Роботизированная сварка змеевиков из нержавеющих труб

Роботизированная сварка змеевиков целесообразна при повторяемой геометрии заготовок и доступности кольцевых стыков. Главный вопрос при подборе комплекса: сможет ли горелка выполнить каждый шов по всей окружности без столкновений с соседними трубами и оснасткой?

Рассмотрим плоский змеевик, собранный из прямых нержавеющих труб и разворотных элементов на 180°. Для такого изделия автоматизация начинается с проработки сборки и последовательности сварки. Заготовки и точность сборки Прямые участки соединяются с отводами кольцевыми стыковыми швами. Для повторяемого результата необходимо контролировать:

• длину труб и перпендикулярность торцов;
• овальность и совпадение диаметров;
• геометрию отводов;
• смещение кромок и сборочный зазор;
• чистоту поверхностей в зоне сварки. Если заготовки приходится подгонять вручную при каждой сборке, сначала нужно стабилизировать подготовительные операции. Робот повторяет заданную траекторию, но сам по себе не устраняет отклонения деталей.

Марку стали, диаметр и толщину стенки учитывают при выборе технологии. Режимы сварки и необходимость присадочной проволоки определяют по требованиям к соединению и проверяют на образцах. Сваривать целиком или по секциям У собранного змеевика соседние ветви могут перекрывать доступ к внутренней стороне стыка. Поэтому до изготовления кондуктора проверяют положение горелки по всей окружности каждого соединения.

Возможны две схемы:

• Сварка в общей сборке. Подходит, если расстояния между трубами позволяют выполнить все швы.
• Сварка по секциям. Часть соединений выполняют до окончательной сборки, пока доступ к ним открыт. При секционной сборке нужно заранее определить замыкающие стыки. Иначе последние соединения могут оказаться недоступными для выбранного оборудования. Кондуктор и позиционирование Оснастка должна удерживать трубы и отводы, обеспечивать соосность соединений и сохранять расстояние между ветвями. Зажимы располагают вне траектории горелки и зон подключения газовой защиты.

При проектировании кондуктора учитывают не только сварку, но и загрузку деталей, установку прихваток и извлечение готового изделия. Слишком сложная фиксация увеличивает время цикла.

Если для доступа к швам требуется поворот змеевика, рассматривают позиционер. Его подбирают по массе изделия вместе с оснасткой, положению центра тяжести и требуемым рабочим положениям. Робот или орбитальная сварка Для нержавеющих трубных соединений рассматривают TIG-сварку. При выборе способа автоматизации сравнивают роботизированную горелку и орбитальную головку.

Робот даёт гибкость при работе с разными расположениями соединений, но требует проверки траекторий и доступа. Орбитальная головка перемещает электрод вокруг трубы, однако для её установки и снятия также необходимо свободное пространство.

Поэтому решение выбирают по геометрии всего змеевика. Проверяют межосевые расстояния, расположение отводов, габариты головки или горелки и возможность работы с замыкающими стыками.

Робот, источник и горелка должны обеспечивать выбранный процесс и необходимый рабочий цикл. Компактность горелки и прокладка кабелей здесь могут быть важнее избыточной грузоподъёмности манипулятора. Защита корня и контроль качества При сварке нержавеющего змеевика предусматривают защиту внутренней стороны соединения от окисления. Схему подачи защитного газа, герметизацию и выход газа продумывают вместе с последовательностью сборки.

Время продувки входит в производственный цикл. Его нельзя исключать из расчёта только потому, что в этот момент не горит дуга.

После сварки контролируют геометрию змеевика, состояние швов и соответствие соединений установленным требованиям. Необходимость испытаний на герметичность, давление и дополнительных методов контроля определяется документацией на изделие. Для ограничения деформаций подбирают последовательность швов, закрепление и тепловложение. Как оценить экономику Сравнивать ручной и автоматизированный процесс нужно по времени получения годного змеевика. В расчёт включают подготовку труб, сборку, прихватки, продувку, сварку, перемещения, выгрузку и контроль.

Для разных типоразмеров также учитывают замену элементов оснастки и переналадку программы. При небольших партиях эти операции могут существенно влиять на стоимость изделия.

Для предварительной оценки потребуются:

• чертёж или 3D-модель змеевика;
• марка стали, диаметры и толщины стенок;
• требования к швам и контролю;
• размеры партий и перечень исполнений;
• фактическое время сборки, сварки и исправления дефектов. Планируете автоматизировать сварку змеевиков? Передайте в PRS чертёж, требования к соединениям и видео текущего процесса. Эти данные помогут оценить доступность стыков, подобрать схему оснастки и определить состав сварочного комплекса.