На стадии завершения выдается рапорт с отражением нарушений или отклонений, имевших место в процессе сварки.
Установка с АСУ позволяет реализовать заданное количество сварных соединений за одно вакуумирование. Постоянная потребность в наращивании функциональных возможностей вычислительной системы создала предпосылки для нового подхода к проектированию системы в виде ряда функций, получившей название функциональной архитектуры. Отдельные элементы, реализующие законченные функции, получили название модулей функциональной архитектуры. Появилась новая структура построения сложных автоматизированных систем управления, в основу которых закладываются иерархические звенья, обеспечивающие децентрализованное выполнение функций.
На основе такого подхода разрабатывают перспективные рассредоточенные микропроцессорные системы управления, в состав которых входят микропроцессоры МП и узлы ввода-вывода аналоговой и дискретной информации, перепрограммируемая и оперативная память. Такие микропроцессорные системы связи с объектом получили название активных и предназначены для работы в составе АСУ. Наличие микропроцессора позво ляет установить такие модули в локальных узлах объекта управления и осуществлять управление исполнительными органами Э[…ЭП объекта, реализовывать необходимые законы регулирования, оптимизировать процесс, а также иметь возможность работы как в автономном режиме, так и под управлением ЭВМ более высокого уровня, используя дистанционные каналы связи.
Децентрализованные системы управления, используя принцип параллельной обработки информации, обеспечивают высокое быстродействие системы управления технологическим процессом и дают возможность наиболее рационально и эффективно распределить ресурсы системы, а также упрощают разработку программного обеспечения.
Наиболее оптимальным вариантом использования в качестве управляющих микроЭВМ (верхний уровень управления) в разработках АСУ являются специализированные (профессиональные) ЭВМ, имеющие наиболее простую структуру, необходимый и достаточный объем памяти, ограниченную разрядность слов, обладающие повышенной надежность о и создаваемые для автоматизации конкретных объектов управления и технологических процессов. Специализированные ЭВМ должны обладать малыми габаритными размерами, высокой надежностью, низкой стоимостью, простотой обслуживания и управления.
Наличие в составе специализированной микроЭВМ встроенного видеотерминала и пульта управления, ориентированных функционально для управления сварочным ность в наращивании функциональных возможностей вычислительной системы создала предпосылки для нового подхода к проектированию системы в виде ряда функций, получившей название функциональной архитектуры. Отдельные элементы, реализующие законченные функции, получили название модулей функциональной архитектуры. Появилась новая структура построения сложных автоматизированных систем управления, в основу которых закладываются иерархические звенья, обеспечивающие децентрализованное выполнение функций.
На основе такого подхода разрабатывают перспективные рассредоточенные микропроцессорные системы управления, в состав которых входят микропроцессоры МП и узлы ввода-вывода аналоговой и дискретной информации, перепрограммируемая и оперативная память. Такие микропроцессорные системы связи с объектом получили название активных и предназначены для работы в составе АСУ. Наличие микропроцессора позво ляет установить такие модули в локальных узлах объекта управления и осуществлять управление исполнительными органами Э[…ЭП объекта, реализовывать необходимые законы регулирования, оптимизировать процесс, а также иметь возможность работы как в автономном режиме, так и под управлением ЭВМ более высокого уровня, используя дистанционные каналы связи.
Децентрализованные системы управления, используя принцип параллельной обработки информации, обеспечивают высокое быстродействие системы управления технологиче-процес -сом, дают возможность приблизить работу оператора к реальной работе технолога-сварщика. Специализированные ЭВМ могут успешно использоваться для модернизации системы управления на действующих в производстве промышленных установках электроннолучевой сварки.
Дальнейшее совершенствование электронно-лучевой сварочной аппаратуры, как объекта управления активного типа, в части децентрализации его системы, а также совершенствование микропроцессорных средств связи позволит перейти на двухуровневую систему микропроцессорного управления нового поколения
Успешное развитие имеющей большие возможности электронно-лучевой сварки тесно связано с дальнейшим совершенствованием и производством оборудования, с помощью которого она осуществляется.
— Определившиеся в настоящее время основные направления дальнейшего развития техники и технологии электронно-лучевой сварки естественно являются главными направлениями совершенствования и разработки сварочных установок. Кроме того, при проектировании установок требуют решения проблемы, связанные с работой точных механизмов (вращатели, тележки, манипуляторы, электромеханические приводы, вакуумные вводы, механизмы перемещения электронно-лучевых пушек, устройства подачи присадочных материалов, механизмы сборки изделий в камере и др.) в условиях вакуума, а также повышенной температуры, напыления, разбрызгивания и рентгеновского излучения из зоны сварки.
— Данные о методике проектирования такого оборудования отсутствуют, а заимствование опыта смежных областей (таких, как вакуумная техника, вакуумная металлургия и др.) позволяет сформулировать лишь некоторые общие рекомендации по их конструированию. Опыт проектирования и внедрения установок для электронно-лучевой сварки показывает необходимость проведения в этой области специальных теоретических и экспериментальных исследований в направлении решения задач механизации и автоматизации технологического процесса ЭЛС и вспомогательных операций диагностики оборудования с максимальным применением микропроцессорных систем управления и ЭВМ.
— Разработка унифицированных механизмов, узлов, блоков и модулей с целью всемерного применения модульного принципа конструирования позволит агрегатировать типораз-мерный ряд установок для ЭЛС, отличающихся значениями параметров и назначением. В первую очередь следует унифицировать: от-качные системы, вакуумную арматуру (затворы, клапаны, натекатели, вакуумные вводы и др.), электромеханические, гидравлические и пневматические приводы, приспособленные для работы в высоком вакууме и др.
— К числу перспективных работ, обеспечивающих формирование электронных пучков, следует отнести дальнейшее совершенствование электронно-оптических систем сварочных пушек и создание модификаций источников питания на базе универсальных источников для использования в различных отраслях промышленности.
Оборудование (установки, машины) для плазменных процессов сварки, наплавки и резки состоит из плазменной аппаратуры и механизмов, обеспечивающих перемещение плазмотрона относительно обрабатываемого изделия. Оно может функционировать в составе автоматизированных линий (станов). Плазменные установки представляют собой комплекты из плазмотрона (плазменной горелки), источника его питания и системы управления электрическими и газовыми параметрами плазменной дуги. Установки для сварки и наплавки кроме плазменных установок обычно комплектуются механизмами подачи присадочной проволоки или (в случае наплавки) порошковыми дозаторами и механизмами колебания плазмотрона. Основные составляющие плазменной аппаратуры (плазмотрон, источник питания, система управления) при всем их многообразии имеют ряд общих схемных и конструктивных решений.
Плазмотроны для сварки, наплавки и резки металлов представляют собой сочлененные в едином корпусе изолированные друг от друга катодный и сопловой узлы. Электрический ток, охлаждающая вода, рабочий и защитный газы подводятся к плазмотрону по кабель-шланговому пакету, который стыкуется с плазмотроном либо внутри рукоятки ручной горелки, либо посредством штуцерных соединений, расположенных в верхней части механизированного плазмотрона.
В плазмотронах для сварки и наплавки в качестве рабочего и защитного газов используется в основном аргон (реже гелий), а в качестве катода — тугоплавкий, стойкий к инертной среде вольфрамовый стержень, закрепленный в цанговом зажиме или впаянный в медный водоохлаждаемый катододержатель. Плотность тока в канале сопла, условно определяемая, обычно невысока (7… 14 А/мм2 на токах 200…300 А), чем обусловлено формирование слабообжатой плазменной дуги, обеспечивающей спокойный (без выплесков) процесс сварки или наплавки.
В плазмотронах для резки в качестве рабочего газа используется в основном сжатый воздух, а в качестве материала катода — стойкий в кислородсодержащей среде циркониевый или гафниевый стержень, запрессованный в медный легкосменный катододержатель. Плотность тока в канале сопла, обусловливающая формирование жесткой интенсивно обжатой дуги с высокими режущими свойствами в плазмотронах для ручной резки составляет 25…30 А/мм2, а в плазмотронах для механизированной резки 50…60 А/мм2 на токах 200…300 А. К плазмотронам для резки предъявляют повышенные требования по точности сборки и соосности катодного и соплового узлов.
Высокие технологические показатели плазменных процессов сварки, наплавки и резки достигаются при определенной взаимосвязи между геометрией катодно-сопловой камеры плазмотрона, формирующей столб дуги, и параметрами режима работы плазмотрона (тока, расхода газа).
Источники электропитания плазмотронов для сварки и наплавки выполнены на базе сварочных выпрямителей с падающими внешними вольт-амперными характеристиками (ВАХ) с повышенным напряжением холостого хода (до 80 В). Источники питания для ручной воздушно-плазменной резки (ВПР) построены по принципу сварочных выпрямителей с падающими ВАХ, но с напряжением холостого хода до 300 В. Кремниевые вентили и трехфазные трансформаторы с повышенным рассеянием обусловливают простоту, надежность и невысокую стоимость установок, но сравнительно низкое качество резки.
Выпрямители в аппаратах для механизированной ВПР, предназначенных в основном для комплектации установок с программным управлением, ввиду повышенных требований к качеству резки обладают высокими показателями статических и динамических характеристик (стабильность тока, быстродействие его управления, плавное регулирование и нарастание при включении дуги и пр.). Источники построены по принципу управляемых тири-сторных выпрямителей с обратными связями по току и напряжению дуги ; внешние ВАХ таких выпрямителей крутопадающие. При ручной резке металлов больших толщин (свыше 100 мм) рабочее напряжение дуги возрастает до величины, близкой к допустимой. Выпрямители, построенные на резонансе индуктивных и емкостных элементов силовой цепи обеспечивают высокое соотношение рабочего напряжения и напряжения холостого хода при вертикальных ВАХ.
Система управления состоит из пульта и, при необходимости, шкафа управления, в которых размещены устройство поджига дуги, регуляторы расхода газа, электроблокировки, отсекатели и другие элементы водяных и газовых коммуникаций, коллектор кабель-шлангового пакета плазмотрона, разъем электрокабеля для подключения к источнику питания. На пульте расположены приборы контроля и регулирования параметров плазменного процесса. В установках для ручных плазменных процессов пульт управления чаще всего встроен в корпусе источника питания, а в установках для механизированных процессов — вмонтирован в панель управления установок.
Рассмотрим наиболее распространенные установки для плазменных процессов.
Установки для плазменной сварки выпускают двух типов: для ручной сварки УПС-3; для механизированной сварки УПС. Техническая характеристика установок представлена в табл. Установка предназначена для сварки на постоянном токе прямой полярности меди и ее сплавов толщиной 0,5…3 мм; коррозионно-стойкой стали толщиной 0,5…5 мм и на постоянном токе обратной полярности алюминия и его сплавов толщиной 1…8 мм; может быть использована для ручной аргоно-дуговой сварки.
Наличие переносного пульта позволяет приблизить его к сварщику, облегчает зажигание дуги, настройку расхода газа и силы сварочного тока. Установка обеспечивает работу в трех режимах: непрерывном, импульсном, точечном. Длительность импульса и паузы регулируется в пределах 0,1… 1 с.
Установка предназначена для сварки в среде инертных газов на постоянном токе прямой полярности меди и ее сплавов, коррозионно-стойкой стали толщиной 3…6 мм и на постоянном токе обратной полярности алюминия и его сплавов толщиной 5… 16 мм.
В качестве примера специализированной установки для плазменной сварки можно привести трубосварочный стан, созданный для производства сварных прямошовных особо тонкостенных труб из коррозионно-стойкой стали. Техническая характеристика
стана приведена ниже. Основа стана — трубосварочный автомат, состоящий из формирующего устройства, сварочной камеры с размещенной в ней плазменной горелкой и тянущего устройства. В состав стана также входят бухторазматыватель ленты и бухтонаматыватель сваренной трубы. Установки для плазменной наплавки в зависимости от объема производства наплавляемых деталей, требований к уровню автоматизации технологического процесса и других факторов могут быть выполнены как универсальные (позволяющие наплавлять детали разной формы), так и как специализированные, предназначенные для наплавки деталей одного типа: клапанов двигателей внутреннего сгорания, дисков и седел трубопроводной арматуры, соединительных элементов бурильных труб и др. Для плазменной наплавки порошками наибольшее распространение получили универсальные установки УПН и УПНС. Они имеют производительность наплавки 5…6 кг/ч. Установка имеет поворотную колонну с направляющей балкой, подвесную самоходную головку и манипулятор изделия. Установка комплектуется сменными плазмотронами для наплавки постоянным током прямой или обратной полярности. Номинальная грузоподъемность манипулятора 500 кг, максимальный диаметр изделия, закрепляемого на планшайбе манипулятора 1500 мм.
Установка 06-2 предназначена для наплавки наружных цилиндрических поверхностей диаметром менее 400 мм и длиной до 800 мм, торцовых поверхностей дисков диаметром менее 350 мм и толщиной 300 мм, плоских поверхностей деталей максимальных размеров 800 х 500 х 400 мм. Установка может быть использована для наплавки конических и фасонных деталей. В состав установки входят механизм перемещения плазмотрона и манипулятор обрабатываемого изделия. Установка предназначена для ручной плазменной наплавки и сварки постоянным током прямой и обратной полярности. В ряде случаев может быть использована для аргоно-дуговой сварки. Она имеет стрелу с балансиром, облегчающую работу сварщика и расширяющую радиус действия установки, водяное охлаждение плазмотрона.
