Введение в автоматизацию сварочных процессов

Сварка – прогрессивный метод создания неразъемных соединений металлов, сплавов и различных материалов. Большие перспективы в развитии сварочного производства открывают механизация и автоматизация процесса сварки. Прогресс производства от внедрения этого направления возможен при комплексном подходе к решению задачи, затрагивающем все этапы сварочного производства – заготовительные, транспортные, загрузочные, сварочные, сборочные и отделочные операции. При механизации и автоматизации сварочного производства появляется возможность повышения производительности труда и качества продукции, сокращения численности обслуживающего персонала. Труд рабочего в этих условиях становится более содержательным и творческим, исключается «субъективный фактор» оператора. При механизированном процессе независимо от степени механизации рабочий частично или полностью освобождается лишь от мускульных усилий, но полностью сохраняется его участие в процессе в связи с необходимостью выполнения функций контроля и управления. Автоматизация сварки означает перевод сварочного оборудования на автоматический режим работы, внедрение в производство ряда устройств, действующих без участия человека. Примером частичной механизации и автоматизации в сварке служит процесс дуговой сварки, в котором используются сварочные аппараты с постоянной и управляемой (принудительно) скоростью подачи электродной проволоки. В нем механизированы подача электродной проволоки, перемещение электрода вдоль линии свариваемого стыка, подача флюса (защитного газа); автоматизирован процесс регулирования напряжения дуги изменением по заданному закону скорости подачи электродной проволоки при отклонении напряжения дуги от номинального значения. Доукомплектация сварочного аппарата системой слежения за линией стыка, средствами регистрации и контроля параметров режима позволяет перейти к стадии более полной автоматизации производственного процесса, когда сварка может выполняться без участия человека: за ним остаются лишь функции предварительной настройки процесса, включения оборудования и наблюдения за ходом процесса сварки. Все устройства, действующие без непосредственного участия человека, можно подразделить на два класса: сварочные автоматы (или полуавтоматы) и автоматические системы (регуляторы). При использовании автоматов периодическая загрузка изделия, замена инструмента, контроль и подналадка выполняются по ходу работы или автоматически; останов требуется только для наладки. В случае приме- нения полуавтоматов для повторения процесса, установки заготовки, снятия готового изделия и пуска необходимо вмешательство человека. Автоматические системы (регуляторы) поддерживают неизменными или изменяют по заданному закону физические величины в технических устройствах или технологическом процессе без участия оператора-сварщика. В последние годы применяют робототехнические комплексы – автоматы, характеризующиеся разнообразием выполняемых операций и значительной мобильностью. Роботы – это универсальные автоматические манипуляторы с программным управлением, предназначенные для воспроизведения управляющих и двигательных функций человека, обладающие способностью к адаптации. Автоматизированное и механизированное оборудование объединяют в группы. Одну из них представляет автоматическая линия - производственный участок, специализирующийся на выполнении одной или нескольких однотипных операций технологического процесса. Автоматическая линия состоит из группы станков-автоматов, объединенных общей системой управления и общими транспортными устройствами с единым темпом работы. На заводах по производству автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, вагонов, локомотивов, самолетов, товаров народного потребления в автоматических линиях в качестве станков-автоматов применяют автоматизированные машины для контактной сварки. Автоматизированные дуговые сварочные установки используют в поточно-механизированных и автоматических линиях по производству труб и изделий тяжелого машиностроения. Известно несколько десятков способов сварки и их разновидностей. Даже неполное их перечисление убедительно показывает широкие технологические возможности этого процесса в разных отраслях машиностроения. Высокое качество работы сварочного оборудования напрямую связано с последними достижениями в области радиоэлектроники, электротехники, оптики, автоматики, микропроцессорной и вычислительной техники. Способы сварки различаются по степени автоматизации: в одних случаях применены самоприспосабливающиеся системы (например, в дуговой и контактной сварке), в других – использована только механизация процесса, в третьих – сварка осуществляется полностью вручную. Далее приведена классификация объектов и систем управления сварочными процессами (обозначения способов сварки и оборудования, указанные в скобках, соответствуют РД 03-614-03 – документа Национального аттестационного комитета по сварочному производству): 1. По геометрическим характеристикам изделия: 1.1. Тонкостенные (0...5 мм). 1.2. Толстостенные (более 5 мм). 1.3. Плоскостные (прямолинейные, криволинейные, короткие, протяженные). 1.4. Пространственные (поворотные, неповоротные). 2. По степени автоматизации: 2.1. Ручная (РД, РАД и др.). 2.2. Механизированная (МП, МАДП и др.). 2.3. Автоматизированная и автоматическая (АФ, ААДП, ААД и др.). 3. По типу технологии: 3.1. Сварка плавлением: 3.1.1. Дуговая: 3.1.1.1. Неплавящимся электродом (РАД, ААД и др.). 3.1.1.2. Плавящимся электродом (РД, МП, МАДП, АФ и др.). 3.1.1.3. Плазменная (П). 3.1.2. Лучевая: 3.1.2.1. Электронно-лучевая (ЭЛ). 3.1.2.2. Лазерная (Л). 3.1.3. Гибридная (Л  ААДП). 3.2. Контактная: 3.2.1. Сопротивлением (КСС, КТС и др.). 3.2.2. Оплавлением (КСО). 4. По режимам сварки: 4.1. Непрерывная. 4.2. Импульсная. 5. По уровню управления процессом: 5.1. Разомкнутые системы. 5.2. Замкнутые на объект системы. 6. По принципу построения систем регулирования и управления: 6.1. Системы стабилизации. 6.2. Следящие системы. 6.3. Программные системы. 6.4. Адаптивные автоматизированные и роботизированные комплексы.