Файл: Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства.pdf

Результаты исследований Б. Е. Патона, В. В. Подолы н других [31] и опыты, проведенные при сварке алюминиевых листов из спла­ ва АМгб суммарной толщиной 6 = 1 + 1 мм, свидетельствуют о возможности и перспективности математического моделирования сварочных процессов, основанного на экспериментально-статистиче­ ских исследованиях, для создания систем прогнозирования каче­ ства соединений и оптимального управления процессом сварки.

Уравнения [31], описывающие зависимость размеров ядра точ­ ки от режима сварки, моделировались на элементах аналоговой вычислительной машины МН-7. При этом от установленных на кон­ тактной машине датчиков подавались на вход вычислительного устройства сигналы, пропорциональные сварочному току / св, падению напряжения на электродах U3 и усилию сжатия Рсж. К выходу этого устройства подключался цифровой вольтметр причем коэф­ фициенты передачи в устройстве были выбраны так, чтобы показа­ ния вольтметра соответствовали прогнозируемым размерам ядра точки в мм. Таким образом, в любой момент сварки был известен диаметр ядра точки без его непосредственного измерения.

При этом возможна автоматическая запись размеров ядра на ленту. Применив ту или иную систему обратной связи, можно ис­ пользовать эту информацию для оптимального автоматического управления процессом.

Как и любая система автоматики, описанное выше устройство обладает известной неточностью. Ошибка предсказания размера ядра определяется не только степенью неточности математического описания процесса сварки, но и суммарной погрешностью анало­ гового вычислительного устройства, и чем это устройство сложнее,

первый взгляд представляется очевидным, что чем ближе матема­ тическая модель к действительности, тем точнее прогнозы и тем эффективнее контроль и управление процессом. Однако это не со­ всем так. Если построить математическую модель с учетом всех де­ талей и нюансов реального процесса сварки, не считаясь со сте­ пенью их влияния на качество выпускаемой продукции, то это неизбежно приведет к очень сложным уравнениям, вычисления по которым крайне затруднены и приводят к существенным ошибкам. Поэтому необходимо стремиться к построению сравнительно прос­ тых математических моделей, которые отражали бы наиболее су­ щественные особенности сварочного процесса и игнорировали не­ существенные, влиянием которых можно пренебречь.

Не нужно учитывать редкие случайные изменения парамет­ ров режима сварки, переходные процессы сварки или какие-либо

169

Часть II

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

§ 12. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ

И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Следует различать три вида оборудования сварочных цехов: основное, с помощью которого осуществляются собственно свароч­ ные операции; вспомогательное и механическое; оборудование для комплексной механизации и автоматизации, представляющее собой сочетание первых двух видов, дополненное соответствующими ме­ ханизмами взаимодействия, связи и управления.

Термин «вспомогательное» механическое оборудование несколь­ ко условен, так как с помощью этого оборудования можно выпол­ нять не только вспомогательные операции, но и некоторые основ­ ные операции сварочного производства, например сборочные, иног­ да операции движения сварочной дуги по шву и др.

Для всех наиболее распространенных механизированных спо­ собов сварки промышленность выпускает серийные сварочные ап­ параты и машины, главным образом, универсального типа и общего назначения.

С помощью этих машин и аппаратов, как правило, осуществ­ ляют механизацию, а иногда и автоматизацию только основных сварочных операций и то не в полной мере; вспомогательные же и смежные операции — не выполняют. Следовательно, для осуще­ ствления комплексной механизации и автоматизации сварочного производства наличие таких машин и аппаратов недостаточно. Лишь некоторые специализированные машины, выпускаемые в индивиду­ альном и мелкосерийном производстве, охватывают более полный комплекс операций сборочно-сварочного цикла.

Сочетание или агрегатирование оборудования первого и второго видов позволяет получить комплексно механизированную установ­ ку или поточную линию, состоящую из нескольких машин и уста­ новок, расположенных в технологической последовательности изго­ товления сварного изделия и связанных общей системой межопе­ рационного транспорта. В комплексном агрегате, представляющем собой сборочно-сварочный автомат или автоматическую линию, полностью автоматизированы также и операции управления.

171

В этих агрегатах, как и в обычных механизированных поточных линиях, могут выполняться не только сварочные, но и другие тех­ нологические операции по изготовлению сварной продукции, в ча­ стности операции по сборке деталей, контролю, а также по изме­ нению формы деталей или их обработке, например, формовка труб при изготовлении сварной трубы из ленты или листа, гибка звеньев и снятие грата при изготовлении сварных цепей, вальцовка обе­ чаек вагонеточных кузовов в процессе их сварки и пр.

Сварочное оборудование, в том числе комплексно механизиро­ ванное или автоматизированное, может быть установлено не толь­ ко в сварочных цехах или сварочных потоках, но также и на таких предприятиях и в таких поточных линиях, которые не имеют не­ посредственного отношения к сварочному производству, например, в автоматических линиях изготовления электро-и радиоламп, бы­ товых приборов, велосипедов и т. д. Эти линии обычно охватывают большой комплекс технологических операций, по своему характеру весьма далеких от сварки. Рассмотреть все эти не сварочные опера­ ции и средства их механизации в настоящей книге невозможно, по­ этому основное внимание будет уделено лишь тем элементам поточ­ ной линии, которые непосредственно связаны со сборочно-свароч­ ным процессом.

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ

В табл. 14 приведены сведения о характере и объеме сварочных операций, которые выполняются серийными сварочными машинами и аппаратами универсального типа, выпускаемыми нашей промыш­ ленностью.

В табл. 14 указано серийное сварочное оборудование главным образом универсального типа для некоторых способов механизи­ рованной сварки. Для всех остальных способов механизированной сварки оборудование выпускается по индивидуальным заказам единичными экземплярами или небольшими партиями. Это обору­ дование, как правило, специализировано для сварки однотипных изделий серийного и массового производства.

Кроме того, в табл. 14 не выделены подвесные сварочные голов­ ки, так как в большинстве случаев они представляют собой часть сварочного автомата, содержащую механизм подачи электродной проволоки, но не имеющую самоходной тележки.

Как видно из табл. 14, далеко не каждая сварочная машина или аппарат обеспечивает механизацию или автоматизацию всего ком­ плекса сварочных операций, не говоря уже о вспомогательных.

172

Поэтому даже при машинных методах сварки некоторые сварочные операции и многие вспомогательные приемы сварочного процесса приходится выполнять вручную, либо создавать для их механизации специальные устройства и механизмы. Эти устройства, как правило, не входят в комплект обычного сварочного оборудования, выпу­ скаемого промышленностью в централизованном порядке. Одной из задач комплексной механизации и автоматизации сварочных про­ цессов является создание этих дополнительных устройств и меха­ низмов, в большинстве случаев специализированных для того или

дования особенно характерна для электродуговых сварочных авто­ матов и полуавтоматов, которые не обеспечивают выполнёния мно­ гих ответственных операций сварочного процесса. К числу таких операций относятся: направление дуги по линии шва, илщслежение дуги по шву; начальное возбуждение дуги (при сварке на малых плотностях тока); заварка кратеров в начале и в конце шва; вклю­ чение подачи флюса и его отсоса или включение и выключение защитного газа (в необходимой последовательности или синхрон­ ности с включением и выключением сварочного тока и движения дуги по шву) и т. д. Без автоматического выполнения этих опера­ ций комплексная автоматизация сварочного процесса невозможна.

Во многих случаях дуговые сварочные автоматы не могут вы­ полнять одну из основных операций — рабочее движение дуги по шву. В первую очередь это относится к сварке кольцевых швов, когда требуется вращать изделие с заданной скоростью относитель­ но неподвижной сварочной головки. В этих случаях, кроме свароч­ ного аппарата, необходимо иметь специальное электромеханиче­ ское оборудование для вращения изделия, сблокированное с элект­ росхемой всей сварочной установки.

Нередко и прямолинейное сварочное движение целесообразно производить специальными тележками или устройствами, не вхо­ дящими в комплект серийного сварочного автомата, например при автоматической сварке длинных балок крупного профиля, когда швы располагаются на разных высотах и расстояниях, выходящих за пределы установочного регулирования сварочных автоматов. В этих случаях целесообразно применение велосипедных или гла­ гольных тележек с подъемно-выдвижной консолью для сварочной го­ ловки. Такие тележки выпускаются нашей промышленностью в цент­ рализованном порядке (см. § 13), как вспомогательное механическое оборудование. В некоторых случаях для непрерывности и поточ­ ности технологического процесса целесообразно сообщать рабочее движение изделию, а не сварочной головке, например, в проходных валковых станах для сварки труб (особенно спиральношовных),

173