MPLM IG™ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ │ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА │ ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ

29.06.2018

Умное сплавление Kemppi WiseFusion для автоматизации сварочного производства на основе промышленных роботов

KEMPPI — первый в мире производитель сварочного оборудования, который перешел в 1993 году от аналоговой к цифровой технологии сварки. За прошедшие годы технологии цифрового сварочного производства шагнули далеко вперёд. С этой публикации я начинаю обзор умных цифровых функций, реализованных в сварочном оборудовании Kemppi. Большинство цифровых функции Kemppi, о которых я постараюсь рассказать как можно более подробно, были разработаны для ручной сварки MIG/MAG и знакомы сварщикам и технологам уже достаточно давно. Но в своём обзоре я предлагаю новый взгляд со стороны решения проблем автоматизации сварочного производства на основе промышленных роботов.

Основной проблемой роботизации сварочного производства является низкое качество сортамента (линейные и угловые деформации, а также тугоплавкие оксидные плёнки на поверхностях кромок свариваемых деталей и коррозия) и низкое качество заготовительных операций. Полностью решить эти проблемы в отделе снабжения и заготовительном участке металлообрабатывающего завода часто не представляется возможным, но это не должно быть причиной отказа от автоматизации сварочного производства на основе промышленных роботов.

Продуманное использование цифровых технологий сварки позволяют в разумных приделах решать проблемы линейных и угловых деформаций и прочие неприятности.
Умные функции Kemppi: WiseFusion, WisePenetration, WiseThin, WiseRoot, RGT и их комбинации позволяют не только решать проблемы, связанные с дефектами деталей, но и с их помощью возможно существенно поднять производительность и добиться постоянного качества продукции. Но это не "красные кнопки", которые купил и всё само собой наладится, эти функции нужно понимать и научиться использовать ещё не стадии проектирования металлических конструкций, тогда вы получите отличный результат. 👇

Угловой сварочный шов выполненный с применением технологии WiseFusion
Угловой сварочный шов выполненный с применением технологии WiseFusion


Уровень качества и прочие относительные характеристики определяются методом сравнения. Только на основании адекватных достоверных данных можно принимать рациональные решения.

Скоро в России, в Санкт-Петербурге на базе многоцелевого R&D центра промышленной роботизации "Kawasaki Robotics Technology Center" (KRTC) станет возможным протестировать цифровые функции Kemppi до приобретения робототехнического комплекса.  
 

Умное сплавление WiseFusion для роботизации сварочного производства

 


Отдельно и в совокупности с другими умными функциями WiseFusion позволяет технологам-программистам повысить производительность сварочных роботов с источниками сварочного тока Kemppi A7 MIG Welder и KempArc Pulse.

Эта функция позволяет увеличивать скорость роботизированной сварки MIG до 25% с сохранением высокого качества сварочного шва. WiseFusion обеспечивает очень узкую сварочную дугу с высокой плотностью энергии, что ускоряет сварку и уменьшает тепловложение. Низкое тепловложение снижает сварочные напряжения, что приводит к уменьшению деформаций свариваемых деталей и остаточных напряжений в околошовной зоне. Автоматическое управление длинной дуги позволяет упростить программирование сварочных роботов и компенсировать мелкие недостатки, допущенные при подготовке сварочных кромок. WiseFusion гарантирует оптимальную длину дуги и исключает необходимость в постоянной настройке. Адаптивное и автоматическое регулирование длины дуги всегда поддерживает дугу в режиме короткого замыкания и увеличивает время ее горения. Функция WiseFusion помогает добиться нужного провара без риска подреза.

WiseFusion создает и поддерживает оптимальные характеристики короткого замыкания при использовании импульсной сварки MIG/MAG и сварки со струйным переносом металла. Поддерживая оптимально короткую дугу при ручной (WiseFusion) и роботизированный (WiseFusion–A) сварке, WiseFusion обеспечивает стабильное качество шва во всех положениях, и будучи настроенным один раз, не требует регулярной регулировки параметров.

Для того чтобы понять, как работает функция WiseFusion, вспомним как происходит перенос электродного металла в сварочную ванну.

Короткий ликбез на тему переноса электродного металла в сварочную ванну

  
Вид переноса электродного металла (размер капель, частота их перехода) определяется соотношением сил, действующих на расплавленный электродный металл во время расплавления его на конце электрода и перехода через дуговой промежуток в сварочную ванну.
Кончик электрода нагревается до температур 2300 – 2500 °С, что и обеспечивает его плавление. На конце электрода образуются капли расплавленного металла, которые переносятся через дуговое пространство в сварочную ванну.
Капли формируются на конце электрода и переносятся под воздействием сил поверхностного натяжения, сил тяжести, давления газов, образующихся внутри расплавленного металла, давления газового потока, электростатических и электродинамических сил, реактивного давления паров металла.
Главными силами, формирующими и удерживающими каплю на конце электрода, являются силы поверхностного натяжения, возникающие на поверхности капли и направленные внутрь ее.
Отрыв капли и ее перенос обеспечивается электродинамическими силами и давлением газовых потоков. Эти силы увеличиваются с ростом сварочного тока, увеличение тока приводит к измельчению капель. Сила тяжести капли имеет существенное значение при малых плотностях тока и способствует отрыву и переносу капель металла только при сварке в нижнем положении.

Различают следующие основные виды переноса электродного металла в сварочную ванну: капельным, струйным и парами металла.

Капельный перенос существует в двух видах:
  • перенос металла с короткими замыканиями дугового промежутка;
  • перенос металла без коротких замыканий дугового промежутка.
Перенос металла с короткими замыканиями происходит при сварке короткой дугой, когда длина дуги меньше размеров капли, и время существования капли больше времени горения дуги.
После загорания сварочной дуги происходит расплавление электрода и металла свариваемых изделий. На поверхности электрода образуется капля расплавленного металла, на поверхности изделия – слой расплавленного металла. По мере роста образовавшаяся на электроде капля падает в сварочную ванну, замыкая дуговой промежуток.
Способ сварки с короткими замыканиями применяется при сварке тонкостенных изделий, при сварке вертикальных и потолочных швов.
Чем меньше диаметр сварочной проволоки, тем стабильнее перенос электродного металла в сварочную ванну. Чем меньше диаметр сварочной проволоки, тем выше чистота коротких замыканий, а, следовательно, и частота перехода капель.
Капельный перенос металла без коротких замыканий дугового пространства наблюдается при сварке такой длинной дугой, что электродная капля при переходе в сварочную ванну не замыкает дуговой промежуток. При таком переносе металла с уменьшением размеров капли переход легирующих элементов из электродной проволоки в капельный металл увеличивается, что улучшает качество сварного шва.
С уменьшением размеров капли увеличивается стабильность процесса сварки, а, следовательно, и качество сварных соединений.
Измельчение капель добиваются использованием сварки на повышенных плотностях тока, когда силы пинч-эффекта отрывают небольшие по величине капли.
Для измельчения электродных капель применяют вибрацию электродов без замыкания. Возникающие силы инерции способствуют отрыву мелких капель. Используется импульсно -дуговая сварка. Особенностью этого способа сварки является то, что на дуговой разряд небольшой мощности накладываются импульсы сварочного тока большей (в три, четыре раза) величины. Именно во время этих импульсов происходит плавление электрода и перенос электродного металла за счет сил пинч-эффекта.

Струйный перенос металла
При струйном переносе металла находящееся на электродах активное пятно охватывает не только торец, но и боковую поверхность электрода, которая также оплавляется. В результате этого конец электрода превращается в конус, с конца которого стекают мельчайшие капли жидкого металла. Стабильность дугового разряда при этом особенно велика, а потери на разбрызгивание малы.

Бесконечно долго можно рассказывать о влиянии различных переменных на перенос металла электрода в сварочную ванну, которые в свою очередь оказывают влияние на качество и производительность сварки, но, думаю, из вышесказанного уже ясно, что всё не так просто, как может показаться человеку непосвящённому.
Какой из этого можно сделать вывод?
Оператор сварочного робототехнического комплекса не в состоянии контролировать оптимальность переменных сварочной дуги, даже если у него за спиной стоит технолог.
Следовательно, автоматизацию сварочного производства на основе промышленного робота следует начинать с автоматизации управления параметрами сварочной дуги.

Что сделали инженеры Kemppi?
Они объединили разные переменные в одну функцию – WiseFusion.
Упростив тем самым процесс управления параметрами сварочной дуги до одной переменной.

Функция WiseFusion регулируется в %. Устанавливаете количественное значение коротких замыканий в %, чем выше значение, тем больше количество коротких замыканий, чем ниже значение, тем меньше коротких замыканий. Изменение значения функции WiseFusion также влияет на длину сварочной дуги. Уменьшение % делает дугу более длинной.

WiseFusion — это функция, которая позволяет производить адаптивную регулировку длины сварочной дуги MIG/MAG.
Адаптивная регулировка длины дуги поддерживает оптимально короткую длину дуги для синергетического струйного и импульсного капельного переноса.
На рисунке ниже набор изображений показывает, как WiseFusion влияет на дугу импульсного MIG.

 Принцип работы функции Kemppi WiseFusion

На рисунке изображена последовательность импульсов, частота, размер, форма переноса электродного металла в сварочную ванну при использовании функции WiseFusion.

При импульсной дуговой сварке WiseFusion величина "%" указывает количество коротких замыканий в последовательности импульсов. Например, если "%" – значение равно 50, то половина капель переносится по открытой дуге, а половина при коротком замыкании.

При струйном переносе металла электрода в сварочную ванну источник сварочного тока отслеживает количество коротких замыканий и удерживает их на заданном функцией WiseFusion уровне "%".

Функция WiseFusion может комбинироваться со всеми другими программами Kemppi MIG/MAG для импульсной и синергетической сварки.




Комментариев нет:

Отправить комментарий

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ