Сварка в защитных газах с использованием технологии "Narrow Gap Weld" представляет собой высокоэффективное решение для соединения толстостенных материалов с В целом технология "Wave-shaped wire" представляет собой современное и экономически выгодное решение для промышленной сварки толстостенных листов и используется в таких отраслях, как судостроение, энергетика, машиностроение, строительство и тяжелая промышленность.толщиной от 35 мм и более. Использование этой технологии существенно снижает трудозатраты, время и ресурсы, затрачиваемые на подготовку и проведение сварки, при этом обеспечивая высокое качество соединений.

Метод сварки в узкощелевую разделку "Wave-shaped wire" предусматривает колебания дуги в зазоре которые  достигаются путем механических колебания электродной проволоки при фиксированном положении горелки. 

Качающаяся сварочная проволока играет важную роль в процессе — она обеспечивает равномерное заполнение узкого зазора и качественную плавку кромок. Это особенно важно для предотвращения возникновения дефектов, таких как поры, непровары или трещины, которые могут возникать при сварке толстых материалов. Работа в узкой щели также минимизирует объем необходимого сварочного материала, что значительно повышает экономическую эффективность процесса.

Одним из основных преимуществ использования технологии сварки в узкую разделку является существенная экономия на этапах подготовки. При традиционной сварке толстых материалов требуется широкая разделка кромок под определённым углом, чтобы обеспечить качественный шов. В технологии "Wave-shaped wire" такая подготовка практически исключается, что приводит к значительному сокращению времени на подготовку фаски. Кроме того, уменьшается расход сварочных материалов, таких как проволока и защитный газ, а также расход энергии, необходимой для работы оборудования, что обеспечивает снижение общих производственных затрат.

Параметры свариваемых изделий:       - Длина: 500 мм – 3000 мм;       - Диаметр: Ø100 – 630 мм

Требования к сварному шву:        - Ширина: 10 мм – 11 мм;        - Глубина: 50 мм (стандартный U-образный скос)

Требования к сварке:

Сварочный процесс осуществляется с помощью специализированной машины в полуавтоматическом режиме. Стержень и проушина поднимаются вручную и фиксируются в станке зажимным устройством, при этом задний центр фиксирует изделие без необходимости предварительной прихватки. Производится автоматическая сварка кольцевых швов поршневого штока и цилиндра.
Необходимыми условиями являются: обеспечение соосности, равномерность и эстетичность формирования сварного шва, достижение технологических показателей глубины и ширины проплавления, удобство в установке и фиксации деталей.
Используется сварочный процесс MIG. Сварочная проволока колеблется для выполнения полного сварного шва

Описание системы сварки:

Предложенная система автоматизации обеспечивает высокую эффективность и качество процесса сварки. Она разработана для выполнения автоматической сварки кольцевых швов, гарантируя необходимую точность, стабильность и соответствие технологическим требованиям. Система проста в эксплуатации благодаря интуитивно понятному интерфейсу управления и гибкой настройке оборудования.



Состав оборудования:

Специальная установка состоит из электрического приводной бабки, зажимных приспособлений и токопроводящего механизма, суппорта сварочной горелки, механизмов настройки и выравнивания сварочной проволоки, устройства колебания и подъема, регулируемой опоры для обрабатываемого изделия, электрической системы управления, источника сварочного тока и пневматической системы.

Корпус машины:

Корпус машины включает в себя основание, портальную балку и защитные раздвижные двери. Основание представляет собой сварную конструкцию, с правой стороны направляющих установлена приводная бабка. Задняя бабка перемещается по направляющим с возможностью регулировки. Портальная балка выполнена в виде сборной конструкции из профильных труб и листового материала, зафиксирована на основании. На тыльной стороне балки на обработанной поверхности установлены высокоточные зубчатые рейки и серводвигатель для перемещения. Верхняя поверхность балки предварительно обработана для монтажа направляющих, на которых расположены суппорт сварочной горелки, ее настройки и пневматического подъема. 

Эти устройства могут перемещаться вдоль направляющих, а также фиксироваться на определенном расстоянии. В центральной части корпуса располагается регулируемая опора для обрабатываемой детали, выполненная с использованием универсальных опорных роликов. На правой внешней стороне корпуса закреплен электрический шкаф управления. На передней правой стороне корпуса установлена кнопочная панель управления, обеспечивающая удобство эксплуатации и обслуживания. 

Приводная бабка:

Включает в себя асинхронный сервопривод, корпус подшипников, зажимное устройство (патрон) для обрабатываемой детали и токопроводящие элементы. Регулировка скорости вращения осуществляется с помощью асинхронного сервопривода с плавным управлением частотой вращения. Токопроводящее устройство выполнено в виде упругого прижимного механизма, где токопроводящий блок из меди соединен с главным валом через эластичный механизм. Для улучшения характеристик токопроводящий блок смазывается токопроводящей жидкостью, обеспечивая износоустойчивость и хорошую электропроводность.

Регулируемая центральная опора:

Центральная опора выполнена в виде подъемного механизма на основе ходового винта с направляющим устройством, что позволяет точно регулировать положение и зафиксировать подъемный цилиндр. Универсальный шариковый механизм обеспечивает удобство процесса установки и сварки деталей.

Зажимное устройство:

С одного края зажим осуществляется трехкулачковым патроном, с другого края — пневматический центр держит деталь с достаточной жесткостью, обеспечивая высокую точность соосности обрабатываемых деталей.

Механизм перемещения горелки и выпрямления сварочной проволоки

Сварочная горелка перемещается вперед и назад с помощью сервопривода, что обеспечивает переключение между подготовительным и рабочим положением. Горелка использует подающий механизм с функцией проталкивания проволоки, обеспечивая стабильную подачу. Перед началом колебаний сварочная проволока проходит процесс выпрямления через специальный механизм выпрямления, что устраняет естественную кривизну проволоки, возникающую при её намотке на катушку. 

Это гарантирует заданную точность амплитуды колебаний проволоки во время сварки. Сварочную горелку можно точно регулировать по вертикали и горизонтали. Продольное регулирование горелки осуществляется с использованием сервопривода, который обеспечивает точное зацепление зубчатой рейки и шестерни, а сварочная головка может перемещаться вдоль всей балки с высокой точностью регулировки и позиционирования. После настройки мотор автоматически фиксирует своё положение.

Механизм подъёма для сварки состоит из сервопривода, шарико-винтовой передачи и других элементов, которые реализованы в полностью закрытой конструкции, предотвращая попадание пыли и сварочных брызг внутрь. В процессе сварки параметры авто-подъёма горелки, такие как время, высота подъёма и количество подъемов, контролируются ПЛК (программируемым логическим контроллером).

Механизм колебания проволоки и специальная сварочная горелка с двойной газовой защитой

В процессе сварки, в связи с большой глубиной и шириной сварного шва, применяется двухступенчатая система подачи защитного газа:

1. Первая ступень — подача защитного газа осуществляется в переднюю и заднюю зону сварочной проволоки у контактного наконечника. Это обеспечивает надёжную защиту корня шва и предотвращает образование пор (газовых включений) в сварочном шве.

2. Вторая ступень — дополнительный защитный газ подаётся через наружный защитный колпак над зоной сварки, что особенно важно при многослойной сварке в узком зазоре, когда из-за постоянного подъёма горелки может нарушаться газовая защита верхней части шва. Такая система эффективно предотвращает появление дефектов из-за недостаточной защиты.

Колебательный механизм состоит из сервопривода, соединённого с помощью ремённой передачи, и управляется программой на базе контроллера PLC. Этот механизм обеспечивает управление колебаниями сварочной проволоки в процессе сварки, позволяя адаптировать процесс к технологическим требованиям сварки по обеим сторонам шва. Амплитуда и частота колебаний могут настраиваться и сохраняться в памяти устройства, что делает управление простым и надёжным.

Частота колебаний сварочной проволоки, амплитуда и время задержки в крайних точках могут быть запрограммированы с использованием числового управления (ЧПУ), что позволяет достичь оптимального результата в формировании изгиба сварочной проволоки.

Пневматическая задняя бабка:

• Задняя бабка выполнена в виде подвижной каретки на направляющих.
• На станине установлен самоблокирующийся односторонний зубчатый механизм,
• Перемещение бабки вперёд и назад осуществляется по высокоточным линейным направляющим,
• Ручная настройка — простая и гибкая, с возможностью фиксации в зависимости от длины заготовки,
• Прижим заготовки выполняется гидравлическим способом.

Электрическая система:

• Основной блок управления — контроллер PLC OMRON (Япония), отвечает за реализацию всех программ сварочного процесса. Обеспечивает стабильную работу, простоту конструкции и удобство обслуживания.
• Управление вращением заготовки и колебанием проволоки реализуется через сервоприводы переменного тока TECO (Тайвань). Скорость регулируется плавно и бесступенчато, низкая вероятность сбоев, надёжность при длительной эксплуатации.
• Используется сенсорный экран Kunlun Tongtai как интерфейс ввода/вывода.
• Через него настраиваются: длина сварки, параметры поджига и гашения дуги, сварочный ток и напряжение, скорость сварки, частота и амплитуда колебаний, параметры подъёма сварочной горелки (время, расстояние, количество).

Контроль длины сварки — по замкнутому контуру с поворотным энкодером. Позиционирование (например, по положению горелки) — через бесконтактные датчики импортного производства.
Ток, напряжение и скорость регулируются по D/A-каналу, с возможностью предустановки.
Все элементы управления — в едином встроенном пульте управления: кнопки, сенсорный экран, выбор сварочных режимов удобно расположены на одной панели.

Пневматическая система:

Состоит из электромагнитных клапанов, пневмоцилиндров, блоков подготовки воздуха, пневматических шлангов. Отвечает за управление прижимом задней бабки. Все компоненты — продукции компании AIRTAC (Япония/Тайвань).

Последовательность рабочего цикла:

Ручная установка заготовки -> Пневматическое зажатие заготовки -> Опускание сварочной горелки -> При достижении рабочего положения подача защитного газа -> Поджиг дуги: высокое напряжение + медленная подача проволоки -> При обнаружении сварочного тока — начинается вращение заготовки и сварка -> По достижении заданной длины — подъём горелки, включение колебаний проволоки -> После очередного слоя — повторный подъём горелки и сварка следующих слоёв -> Завершение шва: низкий ток и напряжение -> Отключение подачи защитного газа -> Разжим заготовки -> Открытие защитной двери -> Выгрузка заготовки