Истории применения

East End Welding: роботизированная сварка под флюсом в энергетической области

Автор: Джефф Надзам (Jeff Nadzam),
технический и торговый представитель Lincoln Electric

Для роботизированной промышленной сварки обычно используются сплошные или металлопорошковые проволоки. Это объясняется универсальностью процесса сварки в защитном газе (GMAW) – он пригоден для сварки в любых пространственных положениях, имеет низкое тепловложение, высокую производительность наплавки, эффективность электродов и чрезвычайно низкое содержание диффузионного водорода в металле наплавления. Все остальные процессы сварки обычно считаются слишком неэффективными. 

Единственным исключением из этого правила служит сварка под слоем флюса (SAW). Она зарекомендовала себя как очень эффективный метод благодаря образованию надежных сварных швов с низким содержанием водорода и хорошим сплавлением с материалом основы. Сварка под флюсом всегда обеспечивает исключительные механические характеристики сварных швов. По этим причинам многие производители, соблюдающие требования Американского общества инженеров-механиков (ASME), предпочитают именно сварку под флюсом и используют ее при каждой возможности.

Во время экскурсии по Центру автоматизации Lincoln Electric в Кливленде Джон Сусонг (John Susong), главный исполнительный директор и президент расположенной в штате Огайо компании East End Welding, Inc., заинтересовался идеей сварки под флюсом с помощью роботизированной станции.

 Роботизированная сварка под флюсом

 Пост роботизированной сварки под флюсом После презентации началось бурное обсуждение. Сусонг, которого на экскурсии сопровождал Боб Айнфельдт (Bob Einfeldt) из компании Praxair Distribution, понял, что роботизированная сварка под флюсом сулит для его предприятия немалую выгоду. Айнфельдт поддержал его идею, и тогда они начали разрабатывать планы по внедрению роботизированной сварки под флюсом на предприятии East End Welding. 

Сусонг и Айнфельдт решили, что такой метод может полностью изменить будущее компании. Сусонг собрал информацию о всех особенностях применения автоматизации в производстве продуктов для энергетической отрасли. Учитывая все это, он начал разрабатывать проект внедрения роботизированной сварки на собственном предприятии.

Сусонг решил сосредоточить ресурсы предприятия на производстве продуктов для энергетической отрасли, что позволило бы повысить эффективность и качество сварки. Сварка крышек и корпусов резервуаров высокого давления полностью соответствовала этому требованию и идеально подходила для роботизации.

Факторы перемен
Раньше в компании East End использовался процесс сварки защищенной дугой (SMAW), так как он менее всего зависит от навыка оператора. Из-за этого на сварку уходило очень много времени. При сварке каждой крышки было необходимо соблюсти целый ряд требований относительно глубины проплавления, количества проходов, предварительного подогрева и температуры между проходами. Кроме этого, большие размеры изделий приводили к чрезмерному числу операций с каждым резервуаром. 

Переход на роботизированную сварку позволил бы перемещать горелку вместо того, чтобы постоянно переворачивать тяжелые резервуары. Это окончательно укрепило решение Сусонга, но он понял, что для этого потребуется тщательное планирование. Он создал группу специалистов, которые помогли бы ему внедрить на предприятии роботизированную сварку. Он знал, что такие вложения были связаны с неизбежным риском, но не побоялся стать первопроходцем, потому что в итоге он мог получить невероятный инструмент, «которого нет больше ни у кого в мире».

 East End Welding Inc.

 Система роботизированной сварки под флюсом      

Первая система роботизированной сварки появилась в East End Welding в 2009 году. Эта установка имеет три зоны сварки, расположенные под углом 90° друг к другу. Она включает манипулятор FANUC® M-710 и систему управления, интегрированную с инверторным источником питания Power Wave® AC/DC 1000® SD от Lincoln Electric. Через модифицированную головку для сварки под флюсом из кассет или мотков подается сплошная проволока Lincolnweld® LA-90, LA-92 или LA-93 диаметром 2.4 мм. Чаще всего при этом используется флюс Lincolnweld® 960.  Для подачи флюса компания использовала запатентованную воздухонагнетательную установку Lincoln Electric.

 

Легкий переход благодаря командной работе
Сусонг всегда призывал сотрудников East End не бояться перемен, ведь применение последних наработок в области машиностроения, резки и сварки позволяет компаниям улучшить качество конечной продукции и снизить затраты. Поэтому Сусонг поощряет любое использование новых технологий. Он считает, что тесное сотрудничество между сотрудниками компании и ключевыми поставщиками – это важнейший фактор успешного внедрения роботизированной сварки. 

Во время проектирования новой системы автоматической сварки для East End Сусонг пригласил в состав своей конструкторской группы представителей Praxair и Lincoln Electric.  Немалую роль для будущего успеха компании сыграл Дэвид Мейт (David Mate) из Центра автоматизации Lincoln Electric. Его подход обучения на практике помог всему персоналу East End, в том числе Дэвиду Докери, Дагу Сусонгу, Рэнди Старчеру, Майку Беньи и Грегу Мюррею, получить все необходимые знания.

Эта команда спланировала все процессы сварки, методы контроля тепловложения и межслойной температуры и бесперебойной подачи проволоки и флюса к сварному соединению. 

 Эффективная роботизированная сварка под флюсом

 Система роботизированной сварки под флюсом

Проведенный Дэвидом Мейтом анализ каждого аспекта сварки и совместные усилия East End и Центра автоматизации Lincoln позволили превратить рискованную идею в эффективный процесс роботизированной сварки.

Интеграция нового процесса
В новом процессе сварки корневые швы и последующие горячие проходы соединений между крышками и корпусами резервуаров подготавливаются вручную с помощью процесса GTAW, после чего в работу вступает роботизированная станция для сварки под флюсом. К корпусу каждого резервуара необходимо приварить две крышки. После завершения сварки с одной стороны 5-метровый резервуар приподнимается над платформой и переворачивается на 180 градусов, после чего к нему приваривается вторая крышка. Резервуары располагаются по шесть штук на специально разработанной East End сварочной установке, которая удерживает все крышки строго в горизонтальном положении 1G. Эта инновационная установка позволяет проводить роботизированную сварку большинства изготавливаемых в East End резервуаров.

Для сварки каждого соединения крышки с корпусом резервуара роботу нужно совершить до 20 проходов. Такой метод упрощает контроль межслойной температуры (что означает меньшее время ожидания) и сокращает необходимое время для уборки использованного флюса. Для заполняющих проходов используется переменный ток, облицовочных – переменный или постоянный ток обратной полярности. Примечание: в данном примере многоэтапного производства оператору роботизированной сварки приходится учитывать больше факторов, чем это обычно необходимо при коммерческой роботизированной сварке, не затронутой требованиями нормативных кодексов. 

Аппарат Lincoln Electric Power Wave® AC/DC 1000® SD, подключенный к роботу FANUC® M-710 с радиусом охвата 3.6 м, позволяет регулировать подачу постоянного тока прямой полярности DC- (с более высокой скоростью расплавления) и тока обратной полярности DC+ (с большей глубиной проплавления). Эта функция позволяет снизить риск прожигания при аргонодуговой корневой сварке и горячих проходах при сварке под флюсом.  Power Wave® AC/DC 1000® SD также позволяет оператору корректировать продолжительность и величину тока в каждом полуцикле, а также менять частоту переменного тока.

Роботизированная сварка 

Итоговое качество соединения Запатентованная Lincoln Electric система подачи и удаления флюса Weld Engineering® обеспечивает подачу флюса Lincolnweld® 960 или других марок флюса из серии Lincolnweld®, что зависит от выбора проволоки. При этом флюс должен быть предварительно разогрет до температуры 177°С.

Внедрение этой системы позволило повысить качество сварки и в то же время коренным образом сократить ее продолжительность. Усилия компании полностью себя оправдали – благодаря современным технологиям роботизированной сварки под флюсом компания East End теперь может быстро и эффективно удовлетворять любые запросы своих клиентов. 

 

ПОКАЗАТЬ ВСЕ

Истории применения 

Роботизация и автоматизация
Индивидуальные решения

Сварка под флюсом
Сварочные аппараты

Lincolnweld®
Сварочная проволока и флюс