МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ АППАРАТОВ

Аппараты для микроплазменной сварки устанавливаются в не­посредственной близости от места сварки в производственных непожароопасных помещениях, площадь и кубатура которых удовлетворяют требованиям строительных норм и правил (СНиП). Поскольку микроплазменная сварка выполняется с использованием защитных газов, то помещение, в котором про­изводятся сварочные работы, должно хорошо вентилироваться. Установка микроплазменных аппаратов производится обычно без креплений к полу, что дает возможность легкой перестройки сварочного поста.

Согласно правилам технической эксплуатации электроуста­новок [52], при монтаже электросварочного оборудования необходимо предусматривать проходы шириной не менее 0,8 м, обеспечивающие удобство и безопасность сварочных работ. Кроме того, электросварочное оборудование должно быть удалено от нагревательных печей не менее чем на 2 м.

Для работы микроплазменных аппаратов необходимы: элек­троэнергия, заземление, водопроводная сеть и баллоны с газа­ми. Большинство аппаратов подключается к трехфазной элек­трической сети (аппараты серии А-1281 и МПИ — к однофаз­ной). При монтаже необходимо предусмотреть индивидуальные выключатели и предохранители к каждому аппарату* Расчет сечения проводов производится по значениям потребляемой мощности, указанным в инструкции по эксплуатации. Все аппа­раты должны быть заземлены, причем каждая установка дол­жна быть присоединена к заземляющей магистрали посредством отдельного провода.

К каждому аппарату необходимо предусмотреть водопро­водное ответвление с запорным краном и ниппелем для крепле­ния водяного шланга, а также трубопровод для отвода охлаж­дающей воды. Как правило, во всех аппаратах расход охлаж­дающей воды определяется режимом работы плазмотрона и составляет примерно 0,4—1,5 л/мин. Исключением является аппарат А-1347, в котором имеется отдельная цепь охлажде­ния резисторов с расходом 10—15 л/мин.

Для осуществления микроплазменной сварки необходимо наличие двух баллонов, которые должны быть закреплены в специальной стойке или прикреплены к стене, что предохра­няет от падения, толчков и ударов. В аппаратах типа МПУ-М, МПУ-РИ, МПУ-4 и МПУ-5 упомянутая стойка для баллонов имеется на каркасе источника питания. Один из баллонов дол­жен содержать аргон, а другой в зависимости от рода сваривае­мых металлов — аргон, гелий, азот, углекислый газ и смеси: аргон с гелием, аргон с водородом и т. д.

Наиболее часто в качестве защитного газа используется смесь аргона с водородом (3—10% IЬ)- Поскольку такая смесо промышленностью в готовом виде практически не выпускается, то ее необходимо приготовить до начала работ. Порядок при­готовления подобной смеси следующий.

Берется баллон аргона с небольшим остаточным давлением (1—1,5) -10® мм рт. ст. и соединяется специальным переход­ником (рис. 78) с баллоном водорода, имеющим водородный редуктор. Плотное соединение аргонового баллона с переходни­ком обеспечивается затягиванием гайки со стороны аргонового баллона. Гайку переходника со стороны водородного баллона подсоединяют к редуктору водородного баллона не уплотняя. Далее открывается вентиль аргонового баллона, и в течение нескольких секунд переходник продувается аргоном, чтобы обес­печить выход из нею воздуха через неплотное соединение гайки

переходника с редуктором водородного баллона. После уплот­нения гайки переходника открываются вентиль и редуктор водородного баллона, аргоновый баллон наполняется водородом до давления, определяемого требуемым составом смеси. Иско* мое давление Ри3 можно оценить по следующей простой фор-1 муле:

ри,= е/>Аг. (III. 19)

где е — необходимое процентное содержание водорода; рАг — давление, до которого впоследствии баллон буде/ заполнен ар­гоном. Для заполнения баллона аргоном его с помощью пере­ходника, показанного на рис. 79, соединяют с баллоном, напол­ненным аргоном не менее чем до (5,3—6,0) • 104 мм рт. ст. После продувки системы (по ранее описанному способу) гайки пере­ходника затягиваются и вентиль наполненного водородом бал­лона открывается. Через 3—5 мин примерно половина объема газа заполненного аргоном баллона перейдет в баллон, напол­ненный водородом, образовав необходимую смесь.

При подключении баллонов к аппарату необходимо обратить особое внимание на чистоту резиновых шлангов. Недопустимо наличие внутри их талька, масла, грязи, так как это резко ухудшит качество сварки, а ь некоторых случаях может сделать ее вообще невозможной. Поэтому крайне необходимо промыть шланги перед подключением. Один из способов очистки рези­новых шлангов состоит ь том, что в шланг несколько раз зали­вается чистый технический ацетон, затем этиловый спирт и в конце производится сушка аргоном в течение 1—1,5 мин.

Заключительным этапом монтажа аппаратов является под­ключение микроплазменной горелки согласно надписям на па­нелях аппаратов и на подсоединительных штуцерах горелки.

При пуске оборудования в эксплуатацию после монтажа необходимо тщательно его осмотреть, очистить от пыли, подго­товить рабочее место, оснастку, инструменты и т. п. Правила эксплуатации аппаратов оговорены в инструкциях заводов-из - готовителей. В основном они сводятся к следующему: оборудо­вание необходимо не реже одного раза в неделю продувать и протирать в доступных местах сухой ветошью. Следует тща­тельно следить за состоянием контактов и клемм сварочной цепи и периодически осуществлять профилактический осмотр для устранения замеченных неисправностей.

Порядок работы на всех аппаратах примерно одинаковый. После подачи в аппарат воды и газов (давление на выходе редукторов (2—5)*102 мм рт. ст.), а также питающего напря­жения включается дежурная дуга. Плазмотрон выставляется на начальный участок стыка на расстоянии от него 2—4 мм. Предварительно устанавливается необходимый расход защит­

ного газа и нажатием педали, кнопки на плазмотроне или дистанционно с автомата включается сварка. Выключение свар­ки необходимо осуществлять с помощью указанных выше орга­нов управления, поскольку только в этом случае реализуется плавное уменьшение сварочного тока (в аппаратах МПУ-4, МПИ-3, МПИ 5). Если подготовка к сварке последующего изде­лия занимает менее 20—30 мин, дежурная дуга может не вы­ключаться. Последовательность выключения аппаратов прь - мерно такая: выключаются сварка и дежурная дуга, перекры­ваются газы, отключаются питание источника и подача воды.

К настоящему времени на предприятиях страны успешно внедрено около 2500 различных аппаратов для микроплазмен­ной сварки. В подавляющем большинстве оборудование рабо*

тает надежно, обеспечивая высококачественную сварку тонко - листовых металлов и сплавов. Однако нередки случаи, когда по тем или иным причинам качественную сварку осуществить не удается. Опыт показал, что наиболее часто это происходит из-за некачественной сборки, несовершенной технологии и значительно реже из-за неисправной работы оборудования. Среди причин выхода из строя оборудования наиболее частой является нарушение нормальной работы плазмотрона. Рас­смотрим основные виды его неисправностей и методы устра­нения.

Обрыв токоподводящих проводов внутри шланга* Он возни­кает вследствие заводских дефектов или небрежной эксплуата­ции. Как правило, обрыв происходит в месте - пайки провода к выходным штуцерам или трубкам горелки. Определить нали­чие обрыва можно только с помощью омметра при выключен­ном аппарате. Проверка путем измерения напряжений на плаз­мотроне вольтметром приводит к неверным выводам вследствие наличия в шлангах воды с растворенными в ней солями. Метод устранения неисправности достаточно прост — следует припаять провод к штуцеру или трубке. В последнем случае необходимо разобрать корпус (пластмассовую ручку) горелки. Пайку сле­дует выполнять с помощью паяльника мощностью не менее 90 В г любым легкоплавким оловянным припоем, причем необ­ходимо обратить внимание на то, чтобы излишним припоем не перекрыть проход для охлаждающей воды.

Затруднение возбуждения и нестабильное горение дежурной дуги. Этот вид неисправности происходит в основном вследствие двух причин: загрязнения внутренней полости горелки и исполь­зования в качестве электрода вольфрама с низким процентом легирующих добавок. Выходные параметры выпрямителей де­журной дуги и осцилляторов в источниках питания обеспечи­вают надежное возбуждение и горение дуги с лантанированно - го (ВЛ) или торированного (ВТ) вольфрама в среде чистого аргона. Наличие в полости горелки масла, грязи, воды и тому подобных примесей затрудняет процесс формирования дуги. Такое же влияние оказывает уменьшение процента легирующих добавок в вольфраме, так как при этом увеличивается работа выхода. Поэтому необходимо следить за чистотой плазмотрона, периодически протирать внутреннюю полость и использовать в качестве электрода только лантанированный или тарирован­ный вольфрам. Необходимо отметить, что при сравнительно длительной работе, особенно на максимальных токах, могут возникнуть затруднения с возбуждением дежурной дуги. Это происходит вследствие обеднения кончика вольфрамового элек­трода легирующими добавками. В этих случаях необходима перезаточка электрода.

Засорение водяных шлангов и коммуникаций плазмотрона.

Это происходит вследствие использования воды с большим ко­личеством различных примесей. Можно рекомендовать исполь­зование на входе аппарата фильтров и обязательную продувку всей водяной магистрали горелки перед длительной паузой в использовании оборудования. Для ремонта необходимо продуть водяную магистраль в обоих направлениях поочередно сжатым воздухом или аргоном при давлении не выше (1,5—2,3) X X 103 мм рт. ст. Если это не принесет успеха, то необходимо разобрать горелку и сменить шланги.

Поломка керамических деталей (защитного сопла и направ­ляющей трубки). Такая поломка возникает в результате неак­куратной эксплуатации плазмотрона: падений, ударов и т. п. Как правило, заводы-изготовители аппаратуры не высылают дополнительных деталей. Поэтому с керамическими деталями плазмотрона необходимо обращаться особенно осторожно.

Источники питания перед отправкой потребителю испыты­ваются в течение продолжительного времени на специальных стендах и проходят приемку ОТК завода-изготоьителя. Тем не менее в результате небрежной транспортировки, неправильной эксплуатации или наличия скрытых дефектов наблюдаются выходы из строя аппаратов. Поэтому остановимся на некоторых неисправностях, встречающихся в практике эксплуатации мик­роплазменных источников питания, и методах их устранения. Каждый источник можно условно разделить на следующие блоки: дежурной дуги (включая осциллятор), силовой, управ­ления, автоматики.

Неисправности в блоке дежурной дуги встречаются крайне редко. Зарегистрировано несколько случаев выхода из строя балластных резисторов (R2—R4—в аппаратах А-1255; R10, Rjj — в МІІУ-РИ и R39 — в МПИ-3) и разрядного тиристора осциллятора. В любом случае выход каждого из элементов этого блока из строя установить нетрудно по отсутствию напря­жения и тока дежурной дуги, а также импульсов поджига горелки. Ремонт блока дежурной дуги осуществляется заме­ной вышедшего из строя элемента на исправный того же но­минала. При этом не требуется последующей регулировки и настройки.

Неисправности в силовом блоке отыскиваются последова­тельной проверкой напряжений и сопротивлений в силовых цепях, начиная от автомата включения и кончая выходными клеммами аппарата. Практика показывает, что со временем при отсутствии профилактических мероприятий может иметь место отказ в работе автоматов включения и пусковых реле: подго­рание и залипание контактов, разрегулировка и т. п. Выход из строя выпрямительных диодов определяется измерением напряжения па выходе мостов, а исправность тиристоров ком­мутатора аппарата контролируется измерением сопротивления между его катодом и анодом при отключенной питающей сети. В исправном тиристоре при любой полярности омметра оно должно превышать 100—200 кОм. Сопротивление между като­дом и управляющим электродом должно быть примерно 50— 150 Ом. При замене вышедших из строя диодов допускается использование приборов другой марки с соблюдением номи­нальных значений тока и рабочего напряжения.

Замена тиристора допускается при тех же условиях, но до­полнительно необходимо учитывать их динамические свойства. Такие параметры, как допустимая скорость нарастания прямого напряжения и тока, а также время выключения, должны быть у выбранной марки тиристоров не хуже, чем у заменяемой. Так, например, допускается замена тиристоров марки ВКДУ на тиристоры серии Т, ТЛ или ТЧ.

Наиболее сложными являются отыскание неисправностей и ремонт в блоках управления. В то же время, как показывает опыт, чаще всего из-за неисправностей в схемах управления имеет место отказ в работе микроплазменных источников питания.

Поиск неисправностей необходимо начать с определения характера нарушения работы источника питания в целом. Мо­гут наблюдаться полное отсутствие сварочного тока, нестабиль­ная работа в импульсном режиме, отсутствие одного из импуль­сов дуги прямой или обратной полярности (в аппаратах типа A-128I, А-1575, МПИ-5 и др.), «короткий» импульс сварочного тока (в алпаратах типа МПИ) и т. п. Характер нарушения ра­боты источника питания нетрудно определить по приборам аппарата или с помощью осциллографа типа С1-19М, С1-18, С1-1 б и подобных типов, имеющих ждущий и непрерывный режимы раз-вертки луча с длительностью до 1 с и более. При использовании осциллографа необходимо в цепь, идущую от аппарата к сварочному столу (или изделию), включить шунт типа ШС 75-50-05 (ГОСТ 8042-61) и подключить к нему клем­мы осциллографа для наблюдения осциллограммы сварочного тока. По форме осциллограммы определяют характер наруше­ния работы источника и неисправность схемы запуска. Так, например, при полном отсутствии сварочного тока (разумеется* при исправной работе силового блока) производится поиск не­исправности в схемах управления силовых тиристоров комму­таторов (Д1 или Д2 в А-1281, Діб — в А-1255И, Д8 — в МПИ-3, Д28 — в МПУ-РИ, ВнЗО—в МПУ-М и т. д.). При нестабильности или отсутствии импульсного режима нарушается работа управления коммутирующих тиристоров (Д17 — в А-1255И, Д34 — в МПУ-РИ, Вн29 —в МПУ-М, Д7 —в А-1347 и т. д.).

Поиск неисправностей в схемах управления необходимо на­чинать с олределения наличия им;пульса запуска на управляю­щем электроде соответствующего тиристора. Для этого к катоду тиристора подключают земляную клемму осциллографа (осцил­лограф не должен быть заземлен), а к управляющему электро­ду — потенциальную клемму. Если положительный импульс отсутствует или имеет недостаточную амплитуду (менее 4—7 В), необходимо последовательно проверить все элементы схемы, начиная со стабилитронов и кончая динисторами.

В качестве схемы запуска в микроплазменных аппаратах используются /?С-рела. ксаторы на динистор ах. На рис. 80, а приведена одна из типичных схем запуска тиристора (аппарат МПИ-3). Последовательность проверки примерно такая. С по­мощью осциллографа измеряется напряжение на стабилитроне Д25, которое должно по величине соответствовать типу прибора. Если напряжение отсутствует, проверяется наличие напряжения питания всей схемы запуска, в данном случае напряжение меж­ду конденсаторами С8—СП. Если оно имеется, необходимо заменить стабилитрон. Далее проверяется накопительный кон­денсатор С4, форма напряжения на котором должна быть пилообразной (рис. 80, 6) с амплитудным значением, равным напряжению переключения динистора Д22у и длительностью, равной длительности импульса тока. Любое несоответствие ука­занных параметров номинальным значениям будет означать

А

неисправность одного из элементов схемы: резисторов R30— R3J, самого конденсатора или динистора. С помощью омметра необходимо отыскать неисправный элемент и заменить его. При этом следует учитывать, что ввиду большого разброса напря­жения переключения динистора, достигающего 200% и более, после его замены в схеме необходима дополнительная подре­гулировка[3] Изменением сопротивления реостата R31 добиваются получения номинальных значений длительности импульсов тока. Контроль осуществляют с помощью осциллографа, подключен­ного к обкладкам конденсатора С4 или С//. Может возникнуть необходимость в подборе и самого динистора, если с помощью реостата R31 не удается получить необходимые длительности*. Все ЯС-лакопительные цепочки в аппаратах рассчитаны на установку динисторов с напряжением переключения 20—30 В. Для выбора соответствующего динистора необходимо собрать схему, показанную на рис. 81. Увеличивая плавно напряжение, подаваемое в схему с потенциометра R, определяют минималь­ное напряжение, при котором в цепи миллиамперметра ток скачком возрастает до 20—40 мА.

В блоке автоматики микроплазменных источников исполь­зуются всевозможные контакторы, промежуточные реле, а так­же датчики различной конструкции, сигнализирующие о наличии воды. При надлежащем профилактическом уходе (периодиче­ской чистке контактов) выход из строя электромагнитных реле, контакторов и автоматов наблюдается крайне редко. При .вы­ходе из строя какого-либо из перечисленных элементов реко­мендуется замена его на исправный гой же марки. Довольно часто отказ в работе датчиков наличия воды происходит вслед­ствие засорения проходных каналов. В этом случае датчик необходимо разобрать и прочистить его каналы.