Контактная сварка

Основные дефекты сварных  соединений при точечной и шовной сварке - это непровар, заниженный размер литого ядра, трещины, рыхлоты и усадочные раковины в литом ядре и выплеск, который может быть наружным, из-под контакта электрод - деталь, и внутренним, из-под контакта между деталями. Причины этих дефектов - недостаточный или избыточный нагрев зоны сварки из-за плохой подготовки поверхностей и плохой сборки деталей или из-за неправильно выбранных параметров режима сварки.

При стыковой сварке по тем  же причинам могут возникать непровары. Перегрев зоны сварки может вызвать структурные изменения (укрупнение зерна) и обезуглераживание сталей. Это ухудшает механические свойства соединений.

Контролируют качество контактной сварки чаще всего внешним осмотром, а также любыми методами неразрушающего контроля. Сложность контроля состоит  в том, что этими методами непровар не выявляется, так как поверхности деталей плотно прижаты друг к другу, в их контакте образуется "склейка", проникающие излучения, магнитное поле и ультразвук не отражаются и не ослабляются. Наиболее оперативный метод контроля - разрушение контрольных образцов в тисках молотком и зубилом. Если непровара нет, разрушение происходит по целому металлу одной из деталей, можно измерить диаметр литого ядра при точечной и шовной сварке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Применение  промышленных  роботов  для точечной  сварки

 

Большинство роботов для точечной сварки применяется в автомобильной  промышленнсти. При сборке автомобиля необходимо выполнить огромное количество операций точечной сварки , чтобы надлежащим образом соединить между собой различные детали кузова, например боковины, крышу и капот. На современных конвейерах эти детали вначале соединяются временно несколькими прихваточными сварными соединениями . Далее кузов перемещается по конвейеру мимо группы роботов, каждый из которых осуществляет сварку встрого определенных местах. Поскольку все кузова, монтируемые на одной производственной линии , для получения высококачественных соединений просто требуется , чтобы робот каждый раз повторял заданную последовательность перемещений .

При очевидных преимуществах такого использования роботов существует ряд и серьезных технических  проблем. Запрограммировать робот  весьма непросто. Необходимо не только задать точный маршрут движения манипулятора, но и подготовить инструкции, в  соответствии с которыми регулируется напряжение и сила тока в каждой точке маршрута. А эти параметры  могут меняться, например, в зависимости  от толщины свариваемого материала или от того, какую форму имеет прокладываемый шов - прямую или криволинейную.

Также необходимо сконструировать  фиксаторы , удерживающие детали в процессе сварки таким образом, чтобы сварка осуществлялась при высокой точности позиционирования. Когда сварочный  пистолет держит человек , он способен учитывать незначетельные смещения заготовки. Сварщик-человеку лишь слегка сместит инструмент, с тем чтобы выполнить шов в заданном месте. . 
Робот же не способен принимать подобные решения , если фиксаторы допускают перекос или смещение, то существует вероятность того ,что сварные швы будут расположенны с отклонением. Кроме того, фиксатор должен быть таким, чтобы манипулятор имел доступ к детали с разных сторон.

Следующая проблема касается допусков на изготавливаемые детали. 
Сварщик-человек принимает во внимание неизбежные отклонения в размерах, но роботу подобная коррекция не под силу. Таким образом, когда сварка осуществляется с помощью автоматики, допуски на детали, изготавливаемые на других участках предприятия, должны быть минимальными.

В настоящее время контактная сварка получила очень широкое распространение  и развитие. В авто-, судо-, авиа-, и других отраслях промышленности контактная (точечная) сварка (КТС) является одним из ведущих технологических процессов.  
Большое значение контактной сварки в производстве обуславливается следующими её основными достоинствами:  
- высокой производительностью; 
- широкой возможностью автоматизации;  
- высоким и стабильным качеством сварки  
- отсутствием потребности в специальных технологических материалах (присадочная проволока, флюс, газы и т.д.)

Все способы контактной сварки основаны на нагреве и расплавлении металла теплотой, выделяющейся при  протекании электрического тока по деталям, находящимся под давлением.

Контактная сварка представляет собой своеобразный процесс, в котором  сочетается расплавление металла и  получение литой структуры сварного соединения. Давление должно быть достаточным  для преодоления жесткости изделия  и осуществления необходимой  пластической деформации, обеспечивающей соответствующую прочность сварной  точки.

Для автоматизации процесса контактной сварки наиболее гибким носителем  инструмента (сварочных клещей) является Шести-осевой промышленный робот с соответствующей грузоподъемностью. 
При этом система управления (контроллера) промышленного робота должна позволять управлять как сварочными клещами, так и сварочным контроллером. 
Среди существующего разнообразия сварочных роботов, выделим сварочные роботы KAWASAKI серии ZX, а среди сварочного оборудования для контактной сварки – сварочное оборудование OBARA.

Контроллер робота включает в себя опцию, разработанную именно для сварочных клещей, как пневматических, так и клещей с управляемым  сервоприводом (сервоклещей).

Что такое сварочные сервоклещи? Сварочные сервоклещи, используемые в автоматизированных линиях контактной, точечной сварки, являются 7-ой осью робота, управляемой контроллером робота, и работающей синхронно вместе с остальными 6-ью осями робота. Благодаря приводу серводвигателя, в отличие от пневматических клещей, сила сжатия и величина хода электродов контролируются и задаются в контроллере робота. Кроме того, осуществляется автоматическая компенсация износа электрода с коррекцией обученных точек, компенсация смещения клещей.

При сравнении с пневматическими  клещами сварочные сервоклещи обеспечивают следующие возможности:

1. Т.к. движущийся электрод сервоклещей замедляется до контакта с деталью при точечной сварке, звук от удара уменьшается. При этом уменьшается деформация деталей.
2. Т.к. воздух не используется для перемещения электродов, они не создают шума. Вместе с уменьшением шума, стало возможным реализовать бесшумную рабочую обстановку.
3. Т.к. промышленный робот управляет всеми движениями клещей, при программировании точек электроды можно разводить на минимальное расстояние, которое обеспечивает беспрепятственный переход от точки к точке, что существенно сокращает время цикла.
4. Т.к. промышленный робот может компенсировать износ электрода и смещение клещей, может быть достигнуто более высокое качество сварных точек, по сравнению с пневматическими клещами.
5. Т.к. сила сжатия, величина и время протекания сварочного тока являются хорошо управляемыми процессами для сварочных сервоклещей, может быть достигнуто наилучшее качество сварки.
6. Т.к. в сварочных сервоклещах используются стандартные компоненты, расходы на техническое обслуживание могут быть минимизированы.
7. Т.к. положение электродов клещей при сжатии может быть управляемо с высокой точностью, позиция детали остается неизменной. Это позволяет использовать простую, установленную в точном положении оснастку, которая исключает необходимость сложных оснасток и помогает реализовать более универсальную рентабельную систему точечной сварки.
8. Т.к. для обеспечения постоянного качества сварных точек, наконечники электродов необходимо периодически затачивать, для этого используется устройство автоматической заточки. Оператор в контроллере робота задает количество точек, через которое робот выполнит заточку наконечников. По достижении данного количества точек робот автоматически перемещает клещи к устройству заточки, сжимает с заданным усилием и включает заточку. После заточки выполняется проверка износа наконечников путем сжатия клещей в воздухе и на калибровочной пластине. Затем робот продолжает выполнять сварочные операции с компенсацией обученных точек на величину износа наконечников. 
            Отметим еще некоторые преимущества роботизированной контактной сварки при помощи сервоклещей:

• Простой процесс обучения, не требуется большой точности при  задании траектории

•Не требует операторов со специальной квалификацией (запрограммированные операции)

• Этот вид сварки идеален  для сварки металлических листов

• Чрезвычайно надежные и прочные сварочные точки  
             • Низкий износ электродов

• Сохраняются особенности  металла (малая зона термообработки)  
             • Сохраняются антикоррозионные покрытия

• Отсутствуют вредные  дымовые газы

• Чрезвычайно низкий риск пожара

• Высокая производительность (не требует сверления и заполнения отверстий, не требует шлифовки и  пр.)

Один из результатов использования  сварочного робота KAWASAKI и сервоклещей OBARA - реальная возможность выполнять контактную сварку двух поверхностей без появления следов деформации металла на лицевой стороне изделия, при сохранении всех преимуществ контактной сварки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Заключение

                                                                                        

Применение контактной точечной сварки в современной  промышленности   является  одним из основных высокопроизводительных  технологических процессов,  позволяющих успешно решать многие  вопросы  развития  производства.

Применение промышленных роботов для точечной сварки и интегрированных производственных систем, позволяет добиться существенно большей экономии затрат, гибкости и повышенной производительности во многих прикладных отраслях,  что в условиях  современного  экономического кризиса  является  одной  из  приоритетных  задач  для  бизнеса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Список  использованной  литературы

 

           1. Сварка на контактных машинах: Учебник для проф.-техн. училищ. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1979.— 215 стр.

          2. Сварка и резка материалов. М.Д. Банов, Ю.В. Казаков, М.Г. Козулин. -М.

            3. Технология и оборудование контактной сварки. Банов М.Д.