Установки электронно-лучевой сварки
Автоматизированное рабочее место оператора (АРМО)
Разработка систем управления процессами сварки, систем видеонаблюдения и наблюдения по вторичным электронам, с учетом требований заказчика.
Система управления выполнена на базе стационарного пульта в виде стола с установленными на нем тремя дисплеями, на которых одновременно отображаются и доступны к управлению все параметры вакуумной системы, энергоблока, механической системы, системы телевизионного наблюдения и системы наблюдения по вторичным электронам. Для удобства работы оператора система управления имеет стационарные перепрограммируемые штурвалы, которые настраиваются на управление механической системой или управление током луча и током фокусировки.
Установки электронно-лучевой сварки также оснащаются системой полуавтоматического обучения «Контур». Система «Контур» является частью программы управления установкой ЭЛС и все необходимые действия по определению траектории выполняет оператор-сварщик (не требуется знание G-кодов). Результатом работы системы «Контур» является одна или несколько программ для контроллера ЧПУ, по которым в дальнейшем осуществляется автоматическая сварка.
В настоящее время мы ведем работу по оснащению наших установок электронно-лучевой сварки с многозвенными внутрикамерными манипуляторами типа «рука» специализированным постпроцессором, для выполнения пятикоординатной электронно-лучевой сварки с заданными скоростью, ориентацией и рабочим расстоянием электронно-лучевой пушки в опорных точках сварочной траектории путем автоматического построения управляющей программы для контроллера ЧПУ комплекса на основе 3D-модели свариваемой детали, построенной по ней сварочной траектории и заданных технологических параметров процесса пятикоординатной электронно-лучевой сварки.
Универсальные электронно-лучевые пушки
Основный параметры пушек
| Параметр | ЭП-В-У-01 | ЭП-В-У-ПП-02 | ЭП-Н-У-03 | ЭП-Н-У-ПП-04 |
| Исполнение | Внутрикамерная | Внутрикамерная | Накамерная | Накамерная |
| Диаметр*, мм | 185 | 185 | 200 | 200 |
| Высота, мм | 470 | 531 | 490 | 545 |
| Масса, кг | 34,4 | 39,8 | 47,5 | 52,9 |
| Дифференциальная откачка турбомолекулярным насосом | Имеется | |||
| Ускоряющее напряжение, кВ | 60 | |||
| Максимальный ток, мА | 1000 | |||
| Тип высоковольтного изолятора | Металло-керамический | |||
| Быстросъемный универсальный катодный узел | Имеется | |||
| Тип катода | Цельнометаллические катоды из тантала и вольфрама косвенного накала; катоды из тантала, вольфрама прямого накала; катоды из гексаборида лантана; | |||
| Ток фокусировки, мА | 1000 | |||
| Частота тока фокусировки, Гц | 1000 | |||
| Динамическая фокусировка | Имеется | |||
| Частота динамической фокусировки, Гц | 10000 | |||
| Частота отклонения, Гц | 25000 | |||
| Угол отклонения | 10 | |||
| Параллельный перенос луча | - | Имеется | - | Имеется |
| Диаметр параллельного переноса луча, мм | - | 35 | - | 35 |
| Электромагнитная юстировка электронного луча | Имеется | |||
| Кольцевой датчик вторичных электронов | Имеется | |||
* - без учета размера присоединительного фланца с турбомолекулярным насосом дифференциальной откачки
Манипулятор
НИТИ «Прогресс» единственная компания в России, которая изготавливает установки электронно-лучевой сварки с внутрикамерными антропоморфными манипуляторами собственной разработки. Применение такого манипулятора позволяет максимально эффективно использовать внутренний объем рабочей камеры установки, выполнять сварку криволинейных стыков с обеспечением необходимого изменения ориентации пушки в пространстве при заданном рабочем расстоянии и скорости сварки, а также производить сварку внутри свариваемого изделия. Оснащение установки электронно-лучевой сварки с многозвенным манипулятором дополнительно наклонно-поворотным (глобусным) столом и задним центром, делает такую установку универсальной, позволяющей выполнять сварку практически любых изделий, которые по своим габаритным размерам могут быть помещены в рабочую камеру установки.
В конструкции многозвенного манипулятора электронно-лучевой пушки и глобусного стола используются высокоточные безлюфтовые редукторы и синхронные серводвигатели с абсолютными энкодерами, адаптированные для работы в вакууме.
ЭЛУ-24-16М
Комплексная модернизация установки электронно-лучевой сварки ЭЛУ-24-16М
В 2017 году на Казанском заводе им.С.П. Горбунова (ПАО «Туполев») «НИТИ «Прогресс» завершило комплексную модернизацию крупнейшей в мире установки электронно-лучевой сварки ЭЛУ-24-16, предназначенной для сварки ответственных узлов и детелей самолетов.
В ходе работ была полностью заменена вакуумная система установки, изготовлены и смонтированы на установке два комплекта электронно-лучевой аппаратуры мощностью 60 кВт каждый, новая система телевизионного наблюдения, система автономного охлаждения и питания сжатым воздухом, все двигатели постоянного тока были заменены на современные серводвигатели, доработан один из двух манипуляторов электронно-лучевой пушки, обеспечено полноценное управление всей механической системой установки и параметрами электронно-лучевой аппаратуры с помощью высокопроизводительного контроллера ЧПУ.
Система управления установки и новое рабочее место оператора-сварщика позволяют полностью централизованно управлять установкой и выполнять сварку в автоматическом режиме с использованием обеих электронно-лучевых аппаратур, в том числе по криволинейным траекториям.
Новая система телевизионного наблюдения дает прекрасное цветное изображение зоны расплава во время сварки, а также позволяет записать видеоизображение в любой момент времени.
| Год модернизации | 2017 |
| Объём камеры (м3) | 1280 |
| Максимальные габариты свариваемой конструкции, м | 16,0 х 3,0 х 3,0 |
| Грузоподъёмность планшайбы, т | 150 |
| Электронно-лучевая аппаратура | 2 комплекта: 60 кВ, 60кВт каждый |
| Число механических координат | 12 |
| Точность позиционирования, мм | +-0,1 |
| Число одновременно управляемых координат механической системы и параметров энергоблока | 18 |
| Особенности | Два манипулятора электронно-лучевых пушек, параллельный перенос луча в каждой пушке. |
АЭЛТК-214
В 2013 году на предприятии ОАО «ПО «Севмаш» специалистами ОАО «НИТИ «Прогресс» была проведена модернизация крупнейшей в Европе установки электронно-лучевой сварки УЛ-214 в части:
- Управления вакуумной системой на базе промышленного компьютера;
- Системы телевизионного наблюдения зоны сварки (видеокамера, пульт управления, монитор);
- Энергокомплекса (высоковольтный выпрямитель, блок регулирующей лампы, стойка управления на базе промышленного компьютера, ограничитель тока);
- Системы управления;
- Механической системы (несущая колонна, манипулятор электронно-лучевой пушки, привод планшайбы, стойка управления на базе промышленного компьютера).
| Год модернизации | 2013 |
| Объём камеры (м3) | 850 |
| Диаметр камеры, м | 10,5 |
| Диаметр планшайбы, м | 7 |
| Высота камеры, м | 9,5 |
| Максимальные габариты свариваемой конструкции, м | 8,0 х 8,0 х 8,0 |
| Грузоподъемность планшайбы, т | 150 |
| Энергоблок | 60 кВ, 60 кВт |
| Число механических координат | 9 |
| Точность позиционирования, мм | +-0,1 |
| Число одновременных управляемых координат механической системы и параметров энергоблока | 15 |
| Особенности | Возможность сварки вертикальным и горизонтальным лучом. |
АЭЛТК-114
В 2013 году на предприятии ОАО «ПО «Севмаш» специалистами ОАО «НИТИ «Прогресс» была проведена модернизация установки УЛ-144 в два этапа:
Этап №1: Система позиционирования (линейный стол, глобусный стол, модуль электронно-лучевой пушки, пульт управления, модуль дистанционного управления, стойка управления системой позиционирования на базе промышленного компьютера).
Этап №2: Вакуумная система (форвакуумные, паромасляные, турбомолекулярные насосы, стойка управления вакуумной системой на базе промышленного компьютера); система телевизионного наблюдения зоны сварки; энергокомплекс (высоковольтный выпрямитель, блок регулирующей лампы, стойка управления на базе промышленного компьютера, ограничитель тока).
| Год модернизации | 2010-2012 |
| Объём камеры (м3) | 2,4 |
| Энергоблок | ЭЛА-60М (60 кВ, 60 кВт) |
| Перемещения ЭЛП внутри камеры | по Z - 450 |
| Перемещение свариваемого изделия | X - 450, Y - 450; Наклон оси - 0-90°; Вращение - 0,3-20 об/мин; |
| Максимальный диаметр изделий | до 300 мм |
| Точность позиционирования | ±0,05 мм |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр. Время откачки 10 мин. |
| Наблюдение | Телевизионное и по вторичным электронам |
| Система управления | На базе промышленных компьютеров |
| Особенности | Удаленная станция форвакуумной откачки камеры. |
АЭЛТК-20
| Год модернизации | 2006 |
| Начальная модель | ЭЛУ-10А |
| Объём камеры (м3) | 20 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Вертикальное перемещение |
| Перемещение свариваемого изделия | Управляемое ЧПУ продольное, поперечное перемещения, вращение. |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое |
| Система управления | ЧПУ, 10 осей |
| Особенности | Возможность сварки деталей с большим перепадом диаметров. |
АЭЛТК-17
| Год модернизации | 2008 |
| Начальная модель | ЭЛУ-10А |
| Объём камеры (м3) | 17 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Нет |
| Перемещение свариваемого изделия | Управляемое ЧПУ продольное, поперечное, вертикальное перемещения, вращение. |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Вращатели деталей большой грузоподъёмности. |
АЭЛТК-12
| Год модернизации | 2008 |
| Начальная модель | ЭЛУ-19 |
| Объём камеры (м3) | 12 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Нет |
| Перемещение свариваемого изделия | Управляемое ЧПУ продольное, поперечное, вертикальное перемещения, вращение. |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое |
| Система управления | ЧПУ, 10осей |
| Особенности | Возможность консольного вращения деталей большого веса. |
АЭЛТК–60/15–3,5
| Год модернизации | Три установки: в 2003 и 2005 г. |
| Начальная модель | ЭЛУ-9 |
| Объём камеры (м3) | 3,5 |
| Энергоблок | ЭЛА-60/15 |
| Время откачки, мин.:
в камере до давления 1,33*10-2 Па в пушке до давления 6,5*10-3 |
25 и 5 |
| Грузоподъемность манипулятора вращения (глобусного стола), кг | 200 |
| Наибольшее перемещение по продольной координате, мм | 800 |
| Наибольшее перемещение по вертикальной координате, мм | 200 |
| Максимальный диаметр свариваемого изделия, мм | 600 |
| Угол наклона планшайбы, град | 0-90 |
| Количество управляемых координат: внутрикамерный манипулятор/электронный луч | 4/3 |
| Особенности | Может выполнять сварку отклонением луча по двум координатам, а также отклонением луча в совокупности с механическими перемещениями. Манипулятор имеет вертикальный ход в пределах 200 мм. |
АЭЛТК-5
| Год разработки | 2009 |
| Объём камеры (м3) | 5 |
| Энергоблок | 60 кВ |
| Перемещения ЭЛП | X, Y, Z; Поворот в плоскости X-Z; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение; Наклон оси (0…90º); |
| Рабочий вакуум | 2×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Расширение технологических возможностей и уменьшение занимаемой площади за счёт применения внутрикамерного манипулятора ЭЛП. |
АЭЛТК-0,9/4/0,9
| Год разработки | 2005 |
| Объём камеры (м3) | Сварочная – 4; Нагрева – 0,9; Вакуумирования - 0,9; |
| Энергоблок | Варочная 60 кВ, 6 кВт; Нагрев 30 кВ, 30 кВт; |
| Перемещения ЭЛП | Продольное - 800 мм (сварочная камера) |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение; Смена позиций; |
| Рабочий вакуум | 2×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое. Пирометрия. |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | 3 камеры: сварочная, дегазации, вакуумирования, соединенные затворами. Нагрев заготовки для дегазации перед сваркой сканирующим электронным лучом. |
ЭЛСМ-4
| Год разработки | 2007 |
| Объём камеры (м3) | 3,8 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Нет |
| Перемещение свариваемого изделия | Продольное - 700 мм; Поперечное - 400 мм; Вертикальное - 200 мм; Вращение; Наклон оси (0…90º); |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 10 осей |
| Особенности | Возможность сварки неподвижных круговых швов с подачей присадочной проволоки. Многоместное устройство на 6 позиций. |
АЭЛТК-1
| Год разработки | 2015 |
| Объём камеры (м3) | 1 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещение свариваемого изделия | Линейное по оси X; Вращение; Наклон в плоскости X-Z; |
| Рабочий вакуум | 5×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 7 осей |
АЭЛТК-0.5
| Год разработки | 2009 |
| Объём камеры (м3) | 0,5 |
| Энергоблок | 60 кВ, 6 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Нет |
| Перемещение свариваемого изделия | X – 300 мм, Z – 200 мм; Вращение центрального шпинделя; Вращение периферийного шпинделя; Наклон оси вращения (-30°…+90°); |
| Рабочий вакуум | 2×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Безмасляный вакуум (основной вариант) или диффузионный насос с проточной ловушкой. |
АЭЛТК-0,5-544
Состав комплекса:
| Год разработки | 2019 |
| Объём камеры (м3) | 0,025 |
| Энергоблок | 60 кВ, 12 кВт |
| Перемещения ЭЛП | продольное, поперечное, точность позиционирования Х-100 мм, Y- 100 мм, ± 0,03 мм |
| Перемещение свариваемого изделия | скорость вращения до 6 об/мин |
| Рабочий вакуум | 2×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 4 оси |
| Особенности | Установка электронно-лучевой сварки с безмасляной высоковакуумной откачной системой на основе турбомолекулярного насоса, модулем нагрева деталей перед сваркой и контролем их температуры с помощью инфракрасных пирометров. |
ЭЛУ-80М
| Год разработки | 2015 |
| Объём камеры (м3) | 0,125 |
| Энергоблок | 30 кВ, 3 кВт |
| Перемещение свариваемого изделия | Линейное по оси X; Вращение (горизонтальная ось); |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | На базе промышленных компьютеров, без ЧПУ |
| Особенности | Аксиальная система телевизионного наблюдения. |
ЭЛСМТ-0,04
| Год разработки | 2007 |
| Объём камеры (м3) | 0,04 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Смещение для настройки на диаметр шва. |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение; Смена позиций; |
| Рабочий вакуум | 1×10-3 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 6 осей |
| Особенности | Оснащение узлом датчика проплава. Защита вакуумных насосов ловителями металла. |
АЭЛТК-10
| Год разработки | 2004 |
| Объём камеры (м3) | 10 |
| Энергоблок | 30 кВ, 6 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Нет |
| Перемещение свариваемого изделия | Продольное - 4000 мм; Вращение |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое |
| Система управления | ЧПУ, 9 осей |
| Особенности | Работа в условиях интенсивного газовыделения при сварке |
АЭЛТК-9
| Год разработки | 2007 |
| Объём камеры (м3) | 8,5 |
| Энергоблок | 60 кВ, 40 кВт |
| Перемещения ЭЛП | X, Y, Z; поворот в плоскостях X-Z, X-Y; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение с вертикальной осью |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 10 осей |
| Особенности | Возможность сварки по сложной пространственной траектории |
АЭЛТК-8/2
| Год разработки | 2013 |
| Объём камеры (м3) | 8 |
| Энергоблок | 60 кВ, 28 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Продольное, поперечное, вертикальное, поворот в продольной плоскости X- 1200 мм, Y- 400 мм, Z- 1000 мм, XZ- 90° |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение с вертикальной осью |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр. Расчётное время откачки – 20 мин. |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 10 осей |
| Особенности | Потолочный манипулятор ЭЛП. Вращатель с наклоняемой осью вращения от -20° до +90° |
АЭЛТК-8
| Год разработки | 2006 |
| Объём камеры (м3) | 7,8 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | X, Y, Z; поворот в плоскостях X-Z, X-Y; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение; Наклон оси (0…90º); |
| Рабочий вакуум | 5×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Система управления с расширенными возможностями поиска и обработки траекторий стыков круговых швов по вторичным электронам |
АЭЛТК-7
| Год разработки | 2005 |
| Объём камеры (м3) | 7 |
| Энергоблок | 60 кВ, 15 кВт |
| Перемещения ЭЛП | X, Y, Z |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение; Наклон оси (0…90º); |
| Рабочий вакуум | 5×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 10 осей |
| Особенности | Многоместное устройство с приводом вращения свариваемой заготовки только на позиции сварки |
АЭЛТК-160
| Год разработки | 2020 |
| Объём камеры (м3) | 160 |
| Энергоблок | 60 кВ, 36 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Линейные по X,Y; сочетание угловых по Z; поворот в плоскостях X-Y, X-Z; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 15 осей |
| Особенности | Установка с 5-ти звенным манипулятором ЭЛП типа "рука". Вращатель повышенной грузоподъемности с планшайбой d-4800мм. |
АЭЛТК-135
| Год разработки | 2016 |
| Объём камеры (м3) | 135 |
| Энергоблок | 60 кВ, 40 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Линейные по X,Y; сочетание угловых по Z; поворот в плоскостях X-Y, X-Z; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение, наклон в плоскости X-Z |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Потолочный двухзвенный манипулятор ЭЛП (типа "рука") |
АЭЛТК-115
| Год разработки | 2009 |
| Объём камеры (м3) | 117 |
| Энергоблок | 60 кВ, 40 кВт и 60 кВ, 60 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Линейные по X, Y; угловое – по Z; поворот в плоскостях X-Y, X-Z; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение (вертикальная или горизонтальная оси) |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Две ЭЛП со своими манипуляторами и источниками питания |
АЭЛТК-80
| Год разработки | 2008 |
| Объём камеры (м3) | 80 |
| Энергоблок | 60 кВ, 60 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Линейные по X, Y; сочетание угловых – по Z; поворот в плоскостях X-Y, X-Z; |
| Перемещение свариваемого изделия | Сдвиг по Y, вращение (вертикальная или горизонтальная оси) |
| Рабочий вакуум | 8×10-5 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Потолочный манипулятор ЭЛП, замкнутая система охлаждения |
АЭЛТК-70
| Год разработки | 2009 |
| Объём камеры (м3) | 68 |
| Энергоблок | 60 кВ, 30 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Линейные по X, Y; сочетание угловых – по Z; поворот в плоскостях X-Y, X-Z; вращение манипулятора вокруг вертикальной оси; |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение (вертикальная или горизонтальная оси) |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 12 осей |
| Особенности | Возможность сварки круговых швов вращением манипулятора ЭЛП. Сварка с подачей присадочной проволоки |
АЭЛТК-40
| Год разработки | 2015 |
| Объём камеры (м3) | 40 |
| Энергоблок | 60 кВ, 40 кВт |
| Перемещения ЭЛП | Линейные по X,Y; сочетание угловых по Z; поворот в плоскостях X-Y, X-Z |
| Перемещение свариваемого изделия | Вращение (вертикальная или горизонтальная оси), наклон в плоскости X-Z |
| Рабочий вакуум | 1×10-4 Торр |
| Наблюдение | Оптическое и по вторичным электронам |
| Система управления | ЧПУ, 14 осей |
| Особенности | Потолочный двухзвенный манипулятор ЭЛП (типа «рука») |