By Zhang Wei, vyresnysis suvirinimo programų inžinierius · EVST programų inžinerijos komanda · · Apžvalgą atliko EVST robotikos integracijos inžinerija
Storo plieno daugiakanalio suvirinimo celė sujungia pramoninį robotą su lanko ir siūlės sekimo funkcija, realiuoju laiku užfiksuodama degiklį prie jungties centrinės linijos ±0.5 mm tikslumu, kad daugiakanaliai suvirinimo siūleliai būtų klojami pagal pastovius parametrus nuo pirmos iki tūkstantosios dalies, o pridėjus išorines ašis (suvirinimo padėties nustatymo įrenginį, bėgelį), vienas robotas gali apdoroti sunkų konstrukcinį plieną, kurio perkėlimui kvalifikuotam suvirintojui prireiktų valandų. Šiame vadove paaiškinami siūlių sekimo, daugiapakopio valdymo ir išorinių ašių sprendimai, susiję su kamera, ir kaip EVST pritaiko šią technologiją konstrukciniam plienui, inžinerinėms mašinoms, slėginiams indams ir geležinkelio vežimėliams.
Svarbiausi paėmimai
- Kvalifikuotus suvirintojus sunku pasamdyti ir sunkiau išlaikyti nuoseklumą atliekant ilgas, daugiasluoksnes jungtis ant storų plokščių; robotas su siūlės sekimo funkcija laiko centrinę liniją viduje. ± 0.5 mm (tipiškai pasiekiama naudojant EVST integruotus elementus su kalibruotu lanku + vaizdo sekimu) ir pasiekia ~ 99% Standartinių storų plokščių jungčių pirmojo bandymo priėmimo rodiklis (pramonės tipinis diapazonas pagal ISO 3834 B klasės gamybą, dydis parinktas pagal projektą).
- Daugiasluoksniai sluoksniai sugenda, kai tarpsluoksnių temperatūra arba pynimo parametrai pasikeičia – robotas išlaiko abu šiuos parametrus stabilius, todėl šlako įtraukimas, sulydymo trūkumas ir įpjovimas smarkiai sumažėja.
- Dviašis U tipo padėties nustatymo įrenginys pasuka detalę į optimalią plokščiojo gravitacijos suvirinimo padėtį; važiavimo bėgelis pailgina pasiekiamumą; kartu celė keičia savo mastą iki 16 išorinių ašių.
- Du kvalifikuoti suvirintojai perkeliami į vieną kamerą (tipiškas vienos pamainos baziniam lygiui; skiriasi priklausomai nuo dalių mišinio ir tikrinimo klasės), su dviejų pamainų nepertraukiamu darbu.
- Pramonės šaka veikia atsargiai ISO 10218 savo ląstelės viduje.
Šis straipsnis skirtas gamybos vadovams, suvirinimo inžinieriams ir gamyklų savininkams, automatizuojantiems storų plokščių konstrukcijų suvirinimą. Jame aptariamos daugiapakopės storų plokščių jungtys su išorinėmis ašimis; jame nenagrinėjami plonų lakštų ar aliuminio darbai, kuriems taikomi skirtingi parametrų režimai.
Kas yra storų plokščių daugiasluoksnis suvirinimas
Ant sunkaus konstrukcinio plieno – H formos sijų, dėžinių sijų, rėmų, slėginių indų korpusų, geležinkelio vežimėlių – jungtys yra ilgos, plokštė stora, ir vienu lietimu negalima užpildyti tarpo ar visiškai įsiskverbti. Suvirintojai siūlę kloja sluoksniais: šakniniu lietimu, užpildymo lietimais ir dangteliu, kiekvienu sluoksniu kontroliuojant šilumos tiekimą ir siūlės išdėstymą. Žmogaus ranka slenka per tūkstantį dalių: vėlyvosios pamainos nuovargis sušvelnina važiavimo greitį, centrinė linija slenka, o tikrinimo metu siūlė atmetama. Ląstelė egzistuoja todėl, kad jungtis yra per daug pasikartojanti, kad žmogus galėtų jos laikytis pagal specifikaciją, ir per daug svarbi, kad vėliau ją būtų galima patikrinti.
1 pav. Daugiasluoksnio suvirinimo siūlės skerspjūvis: šakninis praėjimas apačioje, besikaupiantys užpildymo praėjimai ir viršutinis praėjimas su matomu kaitinimo atspalviu. Praėjimų skaičius ir tarpinių praėjimų parametrai lemia, ar jungtis praeina patikrinimą.
Kada storų plokščių suvirinimo automatizavimas atsiperka – ir kada ne
Lemiami veiksniai yra jungties sudėtingumas, detalės dydis ir patikrinimo klasėNaudokite šį rėmelį:
| Rinkitės daugiapakopę robotinę kamerą, kai… | Apsvarstykite dar kartą, kada… |
|---|---|
| Plokštė yra pakankamai stora, kad tektų atlikti kelis praėjimus | Vieno praėjimo plonų lakštų apdirbimas yra didžioji dalis |
| Sąnariai yra ilgi arba kartojasi daugelyje dalių | Geometrija keičia kiekvieną dalį be jokios logikos |
| Inspekcijai reikalinga pastovi pirmojo patikrinimo kokybė | Vizualinė apžiūra atliekant lengvus darbus |
| Kvalifikuotų suvirintojų trūksta arba jie sensta | Esami suvirintojai lengvai pasiekia našumą |
| Didelėms dalims reikia perorientuoti tarp praėjimų | Smulkios detalės, kurias suvirintojas apdoroja vienu ypu |
EVST taiko storo sluoksnio kamerą su tuo, ką mūsų inžinieriai vadina Centrinės linijos metodasUžfiksuokite degiklį prie jungties centrinės linijos, stebėdami lanką ir siūlę realiuoju laiku, tada kurkite vieną praėjimą po kito, palaikydami pastovią tarppradinę temperatūrą, ir pynkite – nes daugiapakopė jungtis dėl parametrų poslinkio sugenda daug dažniau nei roboto pozoje.
Rankinis ir robotinis storų plokščių daugiasluoksnis suvirinimas
| Veiksnys | Rankinis suvirinimas | Robotinis daugiapakopis suvirinimas |
|---|---|---|
| Sąnario padėties tikslumas | Ranka prie akį, dreifuoja iš nuovargio | Fiksuota pagal centrinę liniją ±0.5 mm siūlės sekimu |
| Sluoksnio parametrų nuoseklumas | Suvirintojas įvertina tarpšonkaulių temperatūrą | Stabilus pagal programą; mažiau šlako ir įpjovimo |
| Defektų dažnis (pirmojo etapo priėmimas) | Kintamas, krenta vėlyvoje pamainoje | ~99 % siūlės sekimas ir stabilūs parametrai |
| Suvirintojai neteko darbo | - | Du viename langelyje (įprastai) |
| Nuolatinis bėgimas | Viena pamaina su nuovargiu | Dvi pamainos be operatoriaus dreifo |
| Pasiekite dideles dalis | Suvirintojo perkėlimas ir pakartotinis spaustukų keitimas | Padėties reguliatorius sukasi; važiavimo bėgis išsikiša |
Kaip sukonstruota storaplokštė ląstelė
2 pav. – Metodas „pirmiausia centre“ vienoje kameroje: robotas suvirina, pozicionierius pasuka detalę iki horizontalios gravitacijos, bėgelis išplečia siekį. Visos trys ašys yra koordinuotos išorinės ašys, valdomos vienu valdikliu.
Trys inžinerinės detalės lemia, ar elementas išliks atsparus per kelis gamybos mėnesius:
- Siūlių sekimas realiuoju laiku. Lanko sekimas ir vaizdiniu būdu pagrįstas siūlės sekimas realiuoju laiku fiksuoja degiklį ties jungties centrine linija ±0.5 mm tikslumu per visą siūlės ilgį. Robotas ne tik seka užprogramuotą trajektoriją – jis koreguoja kryptį pagal faktinę jungtį, klodamas suvirinimo siūlę. Tai yra lygis, žemiau kurio daugiasluoksnė kokybė negali išlikti.
- Daugiakanalis parametrų valdymas. Ląstelių sekos leidžia įšaknijuoti, užpildyti ir padengti praėjimus kontroliuojamoje tarpinių praėjimų temperatūroje ir pynimo metu; šilumos tiekimas išlieka pastovus. Šlako įtraukimas, sulydymo nebuvimas ir įpjovimas – gedimo režimai, kurie neleidžia atlikti kelių praėjimų storose plokštėse – smarkiai sumažėja, kai programa palaiko šias savybes pastovias.
- Išorinės ašys, kurios pasiekia sąnarį. Dviašis U tipo padėties nustatymo įrenginys pasuka detalę į optimalią horizontalios gravitacijos padėtį, kad kiekvienas praėjimas būtų paguldytas žemyn; judantis bėgis judina robotą išilgai linijos, kad jungtys būtų ilgesnės nei gali pasiekti fiksuoto pagrindo rankena. Ląstelė gali būti pritaikoma iki 16 išorinių ašių, todėl didelius konstrukcinius rėmus reikia suvirinti iš visų pusių vienu metu.
Praktiškai dažniausiai pasitaikanti problema yra ta, kad pozicionierius laikomas neprivalomu: robotas, virinantis nepatogias, nelygias pozicijas, veikia lėčiau ir kaupia mikrodefektus, o tas pats robotas suvirina suktą detalę švariai. EVST nustato pozicionieriaus ir bėgelio dydį pagal faktinį detalės kontūrą, o ne pagal kategoriją.
Investicijų grąža: kokybė, našumas ir kvalifikuotos darbo jėgos perkėlimas
Pirmoji svirtis yra patikrinimo našumasLaikant centrinę liniją ±0.5 mm ir parametrus stabilius, pirmojo praėjimo priėmimas artėja prie 99 %, o tai pašalina pakartotinį apdorojimą, kurį kitu atveju tektų atlikti atliekant rentgeno ar UT tyrimus. Antrasis yra pralaidumasDviejų pamainų nepertraukiamas suvirinimas be operatoriaus nuovargio pakelia našumą iš to paties celės apvalkalo. Trečiasis yra kvalifikuotos darbo jėgos perkėlimasAtlaisvinami du suvirintojai kiekvienoje kameroje, taip sprendžiant struktūrinį sertifikuotų suvirintojų trūkumą. Atsipirkimas priklauso nuo patikrinimo klasės, dalių derinio ir esamo personalo, o EVST jį pritaiko kiekvienam projektui.
Kur tai taikoma įvairioms pramonės šakoms
- Plieno konstrukcijų ir surenkamųjų pastatų — H formos sijos, dėžinės sijos, kolonų ir sijų jungtys; ilgi pasikartojantys suvirinimo siūlės, kurių skiriamasis bruožas yra siūlių judėjimas.
- Inžinerinės mašinos ir žemės darbai — sunkūs rėmai ir važiuoklės su daugiasluoksnėmis jungtimis ant storos plokštės.
- Slėginiai indai — storų korpusų apskritiminės ir išilginės siūlės, kur patikrinimo klasė yra negailestinga, o pastovumas atsiperka.
- Geležinkelio vežimėliai ir riedmenys — pakartotinės storo plokščių jungtys su griežtais pirmojo bandymo priėmimo reikalavimais.
Ta pati logika galioja, nes darbo krūvis yra identiškas: ilga, daugkartinė, visiško įsiskverbimo jungtis ant plokštės, kuri per stora vienam kartui. Kol tenkinamos šios trys sąlygos, elementas atsiperka.
Standartai, pagal kuriuos veikia ląstelė
Robotinės suvirinimo kameros, skirtos storų plokščių konstrukcijoms, yra klasifikuojamos pagal tris standartų grupes:
- ISO 3834 — Metalinių medžiagų lydomojo suvirinimo kokybės reikalavimai. ISO 3834-2 (išsamus), 3834-3 (standartas) ir 3834-4 (pradinis) klasės nustato dokumentacijos, procedūrų kvalifikavimo ir tikrinimo reikalavimus, kuriuos turi atitikti suvirinimo procedūros specifikacija (WPS).
- ISO 14732 — Suvirinimo personalo kvalifikacija visiškai mechanizuotam ir automatiniam metalinių medžiagų suvirinimui. Apima robotinio suvirinimo celių operatoriaus ir reguliuotojo kvalifikaciją; reikalaujama pagal daugelį ES ir originalios įrangos gamintojų specifikacijų.
- AWS D1.1 — Konstrukcijų suvirinimo kodeksas: plienas. Šiaurės Amerikos konstrukcinio plieno standartas su iš anksto kvalifikuotais WPS, kvalifikaciniais bandymais ir tikrinimo taisyklėmis. Daugumai JAV konstrukcinio plieno ir tiltų darbų nurodomas D1.1 standartas.
- ISO 10218 — Robotų saugumas. Pramoninė rankena veikia apsaugota savo kameroje pagal ISO 10218-1 (robotas) ir ISO 10218-2 (sistemos integracija) standartus.
Siūlių sekimas ir daugiapakopių parametrų valdymas yra įrankiai, padedantys atitikti šiuos standartus – jie nepakeičia WPS, operatoriaus kvalifikacijos ar patikrinimo plano.
DUK
Koks tikslus siūlių sekimas ant storos plokštės? Lanko ir vaizdo pagrindu veikiantis siūlės sekimas realiuoju laiku, naudojant EVST integruotus elementus, fiksuoja degiklį prie jungties centrinės linijos ±0.5 mm tikslumu (įprastai pasiekiamas naudojant kalibruotą sekimą; skiriasi priklausomai nuo paviršiaus būklės, pritaikymo ir procedūros), koreguojant pagal faktinę siūlę klojant siūlę, o ne vien remiantis užprogramuotu keliu.
Kodėl pirmojo patikrinimo priėmimo rodiklis siekia 99 %? Kadangi pašalinami ir centrinės linijos poslinkis, ir parametrų poslinkis – abu gedimo režimai. Siūlės sekimas nustato pirmąjį; užprogramuota tarpsluoksninė temperatūra ir pynimo valdymas – antrąjį. Kartu daugiasluoksnė jungtis kiekvieną kartą klojama taip pat. Šis skaičius yra tipiškas pramonėje pasiekiamas diapazonas, atitinkantis ISO 3834 B klasės gaminius; faktinis greitis priklauso nuo projekto dydžio.
Ar man reikia pozicionieriaus ir bėgelio? Padėties nustatymo įrenginys beveik visada atsiperka pagal našumą: pasukus detalę į horizontalią gravitacijos padėtį, pašalinami mikrodefektai ir robotas gali suvirinti greičiau. Judėjimo bėgelis atsiperka pagal pasiekiamumą – jis reikalingas, kai jungtis yra ilgesnė už roboto gaubtinę. Kai taikomi abu šie parametrai, pavyzdžiui, ant didelių konstrukcinių rėmų, elementas gali pasiekti iki 16 išorinių ašių.
Pagal kokius standartus jis veikia? Pramonės padalinys veikia atsargiai ISO 10218 savo kameros viduje; suvirinimo procedūros nustatomos kiekvienam projektui ISO 3834, ISO 14732 or AWS D1.1 kaip reikalauja kliento patikros klasė. Stebėjimas yra priemonė, padedanti laikytis šių standartų, o ne jų pakaitalas.
Ar tai veikia perjungiant dalių tipus? Taip – nauja detalė yra programos ir tvirtinimo įtaiso pakeitimas, o suvirinimo procesų bibliotekoje yra daugkartinio naudojimo suvirinimo procedūrų. Siūlių sekimas koreguoja pritaikymo skirtumus detalių šeimoje, tačiau laipsniško keitimo geometrijai reikia tikro perprogramavimo etapo.
Įneškite jį į savo gamyklą
Storo plieno daugiapakopis robotinis suvirinimas paverčia sunkiausiai formuojamą ir apdirbamą jungtį sunkiosios gamybos ceche nuosekliu, dviejų pamainų, patikros lygio standartiniu procesu – degiklis pritvirtinamas prie centrinės linijos, parametrai išlaikomi pastovūs ir naudojamos išorinės ašys, kad būtų pasiekta tai, ko negali pasiekti fiksuoto pagrindo rankena. Sprendimas priklauso nuo plokštės storio, jungties ilgio ir patikros klasės, o ne nuo roboto prekės ženklo. EVST projektuoja storo plieno elementus, naudodamas „Centerline-First“ metodą, ir integruoja suvirinimo robotą, siūlių sekimą, dviejų ašių U tipo padėties nustatymo įrenginį ir bėgelį į vieną elementą – žr. mūsų vadovus Kaip išsirinkti robotinį kelionių bėgelį, Suvirinimo pozicionieriaus pasirinkimas bei roboto + bėgio + pozicionieriaus langelio koordinavimasarba pasikalbėkite su EVST apie storo sluoksnio ląstelės tyrimo apimties nustatymą.
Apie autorių - Zhang Wei yra vyresnysis suvirinimo programų inžinierius įmonėje EVST programų inžinerijos komanda, turintis daugiau nei 12 metų patirtį integruojant robotizuotus suvirinimo elementus storo plieno konstrukcijoms, inžinerinėms mašinoms, slėginiams indams ir geležinkelio riedmenims. Jis vadovauja elementų apimties nustatymui, atsižvelgiant į jungčių sudėtingumą, tikrinimo klasę ir aprėptį – siūlių sekimo dydžių nustatymą, daugiapakopės programos valdymą, padėties nustatymo įrenginį ir bėgių ašis kiekvienam detalės apvalkalui – naudodamas aukščiau aprašytą „Centerline-First“ metodą. EVST robotikos integracijos inžinerijos atliktas techninio tikslumo patikrinimas; skaičiai yra tipiniai pasiekiami diapazonai, o ne garantijos, ir yra apskaičiuoti kiekvienam projektui. Pataisymai ir atnaujinimai: žr. paskutinio atnaujinimo datą.