Высокопроизводительная роботизированная сварка изделий из алюминиевого сплава АМг6 плавящимся электродом в среде аргона

Настоящая работа посвящается развитию сферы применения высокопроизводительных технологий сварки.

Приведены обобщенные данные разработанных в ООО «Интеллектуальные робот системы» роботизированного комплекса и технологии сварки изделий типа «обечайка» и «труба-труба» из алюминиевого сплава АМг6 плавящимся электродом в среде аргона.

Основноеоборудование роботизированного комплекса:

• промышленный робот Fanuc AM-120iC
• сварочное оборудование МИ/МАГ сварки FroniusTPS5000 CMT
• сварочный стапель для продольных швов обечаек длиной 1500 мм
• сварочный позиционер г/п 700 кг с перемещающейся задней бабкой

Сварка алюминиевого сплава АМг6 находит широкое применение в тех отраслях, где требуется применение легких и в то же время прочных конструкций, а именно – производство всевозможных типов летательных аппаратов, транспортных средств, резервуаров, строительных конструкций.

В качестве предмета отработки технологии высокопроизводительной сварки наша компания сконцентрировала внимание на 3 видах сварных соединений:

• стыковое соединение изделия типа «обечайка» с толщиной стенки 2 мм на съемной подкладке;
• стыковое соединение изделия типа «труба-труба» с толщиной стенки 8 мм на весу;
• стыковое соединение изделия типа «труба-труба» с толщиной стенки 13 мм на весу.

Как правило, в производстве ответственных конструкций 1 и 2 категории сварных швов применяется аргонодуговая сварка неплавящимся электродом, но этот процесс наряду с его прекрасными технологическими свойствами имеет и недостатки, которые вытекают из его низкой производительности, а именно:

• большая длительность сварочного процесса;
• широкая зона термического влияния;
• линейная усадка металла (в случае наличия зазоров),

что в значительной степени влияет на объем накопленных изделием сварочных напряжений и характер последующих деформаций конструкции.

В ходе работ специалистами компании ООО «Интеллектуальные робот системы»были решены задачи по сварке конструкций 1 и 2 категории:

• минимизированы технологические припуска для изделия типа «обечайка»;
• обеспечено выполнение сварки кольцевых сварных швов без применения сложных разжимных технических устройств со сварочной подкладкой, что требуется при изготовлении трубных конструкций с глухими и недоступными для сварочных приспособлений полостями.
• повышена производительность сварки изделий.

Достигнутые результаты приведены в таблицах:

Таблица 2 — Фактические конструктивные размеры полученных сварных швов

Тип соединения	Фактические конструктивные размеры, мм
	Примененное соединение	Полученный сварной шов
стыковое соединение изделия типа «обечайка» с толщиной стенки 2 мм на съемной подкладке
стыковое соединение изделия типа «труба-труба» Ø133х8 мм на весу
стыковое соединение изделия типа «труба-труба» Ø314х13 мм на весу

Таблица 3 — Технологические параметры сварки стыкового соединения изделия типа «обечайка» длиной 550 мм с толщиной стенки 2 мм на съемной подкладке

Переход	Время, с	Режим	Фото
Настройка робота на стык	300 (1-й раз), 50 (повторно)	ручной
Сварка продольного шва	34	Скорость сварки = 100-120 см/мин, Диаметр сварочной проволоки = 1,2 мм, Скорость подачи проволоки = 6,6-7,0 м/мин

Таблица 4 — Технологические параметры сварки стыкового соединения изделия типа «труба-труба» Ø133х8 мм на весу

Переход	Время, с	Режим	Фото
Настройка робота на стык	35	автомат
Сварка 1-го (корневого) прохода	52	Скорость сварки = 50-55 см/мин, Диаметр сварочной проволоки = 1,2 мм, Скорость подачи проволоки = 5,7-6,5 м/мин
Зачистка шва	100	ручной	Металлической щеткой
Настройка робота на стык	35	автомат
Сварка 2-го прохода	157	Скорость сварки = 16-18 см/мин, Диаметр сварочной проволоки = 1,2 мм, Скорость подачи проволоки = 8,2-9,0 м/мин

Таблица 5 — Технологические параметры сварки стыкового соединения изделия типа «труба-труба» Ø314х13 мм на весу

Переход	Время, с	Режим	Фото
Настройка робота на стык	26	автомат
Сварка 1-го (корневого) прохода	112	Скорость сварки = 50-55 см/мин, Диаметр сварочной проволоки = 1,2 мм, Скорость подачи проволоки = 5,5-6,3 м/мин
Зачистка шва	72	ручной	Металлической щеткой
Настройка робота на стык	26	автомат	Аналогично настройке робота на стык
Сварка 2-го прохода	330	Скорость сварки = 17-19 см/мин, Диаметр сварочной проволоки = 1,2 мм, Скорость подачи проволоки = 8,0-9,0 м/мин
Зачистка шва	79	ручной	Металлической щеткой
Настройка робота на стык	29	автомат	Аналогично настройке робота на стык
Сварка 3-го прохода	390	Скорость сварки = 15-17 см/мин, Диаметр сварочной проволоки = 1,2 мм, Скорость подачи проволоки = 8,0-9,0 м/мин

Особенности технологии:

Основной сложностью сварки продольных швов обечаек их алюминиевых сплавов является обеспечение постоянно-воспроизводимой геометрии сварного шва. Поэтому при изготовлении таких швов применяются технологические припуска 10-15 мм под последующую торцовку детали (при изготовлении ответственных конструкций 1-й и 2-й категорий). Применение роботизированных систем сварки с оборудованием Fronius позволило с помощью процесса Pulse достичь не только высокопроизводительной сварки (скорость сварки для толщины 2 мм составляет 100-120 см/мин), но и практически исключить технологический припуск на торцах деталей.

Основная сложность сварки процессом МИГ кольцевых швов деталей из алюминиевых сплавов является обеспечение стабильного качества проплава в зоне «начало-окончание» сварного шва. Получение постоянного качества проплава в этой зоне возможно только благодаря применению средства автоматизации, в нашем случае роботизации процесса с применением средств технического зрения и сварочного оборудования FroniusTPS 5000 CMT. Именно благодаря согласованной работе средств технического зрения, прикладного программного обеспечения комплекса и сварочному процессу Pulse удается обеспечить стабильно взаимоповторяемое поступление сварочной проволоки и дозированное тепловложение в место сварки с учетом геометрических особенностей разделки стыка.

Дополнительной сложностью сварки многопроходных кольцевых сварных швов является обеспечение отсутствия проплавления внутренней стороны стенки труб при выполнении второго прохода кольцевого шва. В данном случае особую роль имеет технология сварки, которая должна учитывать теплофизические свойства материала изделия и обеспечивать постоянство геометрии валика. Основу технологии здесь составляет технология сварки FroniusCMT (ColdMetalTransfer – холодный перенос металла), которая благодаря своему низкому тепловому воздействию на металл обеспечивает минимальное проплавление металла изделия (по сравнению с традиционным МИГ/МАГ процессом), позволяет с большей производительностью заплавлять разделку стыка даже с учетом накопленного деталью тепла от предыдущих сварных швов. Что помимо обеспечения постоянства воспроизводимости сварных соединений также дает минимум сварочных напряжений в деталь.Характерной особенностью сварных швов, выполненных по технологии СМТ, также является минимальное количество загрязнения чернотой околошовной зоны и наличие 2-3 мм зоны катодного распыления металла.

Высокопроизводительная сварка на роботизированных комплексах компании ООО «Интеллектуальные робот системы» обеспечивает стабильное постоянство качества и геометрических размеров сварных соединений.

Разработанный компанией ООО «Интеллектуальные робот системы»роботизированный комплекс для МИГ сварки и технология высокопроизводительной МИГ сварки с использованием технологий Fronius Pulse и CMT позволяют выполнять качественные (монолитные) сварные соединения 1-й и 2-й категории сварных швов:

• обечаек на съемной подкладке с минимальными технологическими припусками;
• трубных соединений на весу, в том числе для сосудов закрытого типа, где применение подкладных колец или разжимной оснастки является невозможным.