Установка для сварки кольцевых швов двумя горелками

Назначение установки

Установка предназначена для автоматизированной сварки кольцевых швов цилиндрических с применением двух сварочных горелок. Оборудование обеспечивает механизированное вращение заготовки с заданной скоростью, точное позиционирование горелок относительно сварных соединений и стабильное поддержание параметров сварочного процесса.

Применение двух сварочных горелок позволяет одновременно выполнять сварку двух кольцевых соединений, расположенных на различных участках одного изделия. Такое решение особенно эффективно при серийном изготовлении деталей, имеющих два кольцевых шва, поскольку оба соединения могут быть выполнены за один установ заготовки.

Установка подходит для изготовления трубных узлов, патрубков, цилиндрических корпусов, обечаек, фланцевых соединений, элементов трубопроводов и других изделий, в конструкции которых предусмотрены кольцевые сварные соединения.

Оборудование может применяться для сварки углеродистых и нержавеющих сталей, а при соответствующем оснащении — алюминия и его сплавов. Конкретная технология сварки, тип источника питания, горелки и система подачи проволоки подбираются в зависимости от материала, толщины стенки и требований к сварному соединению.

Принцип работы

Заготовка устанавливается в рабочей зоне установки и фиксируется между приводным и поддерживающим узлами. Положение опор регулируется в соответствии с длиной изделия, после чего выполняется центровка заготовки относительно оси вращения.

Две сварочные горелки устанавливаются напротив соответствующих кольцевых соединений. Для каждой горелки предусмотрена возможность точной настройки положения относительно стыка и поверхности изделия. После настройки оператор задает необходимые параметры вращения и сварки.

Во время рабочего цикла привод обеспечивает равномерное вращение заготовки вокруг продольной оси, а сварочные горелки остаются в установленном рабочем положении. Таким образом, сварочная дуга перемещается относительно всей окружности соединения за счет вращения самой детали.

Скорость вращения выбирается таким образом, чтобы требуемая линейная скорость сварки сохранялась с учетом диаметра изделия. Это позволяет получать равномерный сварной шов по всей окружности и поддерживать стабильные условия формирования сварочной ванны.

При одновременной работе двух горелок за один оборот изделия могут выполняться два кольцевых шва, что существенно сокращает продолжительность производственного цикла.

Конструкция установки

Конструктивно установка представляет собой единый автоматизированный сварочный комплекс, включающий жесткую несущую станину, приводной узел вращения, регулируемую поддерживающую бабку, систему фиксации изделия, две сварочные горелки с механизмами позиционирования и подъема, сварочное оборудование и систему управления.

Компоновка оборудования обеспечивает удобную загрузку заготовки и доступ оператора к рабочей зоне при первоначальной настройке. Регулируемое расположение основных узлов позволяет переналаживать установку для работы с изделиями различной длины в пределах установленного рабочего диапазона.

Жесткость несущей конструкции имеет особое значение для автоматической кольцевой сварки. Стабильное взаимное положение оси вращения изделия и сварочных горелок снижает вероятность отклонения дуги от линии соединения и способствует получению одинаковой геометрии шва по всей окружности.

Станина и направляющие

Основанием установки служит жесткая металлическая станина, на которой размещаются основные механические узлы оборудования. Конструкция рассчитана на восприятие массы установленной заготовки и динамических нагрузок, возникающих при ее вращении.

На станине предусмотрены направляющие для изменения положения поддерживающей бабки. Благодаря этому расстояние между опорными узлами может быть адаптировано под фактическую длину заготовки.

Максимальная длина обрабатываемого изделия составляет 2000 мм, минимальная — 300 мм.

Конструкция направляющих обеспечивает сохранение взаимного положения основных узлов после переналадки, что особенно важно при серийной обработке изделий нескольких типоразмеров.

Приводной узел вращения

Приводной узел предназначен для закрепления заготовки, передачи ей крутящего момента и поддержания заданной частоты вращения на протяжении всего сварочного цикла.

Плавное регулирование скорости позволяет согласовать частоту вращения с диаметром детали и требуемой линейной скоростью сварки. Рабочий диапазон составляет 0,2–2 об/мин, при этом скорость вращения под нагрузкой может составлять до 0,55 об/мин.

Стабильность частоты вращения непосредственно влияет на качество кольцевого шва. При равномерном движении обеспечивается постоянная скорость перемещения сварочной дуги относительно соединения, благодаря чему снижаются колебания ширины и высоты усиления шва и обеспечивается более равномерное тепловложение.

Для закрепления изделий приводной узел может оснащаться патроном, планшайбой либо специализированной технологической оснасткой, разработанной под геометрию конкретной детали.

Поддерживающая бабка

Поддерживающая бабка служит второй опорой заготовки и обеспечивает правильное положение ее продольной оси относительно оси вращения установки. Возможность перемещения бабки по направляющим позволяет выполнять переналадку оборудования при изменении длины изделия.

После установки в требуемое положение бабка фиксируется на станине. Правильная настройка этого узла уменьшает радиальное биение заготовки, снижает вибрации и помогает сохранять постоянное расстояние между сварочной горелкой и поверхностью изделия во время вращения.

Для длинномерных и относительно тонкостенных деталей стабильная поддержка особенно важна, поскольку прогиб или биение изделия непосредственно отражаются на положении сварочной дуги относительно стыка.

Две независимые сварочные горелки

Ключевой особенностью установки является наличие двух сварочных горелок, положение которых может настраиваться независимо друг от друга. Это позволяет расположить каждую горелку непосредственно над своим кольцевым соединением и одновременно выполнять два шва на одной вращающейся заготовке.

Такое исполнение наиболее эффективно для деталей с двумя разнесенными по длине кольцевыми соединениями — например, при приварке элементов к обоим концам трубы или цилиндрического корпуса.

Для точной установки горелок предусмотрена вертикальная и горизонтальная регулировка в пределах 50 мм. Угол установки горелки регулируется в диапазоне 25–60°, что позволяет подобрать ее пространственное положение с учетом геометрии соединения и принятой технологии сварки.

Независимая регулировка каждой горелки особенно важна при работе с изделиями, у которых два сварных соединения имеют различное фактическое положение или требуют индивидуальной корректировки положения электрода относительно стыка.

Пневматический подъем сварочных горелок

Механизм установки горелок предусматривает пневматический рабочий ход 100 мм. Он используется для оперативного подвода горелки к зоне сварки и ее отвода после завершения рабочего цикла.

Пневматический подъем упрощает загрузку и выгрузку изделий, поскольку после окончания сварки горелки могут быть быстро отведены от поверхности заготовки. Это также уменьшает необходимость ручного изменения настроенного положения механизмов при каждой замене детали.

После установки следующей однотипной заготовки горелки возвращаются в рабочую зону, что способствует сокращению вспомогательного времени между сварочными циклами.

Регулировка положения горелок

Качество автоматической кольцевой сварки во многом определяется правильным положением электрода относительно сварного стыка. Поэтому конструкция установки позволяет выполнить точную механическую настройку каждой сварочной головки.

Горизонтальная регулировка используется для совмещения электрода с линией сварного соединения, вертикальная — для установки требуемого рабочего расстояния до поверхности изделия. Изменение угла наклона позволяет подобрать оптимальную ориентацию горелки относительно сварочной ванны.

После выполнения первоначальной настройки положение горелок сохраняется в течение рабочего цикла, а перемещение сварочной дуги вдоль окружности обеспечивается вращением заготовки.

Сварочная система

Установка рассчитана на автоматизированное выполнение сварочного процесса с использованием промышленного сварочного оборудования. В зависимости от комплектации в состав комплекса могут входить сварочные источники питания, механизмы подачи проволоки, сварочные горелки, кабельные пакеты и система подачи защитного газа.

При сварке плавящейся проволокой применяются сварочные материалы диаметром 1,0 или 1,2 мм. Конкретные режимы — сварочный ток, напряжение дуги, скорость подачи проволоки и частота вращения заготовки — устанавливаются в соответствии с технологией сварки конкретного изделия.

Установка рассчитана на работу с материалом толщиной 1–10 мм, при этом фактический диапазон применения зависит от материала изделия, подготовки соединения, диаметра проволоки, типа защитного газа и характеристик установленного сварочного источника.

Система управления

Система управления объединяет работу механизма вращения и сварочного оборудования в единый технологический цикл. Оператор задает необходимые параметры перед началом работы, после чего основные операции выполняются в установленной последовательности.

Регулирование скорости вращения позволяет подобрать оптимальную линейную скорость сварки для конкретного диаметра изделия. Управление сварочными каналами обеспечивает согласованный запуск процесса, а автоматизированная последовательность работы уменьшает количество ручных операций.

При повторном изготовлении однотипных деталей это обеспечивает хорошую воспроизводимость процесса и сокращает время, необходимое на выполнение каждого последующего изделия.

Качество кольцевого сварного соединения

Одним из основных преимуществ автоматизации является постоянство скорости перемещения сварочной дуги относительно соединения. В отличие от ручной сварки, скорость движения определяется приводом вращения и практически не зависит от действий оператора во время выполнения шва.

При правильно подобранном режиме это способствует формированию равномерного шва по всей окружности, стабилизации ширины и высоты усиления, более равномерному проплавлению и снижению разброса качества между однотипными изделиями.

Работа преимущественно в удобном пространственном положении также создает более стабильные условия формирования сварочной ванны.

Производительность

Применение двух сварочных горелок является главным фактором повышения производительности установки. Если конструкция изделия содержит два кольцевых соединения, расположенных таким образом, что они могут свариваться одновременно, оба шва выполняются в течение одного цикла вращения заготовки.

Дополнительное сокращение вспомогательного времени обеспечивается за счет механизированного вращения, пневматического подвода и отвода горелок и возможности сохранения настроек при обработке партии однотипных деталей.

Поэтому установка особенно эффективна не для единичных операций, а для серийного производства повторяющихся сварных узлов.

Преимущества автоматической сварки двумя горелками

По сравнению с ручным выполнением кольцевых соединений установка обеспечивает более стабильную скорость сварки и повторяемость технологического процесса. Две независимо регулируемые горелки позволяют одновременно сваривать два соединения, а регулируемый привод вращения — адаптировать процесс к изделиям различного диаметра.

Механизированное позиционирование уменьшает влияние человеческого фактора на скорость ведения шва, а регулируемая конструкция позволяет переналаживать оборудование под различные типоразмеры деталей. В результате сокращается продолжительность сварочного цикла, повышается повторяемость качества и снижается трудоемкость серийного производства.

Область применения

Установка может использоваться при производстве трубных узлов, цилиндрических корпусов, патрубков, элементов резервуарного и емкостного оборудования, компонентов трубопроводов и других металлоконструкций с кольцевыми сварными соединениями.

Наибольший эффект оборудование обеспечивает при серийном производстве деталей, имеющих два кольцевых шва, которые технологически возможно выполнять одновременно.

Установка может применяться на предприятиях общего и транспортного машиностроения, при изготовлении трубопроводного и энергетического оборудования, сосудов и емкостей, а также других сварных металлоконструкций.