Классика vs SNM: где контактная сварка по правилам?

Предпосылки к разработке машин для сварки объемных каркасов произошли в момент, когда пришло осознание, того что при сборке свай из арматуры для использования на различных строительных объектах тратится много времени и ручного труда. Сварка стальной объемной сетки выявила потери производительности из-за медленного и трудоемкого процесса сборки.  В настоящее время сваенавивочные машины широко используются на заводах ЖБИ, открытых стройплощадках в производстве железобетонных труб и колец, где важны точность, скорость и эффективность при изготовлении сварных каркасов.

В сваенавивочных установках система зарядки и продвижение продольной арматуры осуществляется в синхронно с производственным процессом навивки проволоки при формировании сваи, а также с учетом того, что в одном каркасе используются шаги разной ширины. Автоматическая навивка проволоки делает работу оператора простой, а риск несчастных случаев сведен к минимуму.

Казалось бы, работайте с удовольствием! Но на ряду с машинами появились новые проблемы, надо было найти пути их решения: как избавиться от скручивания (винта) каркаса, почему происходит непровар или пережигание проволоки, а также как избежать удорожания оборудования из-за применяемых технологий.

В классических моделях сваенавивочных машин применяется накатная система, где арматурный каркас вращается вокруг своей оси, а навиваемая проволока обтягивает продольные прутья. При вращающемся каркасе прижим роликового электрода в момент сварки происходит методом «обкатывания» сварочных точек. Поэтому при использовании ролика-электрода, в точке сварки не хватает нескольких вещей: времени сварки, времени проковки. Как следствие отсутствие диффузии металла в точке сварки и недостаточная прочность сварного соединения. Производителями преследуется цель сварить каркас быстрее и не задерживаться в каждой точке. Как следствие, случаются непровары, либо прожиги проволоки из-за нарушения норм контактной сварки.

Логично, что контактная сварка качественна тогда, когда происходит соответствующее усилие прижатия сварочного электрода и ток. Чем больше диаметр, тем больше усилие, и соответственно ток.

Но дело не только в недостаточном прижатии, но и в трущихся соединениях, где передача тока происходит через угольные щетки на ролик-электрод, что не позволяет поддерживать однородную силу токопередачи. При этом трансформатор преобразует высокий вольтаж, понижая его для увеличения силы тока до 100А для передачи между трущимися соединениями. Функциональность трансформатора используется при этом на 40%.

Угольная щетка является скользящим контактом, который используется для передачи электрического тока от неподвижной к вращающейся части двигателя или генератора, и если рассматривать машины постоянного тока, обеспечивает безыскровую коммутацию.

В российских реалиях на заводах ЖБИ процесс производства далеко идеальный – пыль, загрязненная окружающая среда. При попадании инородных частиц на диск электрода, происходит искра. Медный диск начинает прогорать и разрушаться. Себестоимость диска и замена около 150 т.р.

Синхронизация сварочного узла и каретки протяга при вращении каркаса это отдельная тема, потому что от этого зависит: будет ли каркас ровным или пойдет винтом. Как правило применяется традиционная система индуктивных датчиков угла поворота (энкодеры), а также решения на основе программного обеспечения «электронный вал». По факту электронный вал – совокупность частотных преобразователей со специальными прошивками.

Программное обеспечение предполагает точное согласование скорости и позиции ведомых частотников с электродвигателями с ведущим устройством с различными передаточными числами. Такое решение обеспечивает возможность замены сложных кинематически связанных механических узлов на электрические даже без использования дополнительного внешнего контроллера. Применяется без сообщающихся соединений между собой.

В процессе сварки жесткость каркаса нестабильна, т.к. в момент вращении происходит постоянная вибрация каркаса, удары об поддерживающие стойки, следовательно, возникают погрешности и  рассинхронизация план-шайбы. После загрузки программы сварки зачастую необходима корректировка рассогласований вручную, тем самым нивелируется принцип работы электронного вала физически.

Принимая во внимание неоднородности арматуры, вероятные дефекты в месте сварки и отрыв проволоки от продольной арматуры все это может привести к искривлению каркаса сваи даже при электронной синхронизации. В итоге из 10 каркасов брак может составлять до 60%.

У сваенавивочных машин SNM без вращения каркаса свай вокруг своей оси полностью соблюдается основной принцип контактной сварки. Прижим пневмоцилиндров со сварочным электродом (4 цилиндра, 4 точки) происходит прямо перпендикулярно месту пересечения продольной арматуры и навиваемой проволоки. Одновременно сваривается 2 точки, тем самым уменьшается машинное время на производство каркаса. Сварка занимает 2,5 минуты.

Принимая во внимание факт, что для качественной сварки прилагается соответствующее усилие и сила тока в свариваемой точке, исходя из сочетания диаметров свариваемой арматуры в течение определенного промежутка времени в линиях SNM учитываются все особенности контактной сварки.

Поэтому в установках токоведущие соединения — это жесткие шины со стабильной передающей способностью, подвод тока к сварочным электродам выполнены гибкими шинами при этом использования трансформатора осуществляется на 90%.

Главное преимущество сваенавивочной установки SNM — отсутствие скручивания сваи, т.к. навивка проволоки происходит на статичный каркас. Проволока навивается на сваю под натяжением и легкой подгибкой, это исключает бочкообразную форму на протяжение всего каркаса.

В сварочном узле регулируется сечения сваи. Стержни арматуры заряжаются и фиксируются цанговыми зажимами на каретке без использования пневматики. Фиксация 4-х прутков и их последующая выемка занимают у оператора менее минуты. Каретка протяга работает на цепной передаче без подвода электричества, скорость ее движения регулируется на частотном преобразователе. Синхронизация процесса сварки и продвижения каркаса выполняется при помощи индуктивных датчиков, импульсов движения. Использование прямоугольных сварочных электродов продлевает срок их службы за счет переворачивания граней. Выгрузка готового каркаса происходит при помощи ГПМ.

Специальное гибочное устройство GY для «носика» сваи позволяет сформировать «носик» сваи до 3-4 минут в автоматическом режиме. Для сварки каркасов свай изначально со «скошенным носиком» он фиксируется в каретке при помощи кронштейна.

Сваенавивочные машины серии SNM рассчитаны на весь диапазон сечений  от мини-свай для малоэтажного строительства до тяжелых каркасов с продольной арматурой 32 мм и навиваемой до 10 мм для заводов ЖБИ, а также реализованы решения для изготовления ровных каркасов, контролируемого провара проволоки и внедрены наилучшие доступные технологии (НДТ) .