Колебатель изделия для автоматической дуговой наплавки

Анотація

Актуальность темы исследования. Дуговая наплавка с применением низкочастотных механических колебаний сварочной ванны является простым и эффективным технологическим решением для существенного повышения технологической прочности наплавляемого металла. Создание установки с простой и точной системой обеспечения таких колебаний является ключевой задачей в проведении качественных исследований.

Постановка проблемы. Для создания установки необходимо провести серию расчётов, позволяющих выбрать основные узлы обеспечения колебаний с заданными характеристиками, ввода параметров и управления процессом колебания.

Анализ последних исследований и публикаций. Наиболее применяемыми технологическими приёмами влияния на показатель технологической прочности является механическое и/или тепловое влияние на сварочную ванну или сварочный инструмент. В последнее время широко применимы такие методы, как периодическое воздействие магнитного поля на расплав сварочной ванны, импульсные режимы наплавки на базе аддитивных алгоритмов управления работой оборудования, применение ультразвука и дополнительного легирования наплавляемого металла, а также комбинированные методы.

Выделение неисследованных частей общей проблемы. Большинство работ посвящено исследованию периодического воздействия на расплав сварочной ванны с частотами, существенно превышающими 10 Гц, в то время как влияние колебаний диапазона низких частот почти не исследован.

Постановка задачи. Провести анализ факторов, влияющих на работу установки по обеспечению продольных механических гармонических колебаний сварочной ванны частотой до 5 Гц и амплитудой до 7 мм. На основе данного анализа разработать методику определения крутящего момента и осуществить выбор электродвигателя.

Изложение основного материала. При заданной частоте колебания подвижного стола с закреплённой деталью определяется момент на валу электродвигателя с учётом статической и динамической составляющих для максимального веса наплавляемого изделия и его смещения относительно направления наплавки. Задаваясь углом поворота изделия, что определяется желаемой величиной ширины наплавленного валика, определяется полное время (период) колебательного движения. На основании полученных результатов осуществляется выбор типа и модели электродвигателя.

Выводы в соответствии со статьёй. Расчёт и конструирование устройства для получения регулируемых колебаний наплавляемого или свариваемого изделия должен базироваться на определении нескольких составляющих, основные из которых: статическая и динамическая составляющие момента, прилагаемого к двигателю, при этом необходимо при выполнении наплавленного слоя учитывать возможность смещения изделия относительно оси колебаний, если это невозможно выполнить смещением сварочного инструмента. Наиболее перспективными для применения являются высокомоментные безредукторные электродвигатели (шаговые и вентильные) с компьютеризованными системами управления и регулирования. Именно такие электродвигатели позволяют получить достаточно высокую регулируемую частоту колебаний. Разработанная установка, её эффективная работа и полученные результаты могут быть прототипом для промышленного изготовления и применения при высококачественной и производительной сварке-наплавке металлоконструкций небольших габаритов.