Сравнение работы поворотной и неповоротной установки для сварки кольцевых стыков

В 2017 году активно развивающийся завод в Рязанской облости приобрел у компании «Интертехпибор» установку HWR COOPER, HST creative (Чехия) с высокой степенью загрузки, предназначенный для автоматической сварки кольцевых швов. 

Завод – покупатель ориентирован на выпуск различной продукции промышленного назначения, в частности эта сварочная установка был задействован при изготовлении измерительных датчиков и сигнализаторов уровня.

Сварка этой продукции делится на простые конструкционные элементы:     

• приварка всевозможного вида цилиндрических фланцев с установочной резьбой;
• приварка фланцев с полостями под монтаж печатных плат;
• приварка к фланцам труб требуемой длинны;
• вварка упорных фланцев между труб;
• сращивание труб между собой;
• приварка заглушек.

Сварочная установка HWR COOPER, оснащенная блоком подачи присадочной проволоки FEEDER CW06 и немецким сварочным аппаратом JÄCKLE «ProTIG350», идеально подходит для сварки этих конструкционных элементов:

• два соосных патрона надежно фиксируют заготовки;
• передний трехкулачковый патрон вращает заготовку;
• патрон на подвижной задней бабке плотно прижимает свариваемые заготовки;
• пневматический суппорт точно подводит сварочную горелку в зону сварки;
• система управления сварочного станка полностью контролирует режим сварки;
• для достижения максимальной производительности сварочный аппарат настраивается в режим скоростного импульса.

Цикл работы отлажен следующим образом: сначала, оператор, работающий на станке, устанавливает свариваемые заготовки и запускает процесс сварки, далее система управления сварочного станка отрабатывает запрограммированные действия:

• осуществляет серию прихваток и запускает процесс сварки;
• выдерживает паузу вращения для образования сварочной ванны;
• подает присадочную проволоку в зону сварки;
• запускает плавное вращение патрона удерживающего свариваемые заготовки;
• во избежание прожогов, во время сварки несколько раз ускоряет процесс вращения, компенсируя тем самым прогрев заготовок;
• во избежание образования кратера при заварке, гасит сварочную дугу продолжая вращение заготовки.

Затем, оператор снимает сваренное изделие и устанавливает следующую заготовку серии. Весь процесс длится около двух минут. При смене типа заготовок требуется переналадка сварочной установки, занимающая около пяти минут. Реальная скорость работы в среднем достигает 25 швов в час.

Также в производственном процессе использовалась установка орбитальной сварки немецкой компании Orbitalservice, которая состоит из: сварочного источника; блока водяного охлаждения; сварочной головки; жидкостной горелки со шланг пакетом; блока подачи присадочной проволоки; комплект соединительных кабелей и шлангов.

Принципиальное отличие между двумя этими установками заключается в механике работы: установка HWR COOPER вращает концентричное изделие и производит TIG – сварку в верхнем положении, а немецкая установка орбитальной сварки вращает сварочную TIG – горелку вокруг неподвижно зафиксированной свариваемой заготовки. Причем, сварочная головка, входящая в состав установки орбитальной сварки, фиксируется на прямолинейный участок свариваемого изделия рядом (100 мм) со стыком, остальная часть изделия должна быть надежно закреплена и может иметь любую длину и геометрическую конфигурацию, что, в свою очередь, дает свободу в конструировании измерительных датчиков и сигнализаторов. 

Принципы работы на установке орбитальной сварки: сварщик прихватывает все стыки серии одного изделия, центрируя соосносить с помощью трубного центратора-призмы «OD 5 – 30»; оператор фиксирует прихваченное изделие на верстаке или в тисках; оператор устанавливает сварочную головку открытого типа на стык; оператор выбирает из списка заготовленную программу, соответствующую выбранному стыку, и запускает сварку. 

Далее, согласно выбранной программе начинается цикл сварки:

• сварочная головка вращается против часовой стрелки, наматывая шланг-пакет;
• открывается газовый клапан и в течении 5 секунд продувается шланг-пакет;
• зажигается сварочная дуга и образуется сварочная ванна;
• во время образования сварочной ванны начинает подаваться присадочная проволока в зону сварки;
• сварочная головка начинает вращение по часовой стрелке, согласно запрограммированным параметрам процесса;
• во избежание прожогов, весь шов делится на несколько секторов, в каждом из которых ступенчато снижается погонная энергия, вкладываемая в сварочный шов, тем самым компенсируя не только прогрев заготовок, но и учитывая пространственные положения сварки;
• во избежание залипания присадочной проволоки в конце сварки, проволока отходит назад от зоны сварки (реверс проволоки);
• во избежание образования кратера при заварке, гасит сварочную дугу продолжая вращение вокруг заготовки.

Оператор перемещает сварочную головку по изделию, либо переставляет ее на аналогичный стык другого изделия. Процесс сварки длится около двух с половиной минут с учетом установки сварочной головки на стык. При смене типа сварных заготовок требуется настройка положения сварочной головки, занимающая около четырех минут. Реальная скорость работы в среднем достигает 20 швов в час.

Конструкция изделий предполагает использование технологии сварки толстостенных труб потому что, с точки зрения соотношения диаметров труб с толщиной стенок (20 мм к 3 мм), трубы следует считать толстостенными. Оптимальным технологическим решением был классический способ подготовки свариваемых кромок: без зазора, с разделкой «V30», с притуплением 1 мм, способ сварки с присадкой за один проход. Получаемые стыки имели стабильный провар с внутренним усилением 0.5 – 1 мм при ширине шва с внутренней стороны 3 – 4 мм и с наружным усилением в 1.5 – 2 мм при ширине шва с наружной стороны 4 – 5.5 мм. Массивные фланцы вваривались в изделия, благодаря наклону и смещению сварочной горелки, с применением присадочной проволоки без дополнительных разделок.

В итоге завод изготовитель получил в производство две высокотехнологичные сварочные установки. Автоматизация сварки дала стабильный и повторяемый результат, что минимизирует погрешность измерения выпускаемыми измерительными датчиками и сигнализаторами уровня. Различные принципы работы установок дополняют технические возможности друг друга. Чешская сварочная установка имеет большую производительность, но требует больше времени на переналадку при смене типа свариваемого шва, по сравнению с немецкой установкой орбитальной сварки. В сумме средняя выработка двумя комплектами достигает 40 швов в час или около 100 изделий в смену.

Инженер по орбитальной сварке
ООО "ИТП"                                                                           Стекольщиков Сергей Александрович