МИКРО ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ В ВАКУУМЕ

Опыт работ показал, что для микроплазменной сварки в ваку­уме моіут использоваться без особых существенных переделок вакуумные камеры большинства электроннолучевых установок или установок для сварки в контролируемой атмосфере.

Откачная система камеры должна создавать разрежение в ней примерно Ы0~2—5-10~3 мм рт. ст. при натекании газа 1—3 см3/с. Такую производительность обеспечивает, например, бустерныи насос БН-3 с форвакуумним насосом ВН-1. Наличие в составе откачной системы дополнительного форвакуумного насоса (например, типа ВН-1 или ВН-2) для предварительной откачки камеры после очередной ее загрузки намного упрощает схему переключений системы и способствует повышению надеж* ности и долговечности работы бустерного насоса.

В качестве плазмотрона могут использоваться известные горелки (ОГ-1, ОБ-Ю62К и т. п.) как с обычным стержневым

катодом, так и с катодом, накаливаемым от постороннего ис­точника. Применение горелок с катодом, накаливаемым от по­стороннего источника, более предпочтительно. Так, в ИЭС им Е. О. Патона АН УССР была разработана и использова­лась в установке «Вулкан» (для сварки в условиях косми­ческого пространства) малогабаритная неводоохлаждаемая плазменная горелка с V-образным катодом (из ьильфрамовой проволоки диаметром 0,8—1,5 мм). В процессе испытаний уста­новки подтвердилась надежность горелки и ее удобство в экс­плуатации.

Модификация этой горелки с водяным охлаждением и удли­ненным плоским соплом для использования в промышленных установках показана на рис. 74.

Кроме того, в ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР разработана горелка c-о стержневым подогреваемым катодом (рис. 75). Она состоит из корпуса /, катодного узла 2, стержневого вольфра­мового электрода 3, сопла 4 и контактной шайбы 5, выполнен­ной из молибдена или ниобия.

С помощью шайбы 5 осуществляется электрический контакт между внутренней поверхностью сопла и вольфрамовым элек-

тродсм (катодом). При подаче тока накала катод нагревается. Вследствие теплопроводности нагревается также конец катода, расположенный ниже шайбы. Этому способствуют зубчатий профиль внутренней и внешней поверхностей шайЬы, препят­ствующий отводу тепла от поверхности катода, а также сравни­тельно небольшая толщина шайбы (примерно 0,7 мм), В ре­зультате ьагрева торца происходит термоэмиссия, обеспечиваю щая возбуждение дугового разряда.

Экспериментально установлено, что оптимальное расстояние между торцОхМ электрода и шайбой 2—2,5 мм. При оплавлении торца электрода последний затачивается вновь, и не требуется замена всего электрода. Для предотвращения протекания тока чіірез накальную цепь к соплу подключается положительная клемма накального источника напряжения, а к катодному уз­лу подключается отрицательная клемма. В этом случае поляр ност±> диодов источника накального напряжения препятствует протеканию тока разряда через накальную цепь. После возбуж­дения разряда при необходимости накальные цепи могут быть отключены.

Для регулировки расхода плазмообразующего газа в настоя­щее время лучшим является натекатель типа Т-19. Испытания показали, что использование этого натекателя при гиперболи­ческой или линейнопадающей характеристике источника пита­ния обеспечивает постоянство вкладываемой в изделие мощ­ности в пределах, не превышающих ±10%, на протяжении нескольких часов непрерывной работы.

Значительно хуже обстоит дело с приборами контроля рас­хода газа. Лучшим в настоящее время является расходомер типа V70 Model фирмы Сетарам, имеющий точность измерения 1% и инерционность 30 с. Однако высокая стоимость указанного расходомера и трудности поставки делают его малоприемлемым. Других каких-либо проверенных приборов для измерения малых расходов газа пока нет. Поэтому регулировка и контроль рас­хода газа осуществляются по измерению параметров дуги, в основном напряжения и формы импульса тока.

Для осуществления микроплазменной сварки тонких метал­лов при низком давлении в ИЭС нм. Е. О. Патона АН УССР разработаны два типа импульсных источников питания. Один из них сконструирован на базе тиристорного коммутатора по­стоянного тока (см. рис. 48), который вошел в состав специали­зированной сварочной установки ЮХ-306.

В основу второго источника (А-1539) положен конденсатор­ный накопитель (см. рис. 58). Эгот источник сравнительно не­больших габаритов, конструктивно выполнен переносным и предназначается для работы в составе различных сварочных установок.

ІІа рис. 76 представлена принципиальная электрическая схема - силового блока источника питания установки ЮХ-306. Он состоит из выпрямителя сварочной дуги (/им = 250 А, ^х. х = 80 В), тиристорного коммутатора (Д13УД149 С2У СЗ, Др)>

накального трансформатора Тр2 и развязывающих диодов Д14, Діб, обеспечивающих симметричное протекание гока дуги че­рез ветви катода. Выпрямитель в свою очередь состоит из трех­фазного трансформатора Тр1 и вентильного моста Д6—Д11, собранного по схеме Ларионова. Трансформатор Тр1 с магнит­ным рассеянием имеет подвижные катушки вторичной обмотки и пологопадающую характеристику. «Плюс» выпрямителей под­ключен непосредственно к из дел. ию, «минус» — через дроссель Др, тиристор Д13 коммутатора — к катоду. Напряжение для питания схемы запуска и коммутирующих конденсаторов С2, СЗ снимается с дополнительных обмоток, намотанных на пер­вичные катушки силового трансформатора TpL

Включение накала плазмотрона осуществляется нажатием кнопки Кн2, ьключающей реле Р7, Для корректировки тока накала в зависимости от режима работы и по мере изменения параметров катода первичная обмотка накальниго трансформа­тора подключена к питающей сети через балластные резисторы 1<7—R9 Контроль величины тока осуществляется оператором по амперметру А. Величина резисторов R8, R9 выбрана таким образом, чтобы при разомкнутом контакте реле времени Р4 величина тока накала составляла 50—55 А. После нажатия кнопки «Пуск — сварка» на выносном пульте управления сра­батывает реле РЗ и все дальнейшие переключения происходят автоматически в следующей последовательности. Возбуждается дежурная цуга, срабатывает токовое реле Р6 я Р4, контакты которых шунтируют резисторы R8, R9, увеличивая ток накала катода до 7U—75 А. Через 1—3 с срабатывает реле времени Р5 и включается блок запуска. Одновременно обесточивается реле времени Р4, в результате чего через 4—б с подключаются резисторы R8, R9 и ток накала снова уменьшается. В случае сварки при большой скважности импульсов тока производится блокирование контактов Р5 в цепи реле Р4. Выключение сварки осуществляется вручную на пульте управления отключением цепи питания реле РЗ. При этом выключается схема запуска и отключается цепь дежурной дуги.

Источник питания выполнен в виде отдельного блока, обо­рудован приборами для измерения тока накала и напряжения силового выпрямителя.

Аппарат А-1539 (МПИ-4) отличается от аппарата A-I456 (МПИ-3) в основном наличием блока накала катода и большей мощностью (1500 Вт против 700 Вт у МПИ-3). МПИ-4 также выполнен в виде переносного блока (рис. 77). Его размеры 480x200x370 мм, масса 48 кг.

Для микроплазменной сварки в вакууме алюминия и его сплавов используется описанный выше аппарат А-1347.

Рис. 77.

Аппарат МПИ-4.