Projekt leírás: Mikrokontroller-vezérelt többfunkciós univerzális hegesztő berendezés prototípusának kifejlesztése sorozatgyártáshoz, teljesítményelektronikai alapegységként olcsó távol-keleti berendezések alkalmazásával megnevezésű projekt az Európai Unió támogatásával valósul meg. Azonosító szám: KMOP-1.1.1-08/1-2008-0007 Projektzáró beszámoló: 2011. I. negyedév --- 2011. II. negyedév Az Új Magyarország program keretében, Európai Uniós támogatással a FORTRANS Kft. az MTA-SZTAKI, a BME és a DiFiLTON-ARC Kft. közreműködésével új mikrokontroller-vezérelt többfunkciós univerzális hegesztő berendezést fejlesztett ki olcsó távol-keleti berendezések teljesítményelektronikai alapegységeinek alkalmazásával és hamarosan megkezdi a sorozatgyártást. A hegesztéstechnika a gépgyártás, az épületgépészet, az út- híd- és vasútépítés, a javító-szerelőszolgáltatás stb. területen nagyon fontos anyagegyesítő eljárás. Az alkalmazott különféle hegesztési technológiák sajátos, egyedi eszközkészletet igényelnek. Költségkímélő, helytakarékos és mobilitást növelő előnyt jelent az eszközkészlet integráltságának minél nagyobb mértékű növelése, különösen, ha egy vállalkozás egymást követően többféle hegesztéstechnológiát alkalmaz. A projekt keretében kifejlesztett többfunkciós univerzális hegesztő berendezés prototípusa a hegesztőpálcás MMA, azonkívül a védőgázos technológiák közül a volfrámelektródás DC-TIG, AC-TIG, és a ponthegesztéses SPOT-TIG, valamint a huzalelektródás MIG-MAG technológia számára alkalmas berendezéseket integrálja egy berendezésbe, ami a hazai, de a nemzetközi piacon is újdonság. Az univerzális berendezés mikrokontrolleres megoldású, ami felsőbb szintű PC-s irányítást és távvezérlést is lehetővé tesz. A fejlesztés során külön hangsúlyt kapott a kezelőfelület felhasználóbarát kialakítása, hogy a hegesztő szakemberek mennél közelibbnek érezzék a berendezés kezelését a korábban megszokott, kevésbé korszerű berendezések kezeléséhez. A kezelőfelületen két, messziről is jól látható három-számjegyes kijelző és számos világító felirat tájékoztatja a felhasználót a berendezés üzemállapotáról. Az üzemmód választó kapcsolóval és két digitális forgatógombbal egy-egy üzemmódhoz összesen kilencféle paraméterkészletet lehet beprogramozni a leggyakrabban alkalmazott hegesztési műveletekhez. A legfontosabb paraméterek (hegesztő áram, hegesztőfeszültség stb.) hegesztés közben is módosíthatók akár távvezérléssel is. A módosított paraméterek értéke gombnyomással el is tárolható. A kifejlesztett 10-350A-es hegesztőáramú többfunkciós univerzális hegesztő berendezést, a hozzá tartozó intelligens huzalelőtolót, valamint annak belső mechanikai részegységeit együttesen és külön-külön is szándékozik a FORTRANS Kft. értékesíteni. A cég jelenleg forgalmazott hagyományos vezérlésű huzalelőtoló berendezései már ma is keresettek az EU-s piacon, ezért ott az intelligens változatot sem lesz nehéz elhelyezni. Ennek sikeres megvalósulása a többfunkciós univerzális hegesztő tápegység számára is piacot teremthet. Ezáltal és a várható hazai kereslettel a projekt zárása utáni üzleti hasznosítás és fenntartás nagyon jó eséllyel teljesülhet. Kedvezményezett neve és elérhetősége: Közreműködő szervezet neve és elérhetősége: Nemzeti Fejlesztési Ügynökség: FORTRANS Kft., 1203 Budapest, Kinizsi u. 5., Tel/Fax: +36-1-2853502/2853503, e-mail: fortrans@t-online.hu MAG Magyar Gazdaságfejlesztési Központ Zrt, 1539 Budapest Postafiók 684 Tel/Fax: +36-40-200818/4858503, e-mail: info@magzrt.hu Irányító Hatóság 1
A kifejlesztett berendezések: Az alacsony házú UNIWELD 315C hegesztő tápegység A magasított házú UNIWELD 315C hegesztő tápegység A kifejlesztett hegesztő tápegység kétféle kivitelben készül. A külmérettől eltekintve műszaki paramétereik azonosak. A kifejlesztett berendezéssel megvalósítható hegesztőtechnológiák: 2
A megvalósítható üzemmódok ütemdiagramjai: Imax Io Áram alapjel (Ia) Ívfogás (Curr IN) Ütemdiagramok MMA üzemmód TIG, SPOT-TIG üzemmód MIG/MAG üzemmód Ist SL ts td Iheg Ibk Ívfogás (Curr IN) Imax Áram alapjel (Ia) Ütemezés (4T / XT) Gáz Szikra InvEn Istrt Iheg Impulzusterület alsó értéke (Ibk) Iplt tgs ts tu tspw td te tge Umax Feszültség alapjel (Ua) Előtoló (T old Cut) Imax Áram alapjel Io SL ts Ust td1 Uheg td2 Iheg U2 Ubk I2 Ívfogás (Curr IN) Impulzusmoduláció AC üzemmód Impulzusmoduláció A mikrokontrolleres kezelőfelület: Három-digites LED kijelzõ (V, md pm) V/pm programozó forgatógomb 4x4 szegmenses üzemmód választó forgatógomb Hálózati ki-, be kapcsoló PC vezérlõ csatlakozó Távprogramozó csatlakozó Három-digites LED kijelzõ (pr val, V, Hz, A, sec, %) A kifejlesztett egységek beépítése: A/pr/val programozó forgatógomb Programtároló nyomógomb Az UNIWELD 315C hegesztő tápegység kezelőfelülete A beépített mikrokontrolleres vezérlőegység és V/I Controller A mikrokontrolleres vezérlőegység és a V/I Controller a teljesítményelektronikai egységek részleteivel 3
A mikrokontrolleres kezelőfelület funkciói A kezelő- és kijelző szervek részletei A berendezés mikrokontrolleres kezelőfelülete két három-digites LED kijelzőt tartalmaz. A felső V, md pm, az alsó pr val, V Hz A sec % kijelzésére szolgál. A két programozó forgatógombbal lehetséges a V/pm, ill. A/pr/val értékeinek változtatása. A 4 x 4 szegmenses üzemmód választó forgatógomb (kapcsoló) az MMA, MIG-MAG, SPTIG, TIG üzemmód választására szolgál. Az M nyomógombbal tárolhatók el a memóriába a forgatógombokkal beállított értékek. A 21 háttér-világítású színes fényjelző az aktuális üzemállapotot jeleníti meg. A három-digites kijelzők környezetében lévő fényjelzők adnak tájékoztatást arról, hogy a kijelzők a beállított üzemmódot, a kiválasztott profilt, a változtatni szándékolt paramétert, az aktuális hegesztőfeszültség vagy hegesztőáram értékét jelenítik-e meg. Egy példa a berendezés programozására: Paramétertáblázat MMA paraméterek Jellemzők PROFIL 01 02 03 04 05 06 07 08 09 Paraméter Mennyiség Megnevezés Érték Érték Érték Érték Érték Érték Érték Érték Érték 01 Ist Maximális startáram [A] 90 170 230 315 315 100 100 100 100 02 Uheg Maximális hegesztő feszültség [V] 45 45 45 45 45 45 45 45 45 03 Iheg Hegesztőáram [A] 80 150 200 300 300 80 80 80 80 06 mm Impulzus modulációs mélység ((Ia-Ihk)/ Ia) [%] 40 50 75 50 50 40 40 40 40 07 SL Áramfelfutási meredekség [A/ms] 10 10 10 10 10 10 10 10 10 08 ts Start idő [sec] 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 09 td Áram lefutási idő [sec] 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 AC/DC Váltó-egyenáram beállítás (piros/ zöld LED) DC DC DC DC DC DC DC AC AC 24 tf Első pulzus [sec] 2 2 2 2 2 2 2 2 2 25 fac AC frekvencia [Hz] 200 200 200 200 200 200 200 30 30 26 bac AC balansz (kitöltési tényező) [%] 50 50 50 50 50 50 50 50 50 17 PM/CON Impulzus modulációs és anélküli állapot (piros/ zöld LED) CON PM PM CON PM CON PM CON PM 20 Pf Impulzus frekvencia [Hz] 75 75 75 75 75 75 75 120 120 21 tpu Impulzus felfutás a bp %-ában [%] 5 5 5 5 5 5 5 5 5 22 tpd Impulzus lefutás az (100-bp) %-ában [%] 5 5 5 5 5 5 5 5 5 23 bp Kitöltési tényező (bp %) [%] 50 50 50 50 50 50 50 50 50 19 LOC/CCO/REM Local / PC / távvezérlés (sötét / piros / zöld LED) LOC LOC LOC LOC LOC LOC LOC LOC LOC Programozás: Az üzemmód választás és a A kezelőfelület állapotai programozás végrehajtása MMA üzemmód Az üzemmód választó gomb a TIG szegmensben négyféle pozícióba állítható. Háromhoz rögzített profil tartozik. Az óramutató járása szerinti utolsó állásban további hat szabadon programozható kódszámú profil tartozik. Bekapcsolás után a felső kijelzőn megjelenik és 5 mp-ig villog az MMA üzemmód jele, az alsón a hozzá tartozó profil kódja. Ha az M gombot 5 mp-en belül nem nyomjuk meg, az előzőleg beprogramozott profil paraméterei érvényesülnek. Ellenkező esetben az M gomb megnyomásával programozó állapotba jutunk, s az MMA üzemmód paraméterkészletét átprogramozhatjuk. 4
A hegesztő tápegység főbb tulajromságai: UNIWELD 315C hegesztő berendezés JELLEMZŐ TULAJDONSÁGOK Üzemmódok Frontpanel kialakítás Tárolt hegesztési profilok Távvezérlés PC kommunikáció Hegesztőáram Impulzusmoduláció Impulzusmoduláció fel-lefutás szabályozás AC frekvencia Arc force meredekség fel-, lefutás és időtartama Pisztolykezelés MMA (AC/DC), TIG (AC/DC), SPOT-TIG (AC/DC) MIG-MAG Mikrokontrolleres (2 db digitális potenciométer, 1 db 4x4 szekvenciás kapcsoló, 1 db nyomógomb) Üzemmódonként 9 programozható profil (paramétersereg) A lényeges paraméterek hegesztés közben is távvezérelhetők Valamennyi paraméter vezérelhető PC-ről (RS-485) 10-315 A 0,5 300 Hz 0-100% 0,5 120 Hz Mindhárom változtatható 2T 4T XT Műszaki adatok: Hálózati feszültség: 3x400 V +10% -10%, 50/60 Hz Hálózatból felvett áram: max. 19 A eff. Teljesítménytényező: 0,93 Biztosító: min. 25 A G (lomha) Üresjárási feszültség: 45 V Hegesztő feszültség: 32,6 V (315 A MMA) Hegesztőáram tartomány: 15A-315 A Max. rövidzárási áram (MMA, DC/AC-TIG/MIG-MAG): 315/315 A Bekapcsolási idő (Bi): 100% 150 A 60% 315 A Védettség: IP 23 Hőállósági osztály: F Érintésvédelmi osztály: B Hűtés: AF Befoglaló méretek (alacsony házú HxSZxM) 560 x 365 x 355 mm A készülék tömege: 37 kg 5
Kezelési paraméterek MMA, valamint 2- és 4-ütemű AC/DC-TIG és SPOT-TIG üzemben: Gáz-előfolyási idő *: Ívgyújtás *: Gáz-utánfolyási idő *: Áramfelfutási idő állítási tartománya *: Áramlefutási idő állítási tartománya *: Induló (Start) áram: Impulzusmoduláció frekvenciája: Kitöltési tényező: 10%-90% Áramimpulzus fel- és lefutási idő változtatási tartománya: 0-100 % A * -gal jelölt adatok csak TIG üzemre vonatkoznak! Kezelési paraméterek MIG-MAG üzemben: 0,1-12 sec nagyfrekvenciás, árammegszakadáskor újra gyújt 0,1-50 sec 0-10 sec 0-12 sec 10-Imax A 0,5-300 Hz Hegesztőfeszültség: 10-32 V Start feszültség: 10-Umax V Start idő: 0-5 ses Start feszültség lefutási ideje: 1-5 sec Hegesztőfeszültség befejezés időtartama: 1-5 sec Impulzusmoduláció frekvenciája: 0,5-120 Hz Impulzusmoduláció mélység: 0-20 % Kitöltési tényező: 10%-90% Áramimpulzus fel- és lefutási idő változtatási tartománya: 0-100% A gázvezérlés és a huzaladagoló paramétereit az WF100 F alkalmazandót huzalelőtoló berendezés határozza meg A MIG-MAG technológiához szükséges önálló, mikrokontrollerrel vezérelt huzaladagoló: 6
A MIG-MAG üzemmód alkalmazásához szükséges összeállítás: A magasított házú tápegységbe be van építve a két készülék között látható un. MIG-MAG pisztoly interface. Egy példa a MIG-MAG üzemmód hegesztéstechnológiai tulajdonságainak bemutatására: MIG_2_Q Hegesztés körülményei Munkadarab adatai Profil: 09 Huzalelektróda: Φ0,8 mm acél Mérési adatok Előtoló: WF100F 3 mm-es acéllemez Gáz: Argon (Ar T4,5), 6,8 l/min I heg = 120 A (középérték) U heg = 26 V (középérték) Oszcilloszkóp: CH2: U heg felül (0,2 V -:- 20 V) CH1: I heg alul (20 mv -:- 80 A) Időalap: 10 ms/osztás 4k-s felvétel Beállítási adatok: Huzalsebesség v = 5,4 m/min di/dt korlátozás: 0% Alapjelek: I aj = 5,13 V (max) U aj = 1,69 V U ajm = 2,33 V MIG_2_Q1 MIG_2_Q Jól beolvadt, átégés és fröcskölésmentes impulzusíves varrat MIG_3_G1-4 Egyenletes cseppleválás 7