где важны стабильная геометрия шва, повторяемость режима и снижение зависимости результата от ручных действий сварщика.

Установка объединяет проходной позиционер грузоподъёмностью 600 кг, сварочный манипулятор, водоохлаждаемую TIG-горелку, систему AVC, колебатель, числовой механизм подачи проволоки, регулируемые роликовые опоры и сенсорную систему управления. Компоновка позволяет выставить горелку в требуемом пространственном положении и вести сварку при вращении заготовки.

Область применения

Оборудование предназначено для предприятий, выпускающих трубопроводные элементы, сосуды и технологические металлоконструкции: производителей отводов и фланцевых сборок, участков изготовления трубных узлов, ремонтных и заготовительных производств. Наибольший эффект достигается на повторяющихся изделиях, для которых требуется воспроизводить скорость вращения, сварочный ток, подачу присадки, амплитуду колебаний и последовательность завершения шва.

Принцип формирования шва

Изделие зажимается в проходном трёхкулачковом патроне и вращается позиционером относительно неподвижной сварочной горелки. Горелка устанавливается по высоте, вылету и положению вдоль станины. Во время цикла контроллер синхронизирует вращение, сварочный ток, подачу холодной присадочной проволоки и поперечные колебания. Система AVC измеряет состояние дуги и перемещает горелку по нормали к поверхности, компенсируя допустимое биение и отклонения геометрии детали. После достижения заданного угла поворота или длины шва выполняется программируемое завершение сварки.

Подходящие изделия и соединения

• стыковые соединения труба–труба, труба–отвод, труба–тройник и труба–воротниковый фланец;
• угловые соединения труба–фланец и отвод–фланец;
• кольцевые швы трубных деталей, многослойная сварка, наплавка и отдельные продольные швы цилиндрических изделий;
• изделия из углеродистых и низколегированных сталей, нержавеющих сталей, меди и алюминия — при подборе соответствующей технологии, защитного газа, присадки и источника питания.

Конструктивное исполнение

• Несущая база. Жёсткая сварная рама с опорными площадками, продольной направляющей и защитными кожухами сохраняет взаимное положение позиционера, манипулятора и опор под нагрузкой.

• Установочный модуль. Проходной позиционер с ручным механизмом наклона и трёхкулачковым самоцентрирующим патроном базирует изделие и создаёт управляемое вращение для кольцевого шва.

• Сварочный манипулятор. Вертикальная колонна, поперечная консоль и продольное перемещение по станине устанавливают ось горелки относительно стыка и обеспечивают переналадку.

• Модуль ведения горелки. Машинная водоохлаждаемая TIG-горелка, поперечный колебатель и корректор AVC поддерживают положение электрода и заданную геометрию валика.

• Присадочный модуль. Шаговый привод, направляющий канал и катушка дозируют присадочный металл с задержкой включения, рабочей подачей и обратной протяжкой.

• Опоры изделия. Переставные роликовые блоки с регулировкой высоты поддерживают длинные, тяжёлые и криволинейные трубные сборки.

• Система управления. ПЛК Xinje, 10-дюймовый сенсорный экран и проводной пульт хранят рецепты, координируют цикл и обеспечивают наладочные перемещения.

Технические характеристики

Технологические режимы

• Кольцевой шов. Изделие вращается при заданном положении горелки. Это основной режим для стыков труб, отводов, тройников и фланцевых соединений.

• Корневой проход. Согласуются вращение, ток, подача проволоки и при необходимости малые колебания. Конкретный режим зависит от разделки, зазора и требований к обратному валику.

• Заполняющий и облицовочный проход. Многослойный цикл выполняется с программируемыми колебаниями и выдержкой у кромок для заполнения разделки и формирования наружного валика.

• Наплавка. Последовательные перекрывающиеся проходы позволяют наносить рабочий или восстановительный слой по предварительно разработанной технологии.

• Продольный шов. Программа предусматривает линейное ведение относительно неподвижного изделия. Применимость режима определяется компоновкой и установленной оснасткой.

Система управления 

Оператор задаёт режим через 10-дюймовую сенсорную панель. ПЛК управляет вращением позиционера, подачей проволоки, колебаниями горелки и сварочным током источника сварки. В памяти предусмотрено до 60 программ. Для каждого типоразмера может быть сохранён отдельный набор параметров, что сокращает время переналадки и снижает разброс между партиями.

• Позиционер. Задаются направление вращения, угол или длина выполнения шва и параметры цикла.
• Сварочный источник. Сварочный ток задаётся через связь источника с ПЛК.
• Подача проволоки. Настраиваются скорость, задержка включения, ручная подача, возврат и время обратной протяжки.
• Колебания горелки. Настраиваются скорость, ширина хода и выдержка слева, по центру и справа.
• AVC. Задаётся рабочая точка для автоматической коррекции расстояния между электродом и изделием.
• Программы. До 60 наборов параметров сохраняются в памяти и вызываются по номеру.

Факторы качества сварного соединения

Установка стабилизирует движения и режим, но не заменяет разработку технологии сварки. Качество соединения определяется подготовкой кромок, точностью сборки и прихватки, биением изделия, состоянием вольфрамового электрода, соответствием присадочной проволоки материалу, расходом и чистотой защитного газа, исправностью охлаждения и корректной настройкой AVC. Для односторонней сварки с требованиями к обратному валику необходимо предусмотреть внутреннюю газовую защиту.

Состав осей и регулируемых движений

Функционально установка сочетает вращение изделия, пространственную подачу сварочного манипулятора, поперечные колебания и ось коррекции длины дуги. Наклон позиционера выполняется вручную; 

• Вращение позиционера. Электропривод с программным управлением формирует кольцевой шов.

• Наклон позиционера. Ручной маховик используется для выбора пространственного положения сварки.

• Продольное перемещение. Манипулятор перемещается вдоль станины на рабочем ходе 1300 мм.

• Вертикальное перемещение. Высота горелки регулируется в пределах рабочего хода 600 мм.

• Поперечная подача. Горелка подводится к шву на рабочем ходе 300 мм.

• Поперечные колебания. Валик формируется при ходе до 50 мм и скорости 0–50 мм/с.

• Коррекция AVC. Расстояние до изделия корректируется по сигналу дуги на ходе 50 мм.

Основные узлы

• Сварная станина. Обеспечивает жёсткость и взаимное положение позиционера, манипулятора и опор; имеет площадки для крепления к основанию.

• Проходной позиционер. Вращает изделие с заданной скоростью, а ручной наклон позволяет выбрать пространственное положение сварки.

• Патрон 500 А. Самоцентрирующий трёхкулачковый зажим предназначен для деталей диаметром 50–700 мм и рассчитан на прохождение сварочного тока.

• Сварочный манипулятор. Обеспечивает вертикальную, поперечную и продольную установку горелки; направляющие закрыты защитными кожухами.

• TIG-горелка. Прямое машинное водоохлаждаемое исполнение рассчитано на продолжительные автоматические циклы.

• Система AVC. Компенсирует допустимое биение и неровность детали, корректируя расстояние электрод–изделие по сигналу дуги.

• Колебатель. Перемещает горелку поперёк шва с настройкой скорости и выдержки в крайних и центральном положениях.

• Подача проволоки. Шаговый привод поддерживает ручную подачу и возврат, задержку старта и обратную протяжку.

• Роликовые опоры. Поддерживают протяжённые и криволинейные трубные узлы и регулируются по высоте.

• Система управления. 10-дюймовая HMI, ПЛК Xinje и проводной пульт используются для ввода режимов, позиционирования и сохранения рецептов.

• Охлаждающий модуль. Обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости через горелку; объём бака составляет 10 л.

Алгоритм работы

1. Подготовка. Изделие собирают и прихватывают вне установки.

2. Установка. Деталь размещают на роликовых опорах и вручную закрепляют в патроне.

3. Позиционирование. Горелку подводят к началу шва, проверяют вылет электрода и положение присадочной проволоки.

4. Выбор режима. Оператор вызывает сохранённый рецепт либо задаёт вращение, ток, подачу проволоки, колебания, выдержки и параметры AVC.

5. Автоматический цикл. После запуска система выполняет поджиг дуги, вращение изделия, колебания горелки и подачу присадки.

6. Завершение. При достижении заданного угла или длины выполняются завершение шва и гашение дуги.

7. Снятие изделия. После полной остановки патрон ослабляют, изделие снимают и цикл повторяют.

Комплект поставки

Требования к изделию и подготовке

• Свариваемые кромки должны быть очищены от заусенцев, ржавчины, масла, окалины, деформаций и других загрязнений, влияющих на стабильность дуги и качество шва.
• До установки изделие должно быть собрано и прихвачено с обеспечением требуемого зазора и взаимного положения деталей.
• Для ответственных изделий, односторонней сварки с формированием обратного валика и ряда коррозионностойких материалов требуется организовать поддув защитного газа внутрь изделия.
• Масса и эксцентриситет детали не должны превышать допустимые значения. При заметном дисбалансе необходимо применять противовес и проверять устойчивость установки.