Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей
Предложен подход к созданию технологии сварки ТИГ элементов конструкций сложной геометрической формы из нержавеющей стали при помощи робототехнической адаптивной системы, которая позволяет адаптироваться к изменению формы поверхности свариваемых изделий в процессе сварки и минимизации вероятности по...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148594 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей / Л.М. Лобанов, Е.В. Шаповалов, П.В. Гончаров, В.В. Долиненко, А.Н. Тимошенко, Т.Г. Скуба // Автоматическая сварка. — 2017. — № 5-6 (764). — С. 54-59. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148594 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Лобанов, Л.М. Шаповалов, Е.В. Гончаров, П.В. Долиненко, В.В. Тимошенко, А.Н. Скуба, Т.Г. 2019-02-18T16:21:41Z 2019-02-18T16:21:41Z 2017 Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей / Л.М. Лобанов, Е.В. Шаповалов, П.В. Гончаров, В.В. Долиненко, А.Н. Тимошенко, Т.Г. Скуба // Автоматическая сварка. — 2017. — № 5-6 (764). — С. 54-59. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.06.09 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148594 621.791.75.01 Предложен подход к созданию технологии сварки ТИГ элементов конструкций сложной геометрической формы из нержавеющей стали при помощи робототехнической адаптивной системы, которая позволяет адаптироваться к изменению формы поверхности свариваемых изделий в процессе сварки и минимизации вероятности появления дефектных сварных соединений и цветов побежалости на поверхности изделия. Разработана технология роботизированной сварки неплавящимся электродом углового соединения тонколистовых элементов конструкций из нержавеющей стали марки AiSi 304, 210, 430 с толщиной соединяемых листов от 0,8 до 1,5 мм. Результаты сварочных экспериментов показали, что разработанные алгоритмы взаимодействия между техническими средствами адаптации могут быть использованы в системах автоматического управления процессом сварки ТИГ . Запропоновано підхід до створення технології зварювання ТІГ елементів конструкцій складної геометричної форми з нержавіючої сталі за допомогою робототехнічної адаптивної системи, яка дозволяє адаптуватися до зміни форми поверхні виробів, що зварюються в процесі зварювання і мінімізації ймовірності появи дефектних зварних з’єднань і кольорів мінливості на поверхні виробу. Розроблено технологію роботизованого зварювання неплавким електродом, кутового з’єднання тонколистових елементів конструкцій з нержавіючої сталі марки AiSi 304, 210, 430 з товщиною листів, що з’єднуються від 0,8 до 1,5 мм. Результати зварювальних експериментів показали, що розроблені алгоритми взаємодії між технічними засобами адаптації можуть бути використані в системах автоматичного управління процесом зварювання ТІГ. An approach was proposed to create the technology for TIG welding of structure elements of complex geometric shapes of stainless steel using a adaptive robotic system, which allows adapting to changes in the surface shape of workpieces during welding process and minimizing the probability of arising the defected welded joints and temper colors on the workpiece surface. The technology of robotic non-consumable electrode welding of fillet joint of thin-sheet structure elements of stainless steel of AiSi 304, 210, 430 grades with a thickness of joined sheets from 0.8 to 1.5 mm was developed. The results of welding experiments showed that the developed algorithms of interaction between technical means of adaptation can be used in automatic control systems for TIG welding process. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Пленарные доклады международной конференции «Роботизация и автоматизация сварочных процессов» 12–14 июня 2017 г., Киев, Украина Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей Технологія роботизованого ТІГ-зварюваня елементів конструкцій з нержавіючих сталей Technology of robotic TIG welding of structure elements of stainless steels Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей |
| spellingShingle |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей Лобанов, Л.М. Шаповалов, Е.В. Гончаров, П.В. Долиненко, В.В. Тимошенко, А.Н. Скуба, Т.Г. Пленарные доклады международной конференции «Роботизация и автоматизация сварочных процессов» 12–14 июня 2017 г., Киев, Украина |
| title_short |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей |
| title_full |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей |
| title_fullStr |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей |
| title_full_unstemmed |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей |
| title_sort |
технология роботизированной тиг–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей |
| author |
Лобанов, Л.М. Шаповалов, Е.В. Гончаров, П.В. Долиненко, В.В. Тимошенко, А.Н. Скуба, Т.Г. |
| author_facet |
Лобанов, Л.М. Шаповалов, Е.В. Гончаров, П.В. Долиненко, В.В. Тимошенко, А.Н. Скуба, Т.Г. |
| topic |
Пленарные доклады международной конференции «Роботизация и автоматизация сварочных процессов» 12–14 июня 2017 г., Киев, Украина |
| topic_facet |
Пленарные доклады международной конференции «Роботизация и автоматизация сварочных процессов» 12–14 июня 2017 г., Киев, Украина |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Технологія роботизованого ТІГ-зварюваня елементів конструкцій з нержавіючих сталей Technology of robotic TIG welding of structure elements of stainless steels |
| description |
Предложен подход к созданию технологии сварки ТИГ элементов конструкций сложной геометрической формы из нержавеющей стали при помощи робототехнической адаптивной системы, которая позволяет адаптироваться к изменению формы поверхности свариваемых изделий в процессе сварки и минимизации вероятности появления дефектных сварных соединений и цветов побежалости на поверхности изделия. Разработана технология роботизированной сварки неплавящимся электродом углового соединения тонколистовых элементов конструкций из нержавеющей стали марки AiSi 304, 210, 430 с толщиной соединяемых листов от 0,8 до 1,5 мм. Результаты сварочных экспериментов показали, что разработанные алгоритмы взаимодействия между техническими средствами адаптации могут быть использованы в системах автоматического управления процессом сварки ТИГ .
Запропоновано підхід до створення технології зварювання ТІГ елементів конструкцій складної геометричної форми з нержавіючої сталі за допомогою робототехнічної адаптивної системи, яка дозволяє адаптуватися до зміни форми поверхні виробів, що зварюються в процесі зварювання і мінімізації ймовірності появи дефектних зварних з’єднань і кольорів мінливості на поверхні виробу. Розроблено технологію роботизованого зварювання неплавким електродом, кутового з’єднання тонколистових елементів конструкцій з нержавіючої сталі марки AiSi 304, 210, 430 з товщиною листів, що з’єднуються від 0,8 до 1,5 мм. Результати зварювальних експериментів показали, що розроблені алгоритми взаємодії між технічними засобами адаптації можуть бути використані в системах автоматичного управління процесом зварювання ТІГ.
An approach was proposed to create the technology for TIG welding of structure elements of complex geometric shapes of stainless steel using a adaptive robotic system, which allows adapting to changes in the surface shape of workpieces during welding process and minimizing the probability of arising the defected welded joints and temper colors on the workpiece surface. The technology of robotic non-consumable electrode welding of fillet joint of thin-sheet structure elements of stainless steel of AiSi 304, 210, 430 grades with a thickness of joined sheets from 0.8 to 1.5 mm was developed. The results of welding experiments showed that the developed algorithms of interaction between technical means of adaptation can be used in automatic control systems for TIG welding process.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148594 |
| citation_txt |
Технология роботизированной ТИГ–сварки элементов конструкций из нержавеющих сталей / Л.М. Лобанов, Е.В. Шаповалов, П.В. Гончаров, В.В. Долиненко, А.Н. Тимошенко, Т.Г. Скуба // Автоматическая сварка. — 2017. — № 5-6 (764). — С. 54-59. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT lobanovlm tehnologiârobotizirovannoitigsvarkiélementovkonstrukciiizneržaveûŝihstalei AT šapovalovev tehnologiârobotizirovannoitigsvarkiélementovkonstrukciiizneržaveûŝihstalei AT gončarovpv tehnologiârobotizirovannoitigsvarkiélementovkonstrukciiizneržaveûŝihstalei AT dolinenkovv tehnologiârobotizirovannoitigsvarkiélementovkonstrukciiizneržaveûŝihstalei AT timošenkoan tehnologiârobotizirovannoitigsvarkiélementovkonstrukciiizneržaveûŝihstalei AT skubatg tehnologiârobotizirovannoitigsvarkiélementovkonstrukciiizneržaveûŝihstalei AT lobanovlm tehnologíârobotizovanogotígzvarûvanâelementívkonstrukcíizneržavíûčihstalei AT šapovalovev tehnologíârobotizovanogotígzvarûvanâelementívkonstrukcíizneržavíûčihstalei AT gončarovpv tehnologíârobotizovanogotígzvarûvanâelementívkonstrukcíizneržavíûčihstalei AT dolinenkovv tehnologíârobotizovanogotígzvarûvanâelementívkonstrukcíizneržavíûčihstalei AT timošenkoan tehnologíârobotizovanogotígzvarûvanâelementívkonstrukcíizneržavíûčihstalei AT skubatg tehnologíârobotizovanogotígzvarûvanâelementívkonstrukcíizneržavíûčihstalei AT lobanovlm technologyofrobotictigweldingofstructureelementsofstainlesssteels AT šapovalovev technologyofrobotictigweldingofstructureelementsofstainlesssteels AT gončarovpv technologyofrobotictigweldingofstructureelementsofstainlesssteels AT dolinenkovv technologyofrobotictigweldingofstructureelementsofstainlesssteels AT timošenkoan technologyofrobotictigweldingofstructureelementsofstainlesssteels AT skubatg technologyofrobotictigweldingofstructureelementsofstainlesssteels |
| first_indexed |
2025-11-24T04:39:58Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:39:58Z |
| _version_ |
1850841654182805504 |
| fulltext |
Роботизация и автоматизация
54 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
Удк 621.791.75.01
техноЛогия роБотизированной тиг-сварки
ЭЛементов констрУкций из нержавеЮЩих стаЛей
Л. М. ЛОБАНОВ, Е. В. ШАПОВАЛОВ, П. В. ГОНЧАРОВ, В. В. ДОЛИНЕНКО,
А. Н. ТИМОШЕНКО, Т. Г. СКУБА
иЭс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. киев-150, ул. казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
предложен подход к созданию технологии сварки тиг элементов конструкций сложной геометрической формы из
нержавеющей стали при помощи робототехнической адаптивной системы, которая позволяет адаптироваться к изме-
нению формы поверхности свариваемых изделий в процессе сварки и минимизации вероятности появления дефектных
сварных соединений и цветов побежалости на поверхности изделия. разработана технология роботизированной сварки
неплавящимся электродом углового соединения тонколистовых элементов конструкций из нержавеющей стали марки
AiSi 304, 210, 430 с толщиной соединяемых листов от 0,8 до 1,5 мм. результаты сварочных экспериментов показали,
что разработанные алгоритмы взаимодействия между техническими средствами адаптации могут быть использованы
в системах автоматического управления процессом сварки тиг. Библиогр. 5, табл. 2, рис. 10.
К л ю ч е в ы е с л о в а : сварка ТИГ, нержавеющая сталь, сложная геометрическая форма, робототехническая
адаптивная система, угловые соединения, тонколистовая конструкция
в данной статье предложен подход к созданию
технологии сварки тиг элементов конструкций
сложной геометрической формы из нержавеющей
стали при помощи робототехнической адаптивной
системы, которая позволяет адаптироваться к из-
менению формы поверхности свариваемых изде-
лий в процессе сварки и минимизации вероятно-
сти появления дефектных сварных соединений и
цветов побежалости на поверхности изделия.
известно, что для обеспечения качественного
сварного соединения с требуемыми геометриче-
скими характеристиками шва необходимо [1–3]:
– обеспечение постоянства высоты дуги;
– контроль за наклоном сварочной горелки
относительно изделия (угол наклона) и положе-
ние сварочной горелки при прохождении углов и
закруглений;
– постоянство сварочных параметров во время
выполнения сварки или их изменение при возник-
новении таких требований.
перспективным направлением для поддержа-
ния вышеизложенных технологических требо-
ваний является использование адаптивной робо-
тотехнической системы. такая система должна
обеспечивать сканирование сварного стыка, его
состояние сборки и иметь связь с источником сва-
рочного тока, позволяя выполнять коррекцию ре-
жима сварки в определенных местах сварного
стыка. Это может быть как регулировка сварочно-
го тока, так и применение специальных режимов
сварки (например импульсный ток), возможность
подачи присадочной сварочной проволоки. опре-
деленно адаптивная робототехническая система
может как реализовать сложный алгоритм изме-
нения технологических параметров сварки, так и
осуществлять контроль за траекторией движения
и положения сварочной горелки.
адаптивная робототехническая система долж-
на включать две подсистемы: геометрическая
адаптация и технологическая адаптация. написа-
ние программы управления роботом для реализа-
ции задачи геометрической адаптации состоит из
нескольких шагов:
– задание системы координат инструмента
«tool frame»;
– задание пользовательской системы координат
(рабочего стола) «user frame»;
– планирование траектории перемещения
сварочной горелки вдоль стыка свариваемых
деталей;
– задание параметров режима сварки для раз-
личных толщин свариваемых пластин из нержаве-
ющей стали.
по умолчанию система координат инструмен-
та привязана к центру фланца на последнем зве-
не робота (рис. 1). Эта позиция называется «tool
center point» (TCP). для выполнения процесса
сварки необходимо изменить позицию TCP в соот-
ветствии с конфигурацией реальной модели сва-
рочной горелки. TCP сварочной горелки для свар-
ки миг — это кончик сварочной проволоки; для
сварки тиг — кончик вольфрамового электрода.
для задания системы координат инструмента
используем метод по 6-ти точкам. данный метод
основывается на использовании дополнительного
приспособления в виде иголочки, закрепленной,
например, на рабочем столе. оператор в процес-
се идентификации подводит горелку под разными
© Л. м. Лобанов, е. в. Шаповалов, п. в. гончаров, в. в. долиненко, а. н. тимошенко, т. г. скуба, 2017
Роботизация и автоматизация
55 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
углами (рис. 2) к кончику иглы и последовательно
запоминает три конфигурации робота. далее под-
водит робот к кончику иглы с такой ориентацией
горелки, чтобы ее ось совпадала с осью иглы и за-
поминает 4-ю точку. перемещает по координате
«X» и «Z» или «Y» и «Z» и запоминает 5-ю и 6-ю
точки. в результате последующих расчетов полу-
чаем положение конца электрода и его ориента-
цию в 3D пространстве.
все измерения будем выполнять в пользова-
тельской системе координат. Это означает, что ко-
ординаты узловых точек траектории сварки будут
отсчитываться относительно начальной точки ра-
бочего стола, указанной при идентификации «user
frame».
планирование траектории выполняется либо в
пакете 3D-моделирования, либо с помощью пуль-
та оператора «Teach Pendant». оператор после-
довательно подводит сварочную горелку к точ-
ке начала сварки, промежуточным точкам стыка
свариваемых деталей, окончания сварки и сохра-
няет координаты этих точек в программном коде
управления роботом. кроме координат точек тра-
ектории сварки сохраняется дополнительная ин-
формация об ориентации горелки и конфигурации
робота в каждой узловой точке траектории.
спланированная траектория может без измене-
ний использоваться для партии изделий одной мо-
дификации. однако по окончании процесса свар-
ки, извлечения изделия из оснастки и установки
нового изделия, положение его может измениться.
для компенсации пространственного положения
изделия перед запуском цикла сварки необходимо
выполнить процедуру автоматического обнаруже-
ния изделия. такая процедура может быть выпол-
нена с помощью датчика касания. так, например,
у Fanuc Corporation эта функция называется «ARC
START HEIGHT ADJUST». алгоритм работы дан-
ной функции представлен на рис. 3.
после создания программы управления робо-
том (планирования траектории) и задания параме-
тров режима сварки можно запускать цикл сварки.
однако сварка неплавящимся электродом по жест-
кой траектории без каких-либо средств адаптации
в процессе сварки не гарантирует требуемого ка-
чества сварного шва. возмущающими факторами
являются погрешности в изготовлении оснастки,
которые приводят к изменениям положения стыка
после выполнения операции смены изделия. так-
же положение стыка может изменяться в процессе
сварки под действием тепловой деформации.
для обеспечения требуемого качества сварки
применяются дополнительные сенсоры, которые
адаптируют траекторию перемещения робота к
траектории стыка (сварного шва). одним из таких
сенсоров, который применялся в процессе прове-
дения сварочных экспериментов, является дуго-
вой сенсор и метод «Automatic Voltage Control»
(AVC) — автоматическое управление
напряжением (рис. 4) для обеспечения
постоянства энергетических параметров
режима сварки.
AVC может быть подвержен воздей-
ствию возмущающих факторов:
– изменение типа электрода или его
диаметра;
– изменение положения электрода
по отношению к сварочной ванне в ре-
зультате действия сварочных тепловых
деформаций;
рис. 1. система координат рабочего инструмента (сварочной
горелки)
рис. 2. ориентация горелки в процессе идентификации си-
стемы координат инструмента
рис. 3. алгоритм работы функции подстройки горелки по высоте
Роботизация и автоматизация
56 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
– изменение состава защитного газа;
– изменение параметров колебаний (частота,
время остановок в узлах);
– состояние поверхности свариваемых изделий.
AVC позволяет отслеживать сварной шов пу-
тем мониторинга напряжения. типичное при-
менение AVC — слежение по вертикали с це-
лью стабилизации напряжения на дуге Uд за счет
управления высотой перемещения горелки Z от
поверхности сварочной ванны (Uд = f(Z)). инфор-
мация, полученная при помощи AVC, позволяет
корректировать траекторию робота в соответствии
с положением реального сварного шва. если свар-
ной шов опускается ниже по отношению к соплу,
то напряжение на дуге возрастает и необходимо
опустить сварочную горелку. в противном случае,
если сварной шов поднимается по отношению к
соплу, то напряжение на дуге уменьшается и необ-
ходимо поднять сварочную горелку.
в результате поддерживается заданное значе-
ние длины дуги и таким образом обеспечивается
постоянство ширины сварного шва.
AVC может использоваться при сварке с коле-
баниями поперек шва. в этом случае реализуется
адаптация к положению стыка в горизонтальной
плоскости. если необходимо применение колеба-
ний, то форма их должна быть синусоидальной
(SINE). AVC может использоваться при переме-
щениях сварочной горелки как по линейной, так и
круговой траектории.
сварка изделий из листов нержавеющей стали
малой толщины (до 1,2 мм) сопровождается не-
сколькими факторами, оказывающими существен-
ное влияние на качество сварного шва и его внеш-
ний вид. такими факторами являются сварочные
тепловые деформации и возникновение оксидной
пленки на поверхности свариваемой конструк-
ции. первый фактор приводит к возникновению
дефектов в виде прожогов или непроваров свар-
ного шва. второй фактор приводит к появлению
радужных цветов побежалости на поверхности
металла. оксидная пленка ухудшает внешний вид
изделия и также считается браком.
в данной работе AVC применяется для робо-
тизированного процесса сварки тиг элементов
конструкций сложной геометрической формы.
конструкция изделия подразумевает выполнение
углового соединения, толщина соединяемых эле-
ментов 0,8…1,5 мм из нержавеющей стали AiSi
304, 210, 430. для выполнения данного типа сое-
динения с получением требуемых характеристик
сварного шва сварку тиг выполняли с использо-
ванием импульсного тока, устанавливался «+» на
электроде (обратная полярность), без присадоч-
ной проволоки.
в качестве неплавящегося электрода приме-
нялись вольфрамовые электроды марки Эвт-15,
ЭвЛ-20 (гост 23949) диаметром 2,4 и 3,2 мм.
для улучшения стабильности горения дуги элек-
трод заточен на конус. Форма заточки представ-
лена на рис. 5. заточку вольфрамовых электродов
рекомендуется выполнять специализированными
станками.
в качестве защитного газа применяли аргон
высшего сорта по гост 10157 или его смеси с во-
дородом: аr + 2,5 % н, аr + 5 % н.
Т а б л и ц а 1 . Сварное угловое соединение У4 по ГОСТ 14771–76
конструктивные элементы
s
b
n
e g
подготовленных
кромок свари-
ваемых деталей
шва сварного
соединения
номи-
наль-
ное
пре-
дельное
откло-
нение
номи-
наль-
ное
пре-
дельное
откло-
нение
номи-
наль-
ное
пре-
дельное
откло-
нение
0,8…1,4
0 + 0,5
0…
0,
5s
3
± 1 0 + 1,0
1,5…2,0 5
Примечание. Условное обозначение сварного соединения У4, способ сварки — ин.
рис. 4. метод автоматического управления напряжением на
дуге
Роботизация и автоматизация
- АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
предварительный подогрев и послесварочная
термообработка в основном не требуется.
по данной технологии производится сварка
углового соединения отбойника торгового обору-
дования. геометрические характеристики углово-
го соединения У4 по гост 14771–76 приведены
в табл. 1.
для автоматической аргонодуговой сварки
неплавящимся электродом свариваемые кром-
ки подготавливаются механическим способом, в
том числе с использованием специализированных
станков подготовки кромок. Угол разделки кромок
равен 90 ± 1°. при сварке разнотолщинных соеди-
нений разделка кромок для соединяемых элемен-
тов не изменяется, что связано с толщинами сва-
риваемых заготовок (0,8…1,5 мм).
перед сваркой производилась подготовка за-
готовок: устранялись задиры на кромках методом
шлифовки. механическая обработка выполнялась
таким образом, чтобы не возникали впадины на
кромке заготовки более 30 % ее толщины. также
выполнялось обезжиривание кромок перед свар-
кой поверхности металла на расстоянии не менее
40 мм от свариваемых кромок спиртом, ацетоном,
авиационным бензином, уайт-спиритом или дру-
гими растворителями.
сборка элементов конструкции в сбороч-
но-сварочной оснастке выполнялась в соответ-
ствии с рис. 6. наложение верхнего листа 2 на
нижний 3 выполняется с перекрытием половины
толщины δ второго. выполнение этого условия
необходимо для получения равномерного по на-
плыву сварного шва. также необходимо обеспе-
чить прижатие заготовок к сборочно-сварочной
оснастке с усилием, обеспечивающим устранение
зазоров между листами заготовок и сборочной ос-
насткой (значение усилия прижатия в пределах
Р = 300…500 н в зависимости от свариваемых
толщин металла). для обеспечения плотного при-
легания заготовок к оснастке и обеспечения необ-
ходимого теплоотвода прижатие осуществляется
равномерным распределением усилия по плоско-
сти прижимных планок.
сборку изделия при невозможности обеспече-
ния точности установки заготовок согласно схеме
выполнения углового соединения необходимо вы-
полнить прихватками ручной аргонодуговой свар-
кой с обратной стороны углового соединения без
полного проплавления. такая постановка прихва-
ток позволит вести сварку в автоматическом ре-
жиме без возмущений процесса при прохождении
через них сварочной дуги.
траектория перемещения сварочной горелки
должна быть такой, чтобы кончик вольфрамово-
го электрода был на краю кромки верхнего листа,
как показано на рис. 6. величина дугового проме-
жутка между электродом и изделием устанавлива-
ется и поддерживается в процессе сварки равной
1,5 мм с помощью технологии AVC для всех ти-
пов свариваемых материалов и толщин.
для получения сварного соединения без цветов
побежалости (рис. 7) обеспечивается защита зоны
сварки и участка изделия, нагретого до темпера-
туры 200 °с. для этого выполняется зональная за-
щита, защитный газ подается в область сварки и
область, нагретую до 200 °с. также для защиты
обратной стороны шва газ подается в канавку ос-
настки 6, показанную на рис. 7. расход газа уста-
навливается на расходомере в количестве, обе-
рис. 5. Форма заточки вольфрамового электрода
рис. 6. схема сборки элементов конструкции перед сваркой
углового соединения: 1 — сварочная горелка; 2, 3 — свари-
ваемые заготовки; 4 — газовый канал, для защиты внешней
стороны изделия; 5 — защитный экран; 6 — газовый канал,
для защиты обратной стороны шва изделия; 7 — силовая
часть оснастки
рис. 7. сварной образец углового соединения без цветов по-
бежалости после аргонодуговой сварки в автоматическом
режиме
Роботизация и автоматизация
58 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
спечивающем 6…8 л/мин для защиты обратной
стороны шва, и 10…12 л/мин для внешней сторо-
ны сварного шва.
использование импульсной дуги позволя-
ет расширить возможности сварки неплавящим-
ся электродом [1, 3–5]. таким образом, скорость
и количество вводимой в изделие теплоты опре-
деляются режимом пульсации дуги, который, в
свою очередь, устанавливается по определенной
программе в зависимости от свойств сваривае-
мого материала, его толщины, пространственно-
го положения шва и тому подобного. при сварке
неплавящимся электродом импульсная дуга пред-
назначена для регулирования процесса проплавле-
ния основного металла и формирования шва, при
сварке плавящимся электродом — для регулиро-
вания процесса расплавления и переноса элект-
родного металла [1, 3].
в данной работе сварка выполнялась импуль-
сной дугой с частотой F = 1 кгц, длительность
импульса и паузы составляла по 50 % от общего
периода. Базовый ток составлял 10 % от основно-
го установочного тока. длительность нарастания
и спада сварочного тока tUp, tDown = 1,5 с. цикло-
грамма импульсного сварочного тока приведена
на рис. 8.
начало и окончание автоматической аргоно-
дуговой сварки углового соединения выполняет-
ся на входных и выводных планках для получения
на основном изделии бездефектного сварного со-
единения. размеры входных и выводных планок
должны соответствовать длительности выхода на
режим сварки. длина входной и выводной планки
составляет 30…40 мм.
скорость сварки устанавливается в моду-
ле управления роботизированным комплексом и
должна составлять для свариваемых толщин ме-
талла 36 м/ч (1 мм/с). на рис. 9 приведена схема
ведения автоматизированной сварки углового сое-
динения. сварочная горелка в процессе сварки не
должна отклоняться от заданной траектории более
чем на ±0,2 мм.
для повторяемости качества сварных соедине-
ний роботизированная аргонодуговая сварка непла-
вящимся электродом должна выполняться в поме-
щении с контролируемой цеховой температурой.
приведенные сварочные режимы (табл. 2) получе-
ны при температуре в помещении 18…22 °с. если
происходит перепад температуры в помещении,
где осуществляется сварка, более чем на ±15 °с,
необходимо провести корректировку параметров
режима сварки.
с целью изучения влияния технологических
режимов сварки на структуру металла шва был
проведен макроанализ сварного соединения. про-
веденный металлографический анализ углово-
го сварного соединения нержавеющей стали AiSi
304, 210, 430, выполненного по разработанной
рис. 8. циклограмма импульсного сварочного тока при сварке тиг: IS — стартовый ток; IE — ток окончания сварки; tUp — на-
растание тока; tDown — спад тока; F-P частота импульса (1/F-P — интервал времени между двумя импульсами); dcY — рабо-
чий цикл; IG — базовый ток; I1 — основной ток
рис. 9. схема ведения сварочной горелки по стыку: 1 — сва-
рочная горелка; 2, 3 — свариваемые заготовки; 4 — газовый
канал для защиты внешней стороны изделия; 5 — защитный
экран; 6 — газовый канал для защиты обратной стороны шва
изделия; 7 — силовая часть оснастки
Т а б л и ц а 2 . Режимы автоматической аргонодуговой
сварки углового соединения из тонколистовой нержавею-
щей стали
толщина соединяемых
заготовок
S1 + S2, мм
сварочный
ток Iсв, а
напряжение
Uд, в
0,8 + 0,8 100 9,0
0,8 + 1,0 105 9,2
0,8 + 1,2 115 9,5
Роботизация и автоматизация
59 - АВТОМАТИ ЕСКАЯ СВАРКА -
технологии импульсно-дуговой сварки неплавя-
щимся электродом с полным проплавлением, вы-
явил некоторые особенности. как показано на
рис. 10, сварной шов имеет цельную литую струк-
туру с плавным переходом от горизонтальной
пластины к вертикальной без наплывов, а также
отсутствуют видимые дефекты такие, как поры,
трещины, нарушения целостности шва. такие ре-
зультаты по геометрии сварного шва позволяют
заключить, что разработанная технология робо-
тизированной сварки тиг нержавеющих сталей
толщиной 0,8...1,5 мм может быть использована
при изготовлении изделий из нержавеющей стали
с обеспечением качественного сварного шва с тре-
буемыми прочностными характеристиками, внеш-
ним видом и цветом, аналогичным цвету основно-
го металла.
результаты сварочных экспериментов показа-
ли, что разработанные алгоритмы взаимодействия
между техническими средствами адаптации могут
быть использованы в системах автоматического
управления процессом сварки тиг.
Список литературы
1. савинов а. в., Лапин и. е., Лысак в. и. (2011) Дуговая
сварка неплавящимся электродом. москва, машино-
строение.
2. FANUC Robotics America Corporation. (2013) FANUC
Robotics SYSTEM R-30iB ArcTool Setup and Operations
Manual, Document ID: MAROBAR8203131E, REV A,
Version 8.20 series.
3. сливинский а. а., жданов Л. а., коротенко в. в. (2015)
теплофизические особенности импульсно-дуговой свар-
ки неплавящимся электродом в защитных газах. Автома-
тическая сварка, 11, 32–38.
4. тимошенко а. н., гвоздецкий в. с., Лозовский в. п.
(1978) концентрация энергии на аноде дуги неплавящего
ся электрода. Автоматическая сварка, 5, 68–70.
5. дудко д. а., Шнайдер Б. и., погребицкий д. м. (1977)
допустимые зазоры при импульсно-дуговой сварке тор-
цевых соединений металлов малых толщин. Сварочное
производство, 5, 27–31.
Л. м. Лобанов, Є. в. Шаповалов, п. в. гончаров,
в. в. долиненко, о. м. тимошенко, т. г. скуба
Іез ім. Є. о. патона нан України.
03680, м. київ-150, вул. казимира малевича, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
техноЛогІя роБотизованого тІг-зварЮваня
еЛементІв констрУкцІй з нержавІЮчих стаЛей
запропоновано підхід до створення технології зварювання
тІг елементів конструкцій складної геометричної форми з
нержавіючої сталі за допомогою робототехнічної адаптивної
системи, яка дозволяє адаптуватися до зміни форми поверхні
виробів, що зварюються в процесі зварювання і мінімізації
ймовірності появи дефектних зварних з’єднань і кольорів
мінливості на поверхні виробу. розроблено технологію ро-
ботизованого зварювання неплавким електродом, кутового
з’єднання тонколистових елементів конструкцій з нержаві-
ючої сталі марки AiSi 304, 210, 430 з товщиною листів, що
з’єднуються від 0,8 до 1,5 мм. результати зварювальних екс-
периментів показали, що розроблені алгоритми взаємодії між
технічними засобами адаптації можуть бути використані в
системах автоматичного управління процесом зварювання
тІг. Бібліогр. 5, табл. 2, рис. 10.
Ключові слова: зварювання тІг, нержавіюча сталь, складна
геометрична форма, робототехнічна адаптивна система, ку-
тові з’єднання, тонколистова конструкція
поступила в редакцию 24.04.2017
рис. 10. макроструктура углового сварного соединения из
нержавеющей стали AiSi 304 толщиной 1,2 мм (а) и AiSi 201
толщиной 0,8 мм (б)
Науково-практична кон еренц я
СУ АСН ПРОБЛЕМИ ЗВАРЮВАЛ НОГО ВИРОБНИЦТВА
22-23 листопада 2017 р. Міжнародний виставковий центр, Ки в
Тематика конференці
розвиток прогресивних зварювальних процесів
нові зварювальні матеріали та обладнання
проблеми і тенденці автоматизаці зварювальних та споріднених процесів
впровадження прогресивних технологій при виготовленні та ремонті металоконструкцій
cтандартизація та сертифікація в зварювальному виробництві
підготовка кадрів та організація конкурсів професійно майстерності
проблеми екологі
розвиток міжнародного співробітництва.
свої пропозиції та тези доповідей просимо направляти до 1 серпня: maksimov@paton.kiev.ua
|