Лазерный мир

А.Е. КУЗНЕЦОВ, Н.Г. РАССКАЗЧИКОВ// сборнике: Дни науки студентов Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых. Сборник материалов заочных научно-практических конференций. 2020. С. 962-967.

Аннотация: До внедрения автоматизированной сварки рамы технологический процесс сварки состоял из 18 операций. Участок состоит из лазерной установки ЛС-6 с дополнительным сварочным оборудованием фирмы

«Dinse» и робота Fanuc 710ic/50. Изменению подлежит и вид сварки с заменой дуговой на гибридную лазерно-дуговую сварку. В системе управления реализовано оптическое слежение за швом и предлагается использовать обратную связь по температуре в зоне сварки. Использование в производстве современного сварочного роботизированного комплекса позволит увеличить скорость сварки и качество сварного шва.

Abstracts: Before the introduction of automated frame welding, the welding process consisted of 18 operations. The site consists of a laser installation LZ-6 with additional welding equipment of the company «Dinse» and a robot Fanuc 710i C/50. The type of welding is also subject to change, with the replacement of arc welding with hybrid laser-arc welding. In the control system implemented for optical tracking of the seam and are encouraged to use feedback on the temperature in the weld zone. The use of a modern robotic welding complex in production will increase the speed of welding and the quality of the weld.

Ключевые слова: автоматизация, гибридная лазерно-дуговая сварка, роботизированный комплекс, адаптивная система управления Keywords: automation, hybrid laser-arc welding, robotic complex, adaptive control system

Рама представляет собой конструкцию, выполненную из десятков деталей, предварительно изготовленных на высокоточных гибочных и фрезерных станках с числовым программным управлением. Данная рамная конструкция (рис. 1) относится к оборонной промышленности и требования к ее изготовлению очень высоки. Для ее изготовления используется алюминиевый сплав АМг3. Общие габариты специзделия 1563/1010/175 мм. Последним сложным этапом ее изготовления является сборочно-сварочная

операция. До внедрения автоматизированной сварки изделия технологический процесс сварки состоял из 18 операций, каждая из которых выполнялась с участием нескольких рабочих и на нескольких участках.

Автоматизировав сварочный процесс с помощью нового компактного оборудования данный технологический процесс возможно упростить. Использование в производстве современного сварочного роботизированного комплекса «СВАРОГ-2» [1] позволит увеличить скорость сварки, уменьшить температурное влияние на специзделие во время сварки, тем самым исключить дополнительные операции термической обработки, убрать возможность человеческой ошибки во время ручной сварки, уменьшить потребление расходных материалов, снизить время ожидания полного остывания деталей при переустановке.

Изменению подлежит и вид сварки с заменой дуговой неплавящимся электродом в защитной среде инертного газа на гибридную сварку. Типичная схема гибридной лазерно-дуговой сварки представлена на рисунке 2.

Идея совместно использовать лазерный пучок и электрическую дугу для сварки и других видов обработки металлов таким образом, чтобы оба источника тепла воздействовали на изделие в пределах одной зоны нагрева, принадлежит английскому ученому Стину (W.M. Steen) [2].

По расчетам гибридная лазерная сварка снижает затраты на расходные материалы примерно в два раза и многократно повышает производительность. Участок состоит из лазерной установки ЛС-6 со сварочным оборудованием фирмы «Dinse» и робота Fanuc 7101с/50. Дополнительно на роботе установлено оборудование (кондуктор) для подачи присадочной проволоки, сварочная горелка с дублирующим подающим проволоку механизмом, оптическая головка FLW D50

Управляющая программа разрабатывается в специализированном программном обеспечении от компании «FANUC» программу «Roboguide». В нее загружается созданная по сопроводительной документации 3D модель будущего специзделия (рис. 1). Режим симуляции (рис. 3) позволяет не только проводить визуализацию процесса сварки, но и полностью создать и перенести с помощью внешнего носителя управляющую программу, по которой в дальнейшем возможно осуществлять сварку.

Система оптического слежения за швом использует триангуляционный датчик слежения TH6D [2] (рис. 4). Триангуляционный датчик, не касаясь поверхности, определяет шов между деталями и передает информацию роботу о положении шва, размере зазоров, смещениях, а также ориентирует сварочную головку к обрабатываемой поверхности.

Для подбора оптимальных технологических режимов предлагается использовать адаптивную систему управления (АСУ) с обратной связью по температуре плавления в зоне сварки [3].

Алгоритм работы АСУ следующий: устанавливаются параметры материала и толщины свариваемой детали из базы данных, затем проводится моделирование (симуляция) процесса лазерной сварки и определяется технологический режим (температура, скорость, мощность лазерного излучения и допустимые отклонения температуры), одновременно с началом выполнения программы включаются датчик слежения за швом и пирометр. При увеличении температуры от заданного значения будет уменьшаться мощность лазерного излучения, а при уменьшении будет увеличиваться.

Разработанный алгоритм работы АСУ позволяет производить коррекцию технологических параметров в режиме реального времени для обеспечения более качественного, стабильного процесса лазерной сварки на роботизированном лазерном комплексе.

На рисунке 5 представлена фотография шва, сваренного в режиме ручной

(1) и автоматической (2) сварки по предварительно рассчитанным режимам. Качество шва при автоматической сварке очевидно лучше, что подтверждается и проведенными исследованиями на прочность и пористость.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=43942441