Вячеслав Тихомиров

Роботизация сварочного производства

Опыт внедрения в производство роботизированных сварочных систем от Вячеслава Тихомирова, заместителя главного сварщика ОАО «НПО «Сатурн».

03 апреля 2015

Благодарим пресс-службу НПО САТУРН за предоставление данного материала. 

Автор: Вячеслав Тихомиров, заместитель главного сварщика ОАО «НПО «Сатурн»  

Прежде чем роботизированная система для сварки будет спроектирована, необходимо определить точные требования к ней. Что является основной целью: повышение качества, повышение производительности труда или какая-либо другая задача, будут ли части свариваемой детали прихвачены предварительно или не прихваченные детали будут жестко зафиксированы в оснастке, нехватка квалифицированных сварщиков и т. д. 

Внедрение в производство роботизированных сварочных систем дает следующий экономический эффект:

  • экономия рабочих площадей и высвобождение рабочих, которые могут быть использованы в другом производстве;
  • увеличение выпуска продукции в единицу времени, что является следствием повышения производительности;
  • повышение качества продукции и связанное с этим уменьшение брака и объема работ по его исправлению;
  • сокращение длительности производственного цикла изготовления деталей благодаря уменьшению вспомогательного времени и повышению непрерывности технологического процесса. 

Не стоит надеяться, что сварочный робот компенсирует проблемы качества, связанные с плохой сборкой и большими допусками на неё. В первые годы внедрения роботизированной сварки (конец 70-х и начало 80-х) многие проекты со сварочными роботами оказывались неэффективными. Компании-производители роботов не понимали всех требований, которые могли бы обеспечить эффективную работу роботизированных сварочных комплексов, а конечные пользователи думали, что роботы решат все проблемы производства.

Во избежание такой проблемы необходимо заложить некоторые основные элементы управления качеством в целях обеспечения повторяемости деталей и заготовок для сварки, а также проектирование роботизированных сварочных систем необходимо выполнять с учетом существующего на предприятии производства деталей, т. е. в проект сварочного комплекса должны быть интегрированы системы наблюдения за отклонениями геометрии свариваемых деталей и системы, компенсирующие данные отклонения с обеспечением требуемого качества сварки.

Роботов очень сложно адаптировать к зазорам между свариваемыми деталями и к деталям, которые не имеют повторяемости по геометрии. Хотя изменения геометрии и зазоры в стыке свариваемых деталей могут быть обнаружены многочисленными системами слежения, но они также имеют свои ограничения.

Применение роботизированной сварки стимулировало развитие сложной, но экономически эффективной системы технического зрения, существенно улучшился контроль за качеством благодаря отслеживанию местоположения горелки. Во время процедуры отладки оператор калибрует камеру и траекторию сварного шва в соответствии с заданными требованиями. Данное изображение хранится в памяти робота. На каждую последующую часть шва камера делает снимок, прежде чем направить дугу в этом направлении робот выполняет сравнение сохраненного изображения с новым снимком. Сварочный робот вычисляет любые смещения и соответственно корректирует траекторию сварки. Данный метод контроля положения свариваемого стыка особенно подходит для сварки тонких материалов, где положение дуги является критическим.

Наилучшим решением будет не только оснащение роботизированных комплексов системами наблюдения, но и изготовление входящих деталей под сварку с минимально возможным в условиях существующего производства зазором. Технологичная конструкция деталей и проектирование фиксирующих приспособлений являются важными элементами, обеспечивающими качественную сварку деталей.

В ОАО «НПО Сатурн» из дуговых методов сварки наибольшее применение получила аргонодуговая или TIG сварка.  

Данный вид сварки требует высокой квалификации исполнителя при выполнении работ. Однако в настоящее время на производстве имеется острая нехватка квалифицированных сварщиков, и поэтому приходится искать альтернативные пути повышения производительности качества сварки посредством внедрения в производство автоматизированных и роботизированных систем. Роботизированная TIG сварка обеспечивает ряд преимуществ, в том числе автоматизацию и повторяемость, однородность и последовательность сварных швов с увеличением производительности, особенно если учесть скорость позиционирования горелки между сварными швами. С помощью сварочного робота обеспечивается доступ к сварным швам, к которым он может быть затруднен для ручной горелки или, например, если требуется вращение горелки во время сварки, что было бы невозможно при ручном процессе.

Основные преимущества роботизированной сварки TIG включают в себя:

  • повторяемый, точный процесс нагрева и проплавления металла во время сварки;
  • автоматическое переключение «на лету» режимов сварки, например, чередование режимов для сварки деталей, имеющих переменную толщину;
  • движение горелки и автоматизированное управление сварочными параметрами, такими как предварительная продувка газа, начальная сила тока, время нарастания тока, основной сварочный ток, частота импульсов, время спада тока сварки, заварка кратера и окончательная продувка газа, длина дуги может автоматически поддерживаться с помощью системы автоматического контроля напряжения (AVC), при этом ширина, глубина проплавления и внешний вид сварного шва находятся под контролем сварочной системы;
  • повышение производительности сварки, как минимум на 100 %, а в некоторых случаях и до 300 %;
  • снижение затрат на контроль качества сварного шва.

 

Начать обсуждение


UP-PRO в сетях