Рассказывая студентам о механическом сварочном оборудовании, преподаватели практически всегда в качестве примера показывают слайды с кантователями, вращателями, колоннами производства Ильницкого завода (Украина). Разработано оно было давно и, практически не претерпев изменений, выпускается и предлагается сейчас на Российском рынке. Приобретая такое универсальное механическое сварочное оборудование, покупатель сразу сталкивается с проблемой привязки к нему сварочного инструмента: горелки, плазмотрона и т.д.

Причем в большинстве случаев инструмент необходимо перемещать относительно вращающегося свариваемого или наплавляемого узла. Продаваемые в России колонны на порядок дороже манипуляторов и нередко не удовлетворяют требованиям производства. Рассчитаны колонны для установки и перемещения сварочных автоматов, объем производства и применения которых в России за последние 10 лет резко упал. Объясняется это значительным прогрессом в области разработки, выпуска и продажи современных надежных и относительно недорогих сварочных полуавтоматов. С их помощью осуществляется сейчас более 50% всех сварочных и наплавочных работ. Появление большого разнообразия высококачественных сварочных материалов, в том числе порошковых проволок, позволяет прогнозировать дальнейшее повышение процента использования полуавтоматов.

Важным фактором является также направленность многих разработок на блочно-модульный принцип построения. Некоторые производители промышленных установок для сварки и восстановления деталей организуют производство «на склад» только унифицированных блоков и узлов, комплектуя ими нужную заказчику установку. Надо признать, что блочно-модульный принцип построения оборудования известен давно, но именно в настоящее время в России идет интенсивная работа по внедрению этого принципа в сварочное производство.

Основные разработки в области механического сварочного оборудования также основаны на блочно-модульном принципе комплектации. Однако, учитывая современное положение на рынке продаж основного сварочного оборудования, имеется в виду полуавтоматы и горелки для газопламенного и плазменного напыления, при проектировании следует предусматривать не только возможность вращать деталь, но и закреплять и передвигать «инструмент». Комплектуя такой, условно говоря, «вращатель», например, сварочным полуавтоматом можно получить полнокомплектную установку для сварки кольцевых, продольных или спиральных швов.

Блок-схема подобной установки представлена на рис.1. Несущая рама НР, как правило, изготавливается под конкретные габариты изделия заказчика. По весу изделия на раму устанавливают унифицированный механизм вращения детали МВД, подключенный к программируемому пульту управления ППУ. Дальнейшая комплектация полностью зависит от требований покупателя. Пример 1: для сварки кольцевых швов огнетушителей использовался механизм поддержки корпуса МПД по типу задней бабки токарного станка и неподвижное устройство крепления инструмента УКИ – горелки сварочного полуавтомата (см. рис.2). Пример 2: для газопламенного напыления различных валиков подвижного железнодорожного состава установка содержала полную комплектацию, представленную на блок-схеме.

Следует отдельно остановиться на программируемом пульте управления. На отечественном рынке в настоящее время широко представлены частотные преобразователи для управления режимами работы обычных асинхронных двигателей. С их помощью можно не только регулировать частоту вращения якоря двигателя, но и программировать в известных пределах режим работы установки. Наиболее простым примером являются установки для сварки и восстановления (наплавка, напыление) типа ТОМ-14 для многослойной наплавки и напыления деталей весом до 50кг (см. рис.3 в начале статьи). Механизм перемещения инструмента здесь запрограммирован на совершение необходимого по технологии числа возвратно-поступательных движений на определенном расстоянии вдоль оси.

Последний пример показывает новый подход к созданию механического сварочного оборудования: оно должно иметь возможность не только перемещать деталь, но и синхронно управлять передвижением «инструмента» и работой сварочного источника питания. В настоящее время в эксплуатации находятся более 150 аналогичных установок.

Приведенные выше примеры относились к телам вращения. Однако аналогичный подход применим и к плоским задачам. Для примера на рис.4 показана схема основных модулей комплекса для наплавки концов рельс. Основой данного типа механического оборудования является рельс-направляющая, который устанавливается в непосредственной близости от наплавляемого участка. По аналогии с представленной выше блок-схемой (см. рис.1) здесь используются 2 сервопривода ЭП1 и ЭП2 для перемещения «инструмента», в данном случае это горелка полуавтомата ПМ, по двум взаимно перпендикулярным координатам. Управление двигателями здесь осуществляется от программируемого логического контроллера (ПЛК), установленного в блоке управления БУ. Для удобства работы оператора все органы задания необходимых координат участка наплавки и управления работой полуавтомата размещены в выносном пульте управления ПУ. Представленная схема комплектации механического сварочного оборудования для плоских задач может быть использована во многих случаях, например для наплавки крестовин железнодорожных путей, наплавки башмаков гусениц тракторов, автоматической разделки листового материала кислородно-ацетиленовыми резаками. Траектория движения «инструмента» во всех случаях может быть задана соответствующим программированием входящего в комплекс контроллера.

В заключении следует отметить, что представленные в данной статье схемы современного механического сварочного оборудования не охватывают всех задач сварочного производства. Однако многие из них могут быть решены на новом уровне.