Описание
Комплект автоматического оборудования, входящего в состав предлагаемого сварочного комплекса, предназначен для выполнения кольцевых и продольных стыковых сварных соединений цилиндрических ёмкостей. Сварка выполняется автоматической дуговой сваркой под слоем флюса снаружи и изнутри.
Сварочный комплекс может использоваться для сварки цилиндрических ёмкостей из низкоуглеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей при производстве энергетического оборудования, котлов, химического и нефтегазоперерабатывающего оборудования. На сварочном комплексе также может быть выполнена сварка прямолинейных стыковых швов листовых деталей (сварка плоских карт), наплавка плоских, кольцевых и круговых деталей.
Комплект оборудования автоматического комплекса включает в себя:
- Сварочная колонна INCZ 4×4 (на моторизованной рельсовой тележке, с вращением вокруг вертикальной оси вручную).
- Автоматическая сварочная головка INMZ9. Головка укомплектована моторизованным крестовым суппортом и инверторным источником питания 1000 А.
- Механическая система слежения за стыком.
- Система подачи и рециркуляции флюса (для работы требуется сжатый сухой воздух 6 атм.).
Комплект может быть дополнен самоцентрирующимся роликовым вращателем INZT-10t (1 приводная секция + 3 холостых секции) на рельсовых тележках, комплект 20Т. Рельсовые пути не входят в комплект поставки.
Сварочная колонна INCZ 4×4, INTEGRAL
Сварочная колонна с выдвижной подъёмной консолью, специально разработанная для полностью автоматической сварки. Вертикальная поворотная колонна и выдвижная горизонтальная консоль выполнены из стального профильного проката квадратного сечения и обеспечивают высокую прочность и надёжность силовой конструкции колонны. Колонна установлена на опорном подшипнике и имеет возможность вращения вокруг вертикальной оси, вращение ручное с механической фиксацией в любом положении.
На вертикальной колонне крепится седло, в котором располагается выдвижная консоль. Стальное седло консоли смонтировано на 4 регулируемых V-образных роликах; каждый ролик вращается на закрытом подшипнике и перемещается на эксцентриковой оси для точного выравнивания консоли. Ролики седла перемещаются по обработанным направляющим колонны, что гарантирует плавный подъем консоли. Седло с консолью перемещается по направляющим вертикальной колонны вверх и вниз при помощи многозвенной прочной роликовой цепи. Привод вертикального перемещения – зубчатый редуктор с электрическим двигателем переменного тока с инверторным частотным регулятором привода. Привод вертикального перемещения обеспечивает плавный, быстрый и точный подъём консоли на необходимую высоту.
Встроенный в колонну противовес облегчает работу привода вертикального перемещения, что обеспечивает плавное перемещение консоли вверх и вниз и надёжную фиксацию на необходимой высоте. Система безопасности предохраняет консоль от падения, делая работу сварочной колонны безопасной.
Прямоугольная выдвижная консоль имеет шлифованные направляющие по всей длине и высокоточную зубчатую рейку для перемещения внутри седла и поддерживается на 4 регулируемых V-образных роликах, смонтированных на седле, каждый вращается на закрытом подшипнике и перемещается на эксцентриковой оси, чтобы гарантировать точное выравнивание и безвибрационное движение автоматической сварочной головки.
Все элементы электрического оборудования колонны со степенью защиты IP 54. Напряжение питания всего электрооборудования колонны – 380 В, 3 фазы, частота 50 Гц. Шкаф с элементами электрического оборудования и пульт управления смонтированы на вертикальной колонне. Пульт является съемным и соединен со шкафом проводом.
Технические характеристики колонны INCZ 4×4, INTEGRAL
| Вертикальное перемещение консоли (А) | 4000 мм |
| Горизонтальное перемещение консоли (В) | 4000 мм |
| Скорость вертикального перемещения консоли | 800 мм/мин |
| Скорость горизонтального перемещения консоли (с плавной регулировкой) | 150 — 2500 мм/мин |
| Максимальная нагрузка на конце консоли при полном вылете | 200 кг |
| Габаритный размер при вылете консоли: | |
| минимальном | 1250 мм |
| максимальном | 5250 мм |
| Размер по вертикали | 6300 мм |
| Напряжение питания | 380 В, 3 фазы, 50 Гц |
| Общая установленная мощность | 6,5 кВт |
| Скорость перемещения рельсовой тележки | 2000 мм/мин |
Технология и способы сварки
Для неровных заготовок существует несколько способов сварки. Выбор правильного метода будет зависеть от того, какого размера участок нужно сварить, какая форма шва должна получиться.
Чтобы сварить трубы с диаметром более 30 см потребуется кольцевой обратноступенчатый способ. Здесь каждый небольшой участок сваривается по часовой стрелке, но появляться эти сварные участки будут в обратном порядке, против часовой стрелки. То есть в начале первого участка будет заканчиваться второй и т. д.
Обратноступенчатый способ сварки кольцевых швов более 300 мм
Более практичной, чем обратноступенчатая кольцевая сварка, будет многослойная. Принцип здесь заключается в том, что концы и начала смежных слоев перекрывают друг друга. И при каждом последующем наложении шва, направление сварки должно меняться на противоположное. Величина каждого сварного участка на кольцевой детали здесь не превышает 25 мм.
Многослойная сварка кольцевых швов
Есть и способ кольцевой сварки крест накрест. Обычно он применяется для труб, диаметр которых более 1000 мм. Здесь сварочные швы делятся на отдельные участки, обычно четыре и больше. Каждый участок делится еще на два. Так получается не менее восьми точек, в которых нужно сваривать деталь. Они нумеруются не по порядку, а крест-накрест. И чтобы эффект был максимальным, работать здесь лучше двум сварщикам сразу.
Сварка крест накрест кольцевых швов более 1000 мм
Помимо правильного метода потребуется выбрать еще и подходящий электрод. К примеру, когда применяются газозащитные электроды, шов должен делаться против часовой стрелки, без колебаний. Для этого одним электродом придется опираться на саму деталь, которая сваривается.
Автоматическая сварочная головка INMZ9
На торце выдвижной консоли сварочной колонны размещается автоматическая сварочная головка INMZ9 для дуговой сварки под слоем флюса. Автоматическая сварочная головка обеспечивает сварку с максимальным током сварки 1000 А при ПВ100% сварочной проволокой диаметром до 5,0 мм. Размоточное устройство для сварочной проволоки рассчитано на бухты проволоки 25 кг и размещается непосредственно на консоли сварочной колонны.
Технические характеристики сварочной головки
| Мощность привода | 150 Вт, 110 В |
| Скорость подачи проволоки при вращении двигателя 14 об/мин | 400-2000 мм/мин (для проволоки ø3,2; 4,0; 5,0 мм.) |
| Скорость подачи проволоки при вращении двигателя 47 об/мин | 1350-6000 мм/мин (для проволоки ø2,0; 2,4; 3,2 мм.) |
* Может использоваться со сварочными источниками серии INZD5 и INZD7 мощностью до 1600А.
Результат
Фотографии готового ровного шва говорят о том, что мы успешно выполнили поставленную задачу.
До:
После:
Конечно, для получения идеального результата необходимо более точно настроить параметры сварочного источника и каретки. Но в целом, можно сказать, что конфигурация прекрасно справилась с поставленной задачей. Трактор самостоятельно следит за швом, и оператору не приходится ничего менять в процессе.
Так же хотелось бы обратить внимание, что данный комплект оборудования позволит выполнять и другие задачи, например сварка длинных прямых (продольных) швов в любых положениях.
Механическая система слежения за стыком
Автоматическая сварочная головка установлена на крестовом слайдере (суппорте скольжения) с приводным перемещением 100 мм в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Привод слайдера – два электрических двигателя постоянного тока с ходовыми винтами и шарико-винтовыми парами. Управление крестовым слайдером осуществляется с переносного пульта управления.
На сварочной головке установлена механическая система слежения за стыком по вертикали контактного типа, которая обеспечивает постоянный вылет сварочной проволоки из токоведущего мундштука.
Дополнительно сварочная головка оснащена точечным лазерным целеуказателем для облегчения слежения за стыком сварного соединения. Целеуказатель проецирует световую точку диаметром менее 2 мм на расстоянии от 50 до 200 мм.
Изготовление
Типовой технологический процесс производства обечаек включает такие этапы:
- Очистка заготовки (удаление окалины и следов коррозии).
- Выполнение правки листового проката.
- Разметка заготовок, их раскрой.
- Резка листов на заготовки.
- Подготовка кромок под проведение сварочных работ.
- Сборка заготовок.
- Выполнение сварки карт.
- Вальцовка (круговая гибка) обечаек.
- Сварка стыков.
- Правка.
- Контроль.
Подготовка кромок
Операция необходима для получения требуемой формы кромки, избавления от дефектов, возникших при проведении резки листа. Форма кромок должна отвечать отраслевым стандартам, техническим условиям и требованиям. Методы обработки кромок обечаек под сварку не должны приводить их механическому повреждению. Возможные варианты:
- Подготовка кромок с применением абразивного круга с зачисткой с двух сторон плоскости листа в зонах разделки кромок и точек будущей сварки, на расстоянии 40 мм от торцов.
- Зачистка кромок с помощью электрической шлифовальной машины, на плиточном стенде, до абсолютного удаления трещин, ржавчины, окалины.
- Обработка кромок способом фрезерования проводится с закреплением заготовок на столах фрезерных станков того или иного типа. Инструментами фрезерования служат фрезерные головки и фрезы. Кромки под поперечные швы в днищах и обечайках обрабатывают на токарных и расточных станках.
- Местная зачистка кромок и небольшой объем работ выполняется с помощью пневмозубила.
Сборка заготовок
Собирать под сварку заготовки необходимо на специальных стендах, которые обеспечат точное взаимное расположение деталей и их фиксацию, ГОСТ 26 291. Выравнивание стыкуемых элементов производится с помощью угольника и линейки или по упорам. Если соединяемые детали имеют разную толщину, плавный переход выполняется с помощью постепенного утончения элемента большей толщины. Стыкуемые заготовки закрепляют прижимами.
Вальцовка
Вальцовка обечаек — деформирование листа металла вдоль определенного направления. В зависимости от толщины металла, вальцовка бывает:
- холодной (изготовление тонкостенных обечаек);
- горячей (толстостенных).
Выполняется на станке с помощью вальцов. Заготовка прокладывается между валами и с их помощью подгибается до требуемого радиуса. Для изготовления цилиндрической обечайки необходимо 3 вала, конической — четыре.
Правка
В этой операции особенно нуждаются цилиндрические обечайки, имеющие жесткий контур (не прогибающиеся под своим весом). Вследствие ранее проведенных этапов — подгибки кромок и сварки продольного стыка, деталь приобретает неправильную форму, с наибольшим искажением в околошовной зоне. Задачей правки является получение заданной геометрической формы, в соответствии с условиями нормативных документов . Правка выполняется между тремя валками способом увеличения кривизны на участке контура обечайки, расположенном между валками, а затем ее уменьшения.
Завершающий этап
В соответствии с требованиями к шероховатости поверхности изделия и точности выполнения работ, проводятся завершающие работы:
- зигование;
- разбортовку и отбортовку торцов;
- шлифование.
Зигование
Назначение:
- придача обечайке дополнительной жесткости;
- монтаж и закрепление опорных разжимных колец, служащих для установки перегородок, тарелок, опор, решеток.
Зигование проводится на зиговочных машинах.
Разбортовка торцов
Цель — обеспечить поцарговую сборку. Работы производятся на бортовочных машинах. Возможные варианты: разбортовка наружу и внутрь.
Отбортовка торцов
Способы отбортовки аналогичны разбортовке:
- вовнутрь (для охлаждения днищ и под рубашки охлаждения теплообменников);
- наружу (для монтажа накидных фланцев).
Для выполнения действий используют фланце-бортовочные машины.
Шлифование
Является способом отделочной обработки, который может осуществляться:
- ручной шлифовальной машиной, работающей от пневматического или электрического привода;
- бескопирным (полусвободным) шлифованием маятниковыми головками.
Готовая продукция проверяется на соответствие нормативным характеристикам. Обечайки не должны содержать острых кромок, заусенцев и вмятин на поверхности. Допустимы небольшие дефекты и потертости, не влияющие на уменьшение толщины стенок.
Источник питания для сварки INSAW, INTEGRAL
В качестве источника тока используется инверторный источник для сварки на постоянном токе модель INSAW-1000IGBT (INZD7).
| Инверторные источники питания серии INSAW являются мультифункциональными источниками питания и могут быть использованы для автоматической дуговой сварки под флюсом, электрошлаковой сварки, сварки штучным электродом, воздушно-дуговой строжки угольным электродом, а также имеют хорошую производительность при сварке одной проволокой или наплавке лентой на постоянном токе. Основная схема источников питания – инверторная схема на основе модулей IGBT с высокой надёжностью, высокой скоростью отклика, хорошими динамическими характеристиками, они могут быстро автоматически компенсировать колебания напряжения питания, обеспечивают устойчивое горение дуги и получение сварного шва хорошей формы и высокого качества. |
| Напряжение питания, В/Гц | ~3×380 В ±10% / 50 Гц |
| Номинальная потребляемая мощность, кВ-А | 53 |
| Номинальный потребляемый ток, A | 80 |
| Коэффициент мощности cosφ | 0,93 |
| Эффективный КПД | 0,88 |
| Напряжение холостого хода, В | 83 |
| Ток холостого хода, A | 1,0 |
| Потери мощности без нагрузки, Вт | 484 |
| Диапазон сварочного тока, A | 100 — 1000 |
| Номинальное сварочное напряжение, В | 44 |
| Номинальный рабочий цикл (ПВ) | 100% |
| Масса, кг | 125 |
| Размеры (Д × Ш × В ), мм | 780×390×800 |
| Класс изоляции | F |
| Степень защиты | IP21S |
| Режим охлаждения | воздушное |
Оборудование для крепления и перемещения сварочных автоматов и полуавтоматов
Сварка автоматами и полуавтоматами может выполняться, как без, так и с применением специальных вспомогательных устройств, например, для подвески аппарата над подвижным свариваемым изделием или для перемещения аппаратов вдоль шва или от шва к шву (колонны, порталы, тележки, площадки). Вспомогательное оборудование такого типа применяется часто и для сварки тракторами или полуавтоматами.
Колона поворотная для сварочного полуавтомата
Система подачи и рециркуляции флюса
Система подачи и рециркуляции флюса с пневматическим приводом, установленная на консоли сварочной колонны, обеспечивает подачу подогретого сварочного флюса в сварочную головку и удаление излишнего флюса со сварного шва посредством эжекционного сопла, установленного на сварочной головке.
Удалённый флюс поступает в рециркуляционный бункер, оснащённый механическим и магнитным сепараторами для восстановления флюса и удаления остатков переплавленной шлаковой корки. Восстановленный флюс поступает в расходный флюсовый бункер, расположенный непосредственно на сварочной головке. Для работы системы подачи и рециркуляции флюса необходим сжатый воздух (сухой и без масла) давлением 6 Бар.
Технические характеристики системы подачи и рециркуляции флюса
| Емкость основного бункера | 50 кг |
| Емкость малого бункера | 6 кг |
| Мощность двигателя насоса | 3,0 кВт |
| Напряжение питающей сети | ~380В, 3 ф |
| Давление сжатого воздуха | 0,6 Мпа |
| Рабочее отрицательное давление (всасывание) | -0,02 Мпа |
| Расстояние горизонтальной подачи флюса | 8-25 м |
| Расстояние вертикальной подачи флюса | 5-7 м. |
| Скорость восстановления флюса | 8 -15 кг/мин |
| Скорость подачи флюса | 2- 20 кг/мин |
| Вес основного блока | 150 кг |
Технологическая оснастка сварочных установок
Флюсоудерживающие устройства служат для создания необходимого слоя флюса в тех случаях, когда этот слой не удерживается кромками свариваемых деталей. Флюсоудерживающие устройства могут быть неподвижными и подвижными. Схемы некоторых из них показаны на рисунке.
Флюсовые подушки служат для предотвращения утечки расплавленного металла в зазор между кромками. Слой флюса прижимается к нижней стороне шва, удерживая при этом сварочную ванну и формируя обратный валик.
Самонастраивающийся роликовый вращатель INZT-10Т
Самоцентрирующийся роликовый вращатель на рельсовых тележках состоит из 4-х секций: INZT-10Т – 1 приводная и 3 холостых секций – общей грузоподъёмностью 20 тонн.
Вращатель представляет собой прочную конструкцию на стальной раме. Каждая секция вращателя имеет две опоры, на оси которых установлены коромысла с четырьмя роликами, покрытыми слоем технического полиуретана. Верхние ролики приводной секции имеют замыкающие устройства, чтобы предотвратить повреждение трансмиссии при погрузке изделий. Приводная секция оборудована двумя двигателями переменного тока с червячными редукторами. Скорость вращения роликов управляется частотным преобразователем, который позволяет устанавливать необходимую скорость вращения.
Все электрические элементы установлены в шкафу, закрепленном на кронштейне приводной секции. Управление роликовым вращателем осуществляется с дистанционного пульта, на котором потенциометром задается скорость вращения, а также переключатель направления вращения и кнопка аварийного останова. Соединительный кабель пульта ДУ составляет 10 м.
