Плазменная сварка

 

Механические  свойства  стали  09Г2С: 

%    

Теплофизические  свойства [3]: 

 ρ = 7594 - плотность,            

 с = 732 - удельная теплоёмкость,     

 а=0,486* - температуропроводность,           

- теплопроводность.

Технологические свойства:

Тковки , ºC :  начала 1250 , конца 850.

Свариваемость - сваривается без ограничений ( кроме химико-термически обработанных деталей). Способы сварки: РДС , КТС без ограничений.

 

 

 

 

 

1.4 Расчёт массы детали

 

Расчёт массы проводится для правильного выбора вспомогательного оборудования (табл.1.3). В нашем случае для выбора листогибочной машины, сварочных вращателей.

 

        Масса и  количество секторов                                      Таблица 1.3

Наименование	Количество	Масса Ед., кг	Примечание
Промежуточные сектора	3	267	801
Торцевые сектора	2	133,5	267
Общая масса			1068

 

 

1.5 Анализ технического задания

     В данном дипломном проекте требуется произвести сборку секторного отвода. Чертеж приведен на листе графического исполнения 1.

Проанализировав техническое задание, свойств материала рассчитав массу изделия можно сделать следующие выводы:

- так как производство массовое, то необходимо стремиться к тому, чтобы основное время было меньше или сопоставимо с подготовительным временем, что достигается применением средств механизации, автоматизации.

- применение плазменной сварки  даёт возможность полной автоматизации  процесса и значительно увеличивает производительность.

- для обработки данного изделия, необходимо: средства механизации для перемещения оборудования и заготовок, устройство вращения для сварки кольцевых швов.

- толщина материала 14 мм, то необходимо применять подкладки или сварку проводить с двух сторон. Применение подкладок помешает дальнейшему монтажу.

- потребуется контроль за дефектами в сварном шве.

- для осуществления  автоматизации процесса сварки, необходимо разработать алгоритм функционирования комплекса с целью дальнейшего программного обеспечения.

 

2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СВАРКИ, ВЫБОР ОСНОВНОГО И

ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

                 2.1 Расчет режимов процесса сварки

 

Для определения мощности ПС данного материала можно воспользоваться следующими формулами (расчет производился в компьютерной программе «MathCAD»):

Для расчёта скорости сварки

                                          (1)

                                                                                                 (2)

                                                                                                 (3)

                                                                                                     (4)

Для определения теплофизической модели источника и КПД

                                                                                                    (5)

                                                                                                       (6)

Для определения КПД

                                                                                       (7)

                                                                                  (8)

                                                                               (9)

Для определения мощности установки

                                                                                                  (10)

                                                                                                      (11)

                                                                                                    (12)

                                                                                                  (13)

                                                                                            (14)

                                                                                                  (15)

                                                                                                 (16)

Для расчета необходимы теплофизические данные свариваемого материала. При плазменной обработке коэффициент поглощения А равен 0,9.

Сварка осуществляется по механизму глубокого проплавления на глубину 10 мм. Диаметр пятна dп и плотность мощности задается. В процессе сварки реализуется распределённый источник нагрева.

Результаты расчета приведены в таблице 2.1.

 

                    Результаты расчета технологического

                            режима процесса сварки                              Таблица 2.1

Параметры	Значения
Скорость сварки(Vсв,м/с)	0,008
Время сварки (tсв., с)	0,335
Тепловое КПД (η, %)	86
Мощность плазматрона (Р, кВт)	2,4

 

 

 

 

2.2 Выбор основного оборудования

Основываясь на полученные энергетические данные расчета режима сварки ( Ру = 4,5  кВт), выбираем плазменную установку– «Tetrix 400 Plasma» с горелкой PTW 400 c диапазоном регулировки Uраб от 10 до 30 вольт и I = 5-400 ампер (табл. 2.2, рис.2.1). Диаметр сопла 2 мм, значение рассчитанной нами мощности ( Ру = 4,5 кВт) входит в диапазон мощностей данной установки (1- 12 кВт).

 

 

 

Tetrix 400 Plasma

Рис.2.1.

 

 

                     Технические характеристики плазменной

                     установки Tetrix 400 Plasma                                Таблица 2.2

Технические характеристики	Тип плазменной установки
	Tetrix 400 Plasma
Номинальный сварочный ток, А	400 (ПВ=100%)
Пределы регулирования сварочного тока, А	5-400
Номинальное рабочее напряжение, В	10-30
Номинальное напряжение холостого хода, В	100
Плазмообразующий и защитный газ	Ar,He,CO2
Расход, л/ч
-плазмообразующего газа	50-260
-охлаждающей воды	500-1500
Управление и регулировка	Синергетическое управление
Сеть, В	380
Габариты (ДxШxВ), мм.	890x500x1040
Масса, кг	137

 

 

Основные преимущества плазменной установки Tetrix 400 Plasma:

1. инверторный источник питания для плазменной сварки;
2. передвижной с водяным охлаждением;
3. синергетическое управление;
4. точная настройка расхода газов на ротаметре;
5. 256 программ и 16 программируемых операций
6. цифровая индикация сварочного напряжения, тока и других параметров сварки;

7. регулируемый параметр: Скорость подачи проволоки (0,1 – 9,9 м/мин), ступенчатая подача проволоки, 2-тактный, 4-тактный режимы, обратный ход проволоки;

8. стабилизация расстояния между плазмотроном и свариваемой заготовкой в  процессе сварки – автоматическая (система позиционирования и слежения по стыку GMD) (рис.2.2) [2].

 

 

Система позиционирования и слежения по стыку

Рис.2.2

 

 

Т.к. заготовки изготовлены из стали 09Г2С, то нет необходимости в применении защитного газа. В качестве плазмообразующего газа целесообразно использовать углекислый газ. Подача плазмообразующего газа производится из газового баллона емкостью 40 л. Объём рабочего газа в баллоне 5600 л. 

При расходе газа 2,5 л/мин, при заданном рабочем объеме газа в баллоне и при соблюдении нормы по давлению остаточного газа  5-6 атм., необходимо производить замену баллона каждые 30 часов работы.

 

 

 

 

 

2.3 Выбор сварочного робота

           Робот состоит из 6 вращающихся осей в алюминиевых муфтах, монтируемых в вертикальном или подвесном положении.

           Коленчатая выдвигаемая ось и мгновенно реагирующее оборудование позволяет расширить спектр выполняемых работ (табл. 2.3) Кроме того, оптимальный угол сварочной головки позволяет производить сварку труднодоступных элементов.

Несмотря на то, что робот RТi 2000 разработан только для дуговой сварки,

механическая конструкция факельного стержня позволяет производить работы по

узкому шву и круговой сварке.

                                                        Технические данные                                         Таблица 2.3

Наименование	Угол вращения	Скорость вращения
Стержень 1	+/-185°	152%ек
Стержень 2	+115°/-55°	152%ек
Стержень 3	+70/-210°	152°/сек
Стержень 4	+/-350°	284%ек
Стержень 5	+/-135°	293%ек
Стержень 6	+/-350°	604%ек

действия выдвинутой оси типа ЗВ-399 - 4262.

действия выдвинутого оси типа 5В-615 -4468.

            Все оси оснащены сервомеханическим мотором переменного тока, механизмом скольжения и кодировщиком (преобразовательный тип) с тормозной накладкой на каждой моторной рукоятке. Уникальная конструкция рукоятки

Запатентованная компоновка коннектора сварочного факела (со встроенным определителем коллизий) в рукоятке робота, удерживающей ось, предоставляет роботу маневренность и подвижность. Кроме того, данное размещение предотвращает , спутывание факельного шланга, даже после двух оборотов факела.

    Нет спутываний факельного шланга с осью даже после двух оборотов, что продляет время эксплуатации шланга

короткий факельный шланг улучшает характеристики кабеля питания и, как следствие правильностьность дуги

томительная возможность осуществления сварки с поворотом до 720° стержня факела упрощает сварочный цикл.

       Калибровка ЦТИ факела является простой операцией, производимой без демонтировки факела и каких-либо других инструментов. На рукоятке, удерживающей стержень, находятся три регулирующих шурупа, позволяющих настраивать положение факела в трехмерном ракурсе, так чтобы ЦТИ находилась в правильном положении.

          ЦТИ может быть проверена в любой момент путем вызова программы проверки ЦТИ. Механизм проверки вернет ЦТИ в предустановленное во время монтирования положение. ЦТИ может быть быстро проверена без демонтировки факела, что позволяет не заливать заново охлаждающую жидкость.

        Нет необходимости в установке дополнительных приспособлений для настройки факела. Любое отклонение от ЦТИ может подстроено в трехмерном ракурсе в течение нескольких минут.

          Высокая точность ЦТИ достигается использованием перенаправления ЦТИ внутри факела вместо использования сварочного провода для ее измерения. Доступна автоматическая система коррекции ЦТИ.

             Специально разработанный генератор тока сварки, встроенный в робот, позволяет подавать ток для сварки по проводам питания без какого-либо скручивания и спутывания сварочных кабелей. Все пневматические, сварочные, контрольные кабели питания управляются на базе робота.

              Отсутствуют внешние кабели (за исключением факельного), что предотвращает спутывание каких-либо кабелей с обрабатываемыми деталями или другими объектам юта передвижения факела внутри обрабатываемого изделия

Технические данные на сварочного робота, типа RТi 330-S и RТi 330-L