книги из ГПНТБ / Вайнбойм, Д. И. Технология и оборудование электрической сварки плавлением учебное пособие
.pdf
Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Д. И. ВАИНБОЙМ
ОДОБРЕНО Редсоветом СЗПИ
4 нюня 1973 г.
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
УСТАНОВКИ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ЛЕНИНГРАД
1974
Пособие содержит сведения по компоновке автосва рочных установок из типовых агрегатов и узлов, описа ние сварочных тракторов и головок, вспомогательного механического оборудования для закрепления и пере мещения сварочных головок (колонны и самоходные тележки) и для укладки и вращения свариваемых изде лий (продольные опорные стенды, кантователи, ролико вые стенды, манипуляторы и вращатели); в нем приве дены методы расчета основных передач и мощности при водных электродвигателей механического оборудования и проектирования электрической части установок, а так же примеры проектирования специализированных устано вок для автоматической сварки цилиндрического сосуда, бака и двутавровой балки.
Брошюра предназначена для студентов специально сти 0504 в качестве учебного пособия по курсовому про екту и разделу «Сварочные автоматы» дисциплины «Тех нология и оборудование электрической сварки плавлени ем», а также может быть использована при дипломном проектировании.
t o
ДАВИД ИОСИФОВИЧ ВАЙНБОЙМ
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
Установки для автоматической сварки
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
О — Издание Северо-Западного заочного политехнического института, 1974 г.
ГЛАВА 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТАНОВКАХ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ
Сварка как технологический процесс соединения металлических частей в неразъемную сварную конструкцию заняла ведущее поло жение в производстве металлических сооружений и машин. Сва рочное производство существенно развивается — создаются новые способы сварки и новые сварочные материалы, совершенствуются технологические процессы, увеличивается степень механизации и автоматизации сварочных работ.
Автоматизация и механизация процессов производства сварных конструкций, способствующие повышению производительности, улучшению качества изделий и облегчению труда рабочих, явля ются в настоящее время главным направлением технического про гресса в сварке.
Процесс автоматической сварки совершается без участия свар щика в формировании шва. Все важнейшие операции выполняют механизмы сварочной установки. К операциям выполнения свар ного шва относятся: возбуждение дуги в начале процесса сварки шва; подача электрода в зону сварки по мере его плавления; авто матическое регулирование режима сварки; перемещение дуги вдоль свариваемых кромок; защита плавильного пространства от воздей ствия воздуха; завершение процесса сварки в конце сварного шва.
Комплекс механического и электрического оборудования, необ ходимый для выполнения указанных операций, и называется уста новкой для .автоматической сварки.
Установки для автоматической сварки ,по своей конструкции на поминают некоторые специализированные металлообрабатываю щие станки, снабженные своеобразным «инструментом», которым является сварочная дуга. Другой особенностью установок является относительно малая мощность электрических двигателей для пере мещения изделия или сварочной дуги, затрачиваемая в основном на преодоление усилий трения в кинематических цепях, инерцию и статическую неуравновешенность подвижных звеньев с изделием.
3
§ 1. ТИПОВЫЕ к о м п о н о в к и УСТАНОВОК
В зависимости от степени механизации операций существует широкая классификация установок для автоматической сварки от простейших типов (универсальные полуавтоматы, сварочные трак торы) ц ограниченной автоматизацией работ до сборочно-свароч ных линий с автоматическим управлением (линии производства труб, автомобильных колес и др.).. В крупносерийном и массовом производстве применяются так называемые станки-автоматы. Они проектируются для одного конкретного изделия с наибольшей меха низацией сборочных и сварочных операций при его изготовлении.
Значительно чаще сварные конструкции изготовляются мелки ми сериями. В этом случае целесообразнее изготовлять не станокавтомат, а специализированную установку для сварки изделий не-' скольких типоразмеров. Для упрощения конструкции установки сборочные работы на ней не производятся, так как мощные при жимы затрудняют'перемещение сварочной головки, и на сварку по дается заранее собранное на прихватках изделие.
В качестве примера подобных типовых установок на рис. 1 по казан общий вид установки для автоматической сварки изделий ци линдрической формы различного диаметра. Основными узлами установки являются сварочная головка, самоходный балкон для ее крепления и перемещения и роликовый стенд для вращения изде лия. Кроме того, в установку входят шкаф с аппаратурой управле ния, источник литания дуга и гирлянды соединительных и свароч ных проводов с -приспособлением для их перемещения. В случае сварки в среде защитных газов к установке добавляется баллон с защитным газом, снабженный газовой аппаратурой и шлангами подвода защитного газа.
Установки, оборудованные вспомогательными механизмами, оказались в работе удобнее сварочных тракторов, перемещающих ся непосредственно по свариваемому изделию. Специальное вспо могательное оборудование позволяет быстро поставить автомат на начало шва и отвести его в исходное положение перед кантовкой изделия или установкой нового изделия под сварку. Оно обеспечи вает быстрое маршевое перемещение от одного шва к другому, по зволяет быстро поднять или опустить сварочную головку при пере ходе на изделие другого габарита, легко обслуживать одной сва рочной головкой два рабочих места и т. д.
В течение ряда лет многие заводы проектировали и изготовля ли для себя специализированные установки применительно к вы пускаемой ими продукции. Их опыт позволил разработать основ ные типы компоновок, получивших наибольшее распространение.
Развитие автоматической сварки показало целесообразность со здания автосварочных установок из узлов и агрегатов, серийно
4
Рис. 1. Общий вид установки для автоматической сварки цилиндрических изделий:
1 — пульт управления, 2 — сварочная головка, 3 —• передвижной балкон, 4 — роликовый стенд
ш
выпускаемых специализированными заводами средств механиза ции и автоматизации. В этом случае заводские специалисты с наи меньшими трудностями проектируют и изготовляют установки, а при изменении выпускаемой продукции используют типовые узлы в новых компоновках.
Разработкой типовых компоновок автосварочных установок и унификацией входящих в них узлов механического оборудования в Советском Союзе занимаются ведущие институты: Институт электросварки им. Патона (ИЭС), всесоюзные лроектно-технологи- чеокйе институты (ЕШТИ), Всесоюзный институт сварочного про изводства (ВИСИ), Всесоюзный научно-исследовательский инсти-' тут по нормализации в машиностроении (ВНИИНМАШ)- и др.
Опыт зарубежной промышленности также показывает целесо образность унификации, стандартизации и агрегатирования обору дования установок для автоматической сварки. Специализирован ные зарубежные фирмы выпускают агрегаты, входящие в различ ные компоновки установок, сериями различных типоразмеров, что позволяет выбрать экономически наиболее целесообразное обору дование применительно к конкретным изделиям, обладающее спо собностью переналадки со сварки конструкции одного типоразмера на сварку другого. ■
В Советском Союзе типовые узлы установок серийно выпуска ются Колпинским механическим заводом (колонны, самоходные те лежки и манипуляторы), Львовским заводом средств механизации и автоматизации (роликовые стенды), Тбилисским заводом электросварочного оборудования им. Е. О. Патона (манипуляторыавтоматы АДК-500-6) и др.
Анализ производственного опыта показывает, что несмотря на большое разнообразие сварных конструкций наибольшее примене ние автоматическая сварка получила при изготовлении изделий с прямолинейными и кольцевыми швами. Геометрическая форма сварного шва определяет схему перемещения сварочного автомата и свариваемого изделия и может быть положена в основу класси фикации компоновок для автоматической сварки.
По этой классификации специализированные установки разде ляются на две большие группы: установки для автоматической сварки продольных швов (рис. 2) и установки для автоматической аварки кольцевых швов (рис. 3.). В зависимости от конструкции механизма закрепления и перемещения сварочных головок и изде лий установки для сварки продольных швов разделяются на пять) типов. Для сварки полотнищ и обечаек служат установки с продольным опорным стендом, на который укладывается свариваемое! изделие. Перемещение сварочной головки осуществляется тележ кой сварочного трактора, , винтовым механизмом или тележкой самоходной головки по горизонтальной консоли колонны.
6
а) |
и) |
|
Рис. 2. Типовые компоновки установок для автоматической сварки продольных швов:
а — со сварочным трактором и опорным стендом, б — со сварочной головкой и опорным стендом, в — со сварочной головкой на само ходной колонне и кантователем, г — то же с кантователем с подъ емными центрами, д — с самоходной сварочной головкой и колон
ной
7
Рис. 3. Типовые компоновки установок для автоматической сварки кольцевых швов:
а — с самоходной сварочной головкой на колонне и вращателем с вер тикальной планшайбой, б — с подвесной сварочной головкой на ко лонне и вращателем с горизонтальной планшайбой, в — со сварочной головкой на самоходной колонне и роликовым стендом, г — со свароч ной головкой на самоходном портале и роликовым стендом, д — со сварочной головкой на самоходной колонне и вращателем с торце-
выми планшайбами
8
В связи с необходимостью, кантовки (поворачивания) лри сварке продольных швов балок, изделие закрепляется не на стен де, а в двухстоечном кантователе, а перемещение сварочной го ловки вместе с колонной вдоль шва производится с помощью самоходной тележки или .портала. Для кантовки крупногабаритных ба лок, рам и других изделий используются кантователи с подъем ными центрами.
Установки для сварки кольцевых швов также разделяются на пять типов в зависимости от конструкции вращателя изделия и механизма перемещения сварочной головки. Для сварки кольце вых швов в вертикальной плоскости на коротких изделиях исполь зуется манипулятор, а самоходная сварочная головка может уста навливаться в требуемом положении на горизонтальной консоли неподвижной колонны. Кольцевые швы в горизонтальной плоско сти свариваются на таких же установках, но изделие укладывается на вращатель с горизонтальной планшайбой, а подвесная свароч ная головка закрепляется на подвижной консоли колонны, Изде лия значительной длины приводятся во .вращение с помощью двух стоечных кантователей или роликовых стендов, а сварочные голов ки закрепляются на колоннах, установленных на самоходных те лежках, или на самоходных порталах. Самоходные тележки и порталы могут быть использованы также и для сварки продольных швов изделий цилиндрической формы.
Описания компоновок наиболее распространенных типовых установок приведены в главе 7.
§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ АВТОСВАРОЧНЫХ УСТАНОВОК
Основная цель унификации электротехнического и механиче ского оборудования — возможность легкой переналадки унифици рованных узлов в новую компоновку при смене объекта производ ства. В настоящее время разработаны основные узлы, входящие в любую типовую компоновку установки. В соответствии с приня той классификацией (рис. 4) эти узлы разделяются на четыре группы: сварочные головки, источники питания дуги, механическое оборудование для крепления и перемещения сварочных головок и механическое оборудование для укладки и перемещения изделий.
Сварочные головки, их тип, размеры и конструктивные особен ности выбираются в зависимости от способа и режима сварки и выбранного типажа компоновки. Существующие 'сварочные голов ки обеспечивают надежную работу установок при сварке изделий любых размеров. В качестве сварочных тракторов, перемещающих ся по рельсовому пути параллельно шву, в установках наибольшее применение получил автомат АДС-1000-2. Если необходимо про-
9