Основы сварочного дела

Оборудование для сварки под флюсом

В практике нашли широкое при­менение два вида автоматического оборудования: подвесные (неподвиж­ные и самоходные) головки и сва­рочные тракторы.

Автомат производит следующие операции: возбуждение дуги, непре­рывную подачу в зону дуги электрод­ной проволоки и флюса, перемещение сварочной дуги вдоль свариваемого шва, гашение дуги в конце сварки. Важным условием, обеспечивающим нормальный устойчивый процесс авто­матической сварки, является равенст­во скорости подачи электродной про­волоки и скорости ее плавления. Это

условие в процессе сварки нарушает­ся различными факторами: изменени­ями напряжения в сети, нечеткой работой подающего механизма, неров­ностями поверхностей свариваемых кромок, при которых изменяется дуго­вой промежуток, и др. Для того чтобы процесс сварки протекал ус­тойчиво, а длина дуги сохранялась постоянной, применяют автоматы двух типов: автоматы с переменной ско­ростью подачи электродной проволо­ки, зависящей от величины дугового промежутка, и автоматы с постоянной скоростью подачи электродной прово­локи.

Автоматы с переменной скоростью подачи электродной проволоки имеют сложную электрическую схему и поэ­тому получили ограниченное приме­нение (при низких напряжениях и малых сварочных токах). Большее применение в сварочном производ­стве получили автоматы с постоян­ной скоростью подачи электродной проволоки. Они работают по схеме, предложенной в 1942 г. В. И. Дятло­вым (Институт электросварки им. Е. О. Патона). Электродвигатель, обеспечивающий через редуктор и ролики подачу электродной прово­локи, питается непосредственно от се­ти. Поэтому скорость вращения элек­тродвигателя будет постоянна незави­симо от длины (следовательно, и напряжения) дуги.

Саморегулирование осуществляет­ся следующим образом. Если в про­цессе сварки длина дуги уменьшит­ся (например, из-за неровностей на поверхности свариваемых кромок), то напряжение на дуге понизится. Так как внешняя характеристика источни­ка питания дуги падающая, то уменьшение напряжения приведет к возрастанию сварочного тока и тем самым к увеличению скорости плав­ления электродной проволоки (ско­
рость плавления проволоки почти пропорциональна сварочному току). Повышение скорости плавления про­волоки при постоянной скорости ее подачи приведет к удлинению дуги, т. е. к восстановлению установленного режима сварки. Если же длина дуги увеличится, то напряжение возрастет и в соответствии с внешней характе­ристикой источника тока сварочный ток понизится. Следовательно, ско­рость плавления электродной про­волоки уменьшится, что при постоян­ной скорости ее подачи приведет к сокращению дугового промежутка. Процесс саморегулирования протека­ет нормально при питании дуги пос­тоянным током. При переменном токе для устойчивой работы автомата коле­бания напряжения в сети не должны превышать 6 ... 8%.

Автоматические подвесные головки неподвижные и самоходные разрабо­таны Институтом электросварки им. Е. О. Патона, ЦНИИТмашем и заво­дом «Электрик». Автоматическая го­ловка АБС (рис. 56) конструкции Института электросварки им. Е. О. Па­тона состоит из трех отдельных узлов.

Узел А — собственно сварочная головка — состоит из электродвигате­ля 5, механизма подачи проволоки 6 с пр°вйльным механизмом 7, токо­подводящего мундштука 8, корректи­ровочного механизма 9 для направ­ления головки по шву и трех­кнопочного пульта управления 4. Набор сменных шестерен механизма подачи позволяет изменять скорость подачи электродной проволоки от

28,5 до 225 м/ч. Узел Б — подвесной механизм — состоит из подъемного механизма 13 для подверки и верти­кального подъема сварочной головки, флюсоаппарата 2 для подачи флюса в зону дуги и отсасывания неисполь­зованного флюса обратно в бункер (отсос 10) и кассеты 1 с электродной проволокой. Узел С представляет собой самоходную тележку 11, состоя­щую из электродвигателя 12, от которого движение (через фрикцион­ное устройство 3, червячные переда­чи и одну сменную пару шестерен) передается ведущим бегунам тележки. Сменные шестерни позволяют изме­нять скорость перемещения тележки, т. е. скорость сварки, от 13,5 до 112 м/ч.

Головка АБС предназначена для сварки стыковых, угловых и нахлесгоч - ных швов. При этом узлы, входящие в головку АБС, позволяют использо­вать ее как подвесную неподвижную (А или АБ) и как самоходную (АБС). Краткая техническая характеристика сварочной головки АБС:

Сварочный ток, А................................................................................................................................................ 380...2000

TOC o "1-5" h z Диаметр электродной проволоки, мм..................................................................................................... 2...6

Скорость подачи электродной проволоки, м/мин............................................................................. 0,5...3,75

Допустимая поперечная корректировка от оси шва, мм............................................................... ±75

Наклон мундштука, град:

поперек шва к вертикали.................................................................................................................... ±45

вдоль шва к вертикали.......................................................................................................................... 60

Наибольший возможный вертикальный подъем, мм..................................................................... 200

Скорость перемещения головки вдоль шва (скорость сварки), м/ч 13,5...112 Электродвигатель:

Мощность, Вт............................................................................................................................................. 100

Частота вращения, мин-1..................................................................................................................... 1450

Масса головки без флюса и проволоки, кг:

АБ................................................................................................................................................................... 120

АБС................................................................................................................................................................ 160

Масса кассеты с электродной проволокой, кг...................................................................................... 13... 15

Сварочные тракторы являются бо­лее эффективными и маневренными сварочными аппаратами. Сварочный трактор представляет собой автома­тическую головку, установленную на самоходной тележке, которая переме­щается с помощью электродвигателя по свариваемому изделию или по направляющему рельсовому пути вдоль свариваемого шва. Применяют­ся сварочные тракторы типа ТС Конструкции Института электросварки

им. Е. О. Патона, типа АДС конструкции завода «Электрик» и типа УТ конструкции ЦНИИТмаша.

Сварочный трактор ТС-17М (рис. 57) применяется при изготовлении и монтаже различных строительных кон­струкций (ферм, мачт, балок), при сварке под флюсом наружных и внут­ренних кольцевых швов, а также при сварке труб и резервуаров диаметром более 800 мм. Им можно сваривать все виды швов в нижнем положении. Трактор имеет один электродвигатель трехфазного тока, который приводит в движение механизм подачи элек­тродной проволоки и механизм перед­вижения трактора вдоль свариваемого шва. Подающий механизм состоит из понижающего редуктора и двух роли­ков (ведущего и прижимного), меж­ду которыми протаскивается электрод­ная проволока. Механизм передвиже­ния трактора состоит из редуктора и двух ведущих бегунов, вал которых соединен с редуктором фрикционной муфтой. Наличие сменных шестерен позволяет в широких пределах изме­нять скорость подачи электродной про­волоки и скорость передвижения трак­тора в соответствии с режимом сварки. В комплекте трактора имеется два токоподводящих мундштука. Для электродной проволоки диаметром

1,6.. . 2,0 мм применяют трубчатый мундштук с бронзовым наконечником, смещенным к оси трубки, который обеспечивает хороший электрический контакт с электродной проволокой.

Для электродной проволоки большего диаметра применяют мундшук с двумя бронзовыми контактами, между кото­рыми перемещается проволока. Прав­ка электродной проволоки осущест­вляется специальным правильным ме­ханизмом, состоящим из трех роликов.

Сварочный трактор снабжен двумя бункерами для флюса: один бункер применяют при сварке вертикальным электродом, а второй — при сварке наклонным электродом. Толщина на­сыпаемого слоя флюса устанавливает­ся вертикальным перемещением па­трубка, по которому подается флюс в разделку кромок. Если сваривают стыковой шов без разделки кромок, то трактор направляют вручную. Если сваривают шов с разделкой кромок, то на одну из штанг подвески устанав­ливают копир, состоящий из двух последовательно расположенных ро­ликов, которые при сварке катятся по разделке кромок и тем самым направляют трактор вдоль сваривае­мого шва. При сварке угловых швов «в лодочку» копировальным элемен­том служит ролик, закрепленный на штанге и катящийся по углу сва­риваемого шва. Трактор имеет трех­кнопочный пульт управления. Кроме того, есть дополнительный пульт уп­равления, используемый при сварке кольцевых швов на цилиндрических изделиях (котлы, цистерны или иные резервуары), для управления электро­двигателем стенда, на котором вра­щается свариваемое изделие.

Сварочный трактор АДС-1000-2 (рис. 58) состоит из самоходной каретки 7, на которой закреплена вертикальная колонка 5 с подъемным механизмом 6. Эта колонка удержива­ет на себе коромысло 4. На одной стороне коромысла установлена авто­матическая головка 10 с подающим механизмом 8 и бункер для флюса 11, а на другой стороне—кассета 2 с электродной проволокой и приборы пульта управления 1. Автоматическая головка может поворачиваться вокруг оси коромысла на 45° в обе стороны, а относительно оси вертикальной ко­лонки на 180°. Подъемный механизм головки состоит из червячной пары

и направляющей колонки. В отличие от сварочных тракторов типа ТС и УТ трактор АДС-1000-2 имеет регули­ровку скорости подачи электродной проволоки в зависимости от напряже­ния сварочной дуги. Трактор снабжен электродвигателем постоянного тока 9 для механизма подачи электродной проволоки и электродвигателем пос­тоянного тока 3 для перемещения ка­ретки трактора. Эти двигатели питают­ся от отдельных генераторов постоян­ного тока, которые приводятся во вра­щение электродвигателем переменного тока. У генератора, питающего элек­тродвигатель механизма подачи элек­тродной проволоки, имеется дополни­тельная обмотка возбуждения; эта обмотка питается от сварочной цепи через селеновые выпрямители. Благо­даря этому удается автоматически ре­гулировать скорость подачи электрод­ной проволоки в зависимости от нап­ряжения дуги. При увеличении нап­ряжения дуги повышается частота вращения электродвигателя, увеличи­вается скорость подачи проволоки и тем самым уменьшается дуговой про­межуток, а следовательно, и напря­жение дуги. При уменьшении дугового промежутка напряжение дуги падает, частота вращения электродвигателя снижается, подача электродной проволоки замедляется и автомати­чески восстанавливается принятый ре­жим сварки. Для плавного изменения частоты вращения электродвигателей постоянного тока в обмотку воз­буждения генераторов, питающих эти двигатели, включают потенциометры. Питание сварочным током трактора производится от сварочного аппарата переменного тока ТСД-1000-3. Пульт управления трактора состоит из кон­трольных приборов, показывающих напряжение и сварочный ток, ручек потенциометров, служащих для уста­новки режима сварки, кнопок пуска двигателя и включения автомата, подъема и опускания электродной про­волоки и дистанционного управления сварочным трансформатором ТСД - 1000-3 при установлении сварочного тока.

Шланговые полуавтоматы сочета­ют в себе универсальность и манев­ренность ручной сварки с преимуще­ствами автоматической сварки под флюсом. Полуавтомат производит только подачу электродной проволоки в зону дуги, а дугу вдоль свариваемо­го шва перемещает сварщик с по­мощью специального электрододержа - теля. Сварка производится при повы­шенных плотностях тока — до 200 А/мм2, что позволяет применять элек-

тродную проволоку диаметром 1,2 ...

2,5 мм. Высокие плотности тока по­вышают температурный режим свар­ки, коэффициент плавления и глу­бину провара шва. Вследствие этого допускается некоторое уменьшение разделки кромок, а значит уменьшает­ся необходимый расход электродной проволоки на единицу длины шва. При этом не только повышается произво­дительность сварки, но и значительно сокращается расход электроэнергии. В сварочном производстве получили большое распространение шланговые полуавтоматы ПШ-5, ПШ-54, разра­ботанные Институтом электросварки им. Е. О. Патона, и ПДШ-500 за­вода «Электрик».

На рис. 59 представлена схема шлангового полуавтомата ПШ-54. Он состоит из источника тока 1, шкафа управления 2, кассеты с электродной проволокой <?, механизма подачи проволоки 4, гибкого шланга 5, кото­рый заканчивается держателем,6. Бухта электродной проволоки заправ­ляется в кассету после тщательной очистки от грязи, масла и ржавчины. Электродная проволока подается с помощью электродвигателя трехфаз­ного тока мощностью 100 Вт, который через редуктор вращает ведущий ро­лик механизма подачи. Между веду­щим' и прижимным роликами протас­кивается электродная проволока. Пе­реключая шестерни коробки скорос­тей, можно изменять скорость пода-

чи электродной проволоки в пределах 78 ... 600 м/ч.

Шланговый провод (рис. 60) дли­ной 3,5 м и диаметром 27 мм служит для подачи электродной проволоки 1 по центральному каналу в зону дуги. В шланг вмонтированы провод 4 для подвода сварочного тока и провода 3 управления пуском и выключением электродвигателя механизма подачи, включением и выключением сварочно - fo тока (2 — стальная спираль, 5 — изоляция). Держатель (рис. 61) пред­ставляет собой трубчатый мундштук с ручкой и специальной воронкой для флюса. Воронка вмещает 1,5 кг флюса и снабжена пластинчатой заслонкой. Шкаф управления содержит контроль­ные приборы (амперметр и вольт­метр) и устройства для включения и выключения системы управления. Электродвигатель для подачи элек­тродной проволоки и ток сварочной цепи у полуавтомата ПШ-54 включа­ются при замыкании сварочной про­волоки на изделие; процесс сварки прекращается при удалении держате­ля от поверхности свариваемого из­делия, т. е. обрывом сварочной дуги.

В. полуавтоматах ПШ-5 электро­двигатель механизма подачи электрод­ной проволоки и ток сварочной цепи включаются и выключаются с по­мощью пусковой кнопки на рукоятке.

Шланговый полуавтомат ПДШ - 500 имеет по сравнению с полуав­томатами типа ПШ две существен­ные особенности. Полуавтомат рабо­тает по принципу зависимости скорос­ти подачи электродной проволоки от напряжения дуги, и поэтому электри­ческая схема саморегулирования ре­жима сварки сходна со схемой авто-, матической головки АДС-1000. Второй особенностью является принудитель­ная подача флюса сжатым воздухом
по шлангу через держатель в зону сварки. Подающий механизм, смонти­рованный на подвижной тележке, ра­ботает от электродвигателя постоян­ного тока через понижающий редук­тор. Ведущий и прижимной ролики подают электродную проволоку из кассеты по шлангу в зону сварки. Скорость подачи электродной прово­локи устанавливают реостатом, вклю­ченным в цепь обмотки электродви­гателя. На тележке укреплен бункер с устройством для пневматической подачи флюса в зону сварки. Воз­дух используется от заводской воз­душной сети или от компрессора. На панели тележки установлены измери­тельные приборы и устройства управ­ления.

Шланговые автоматы отличаются от полуавтоматов тем, что вместо держателя для ручного перемещения сварочной дуги применяется самоход­ная сварочная головка легкого типа с электродвигателем и устройством для перемещения ее по свариваемому из­делию вдоль шва. Шланговый авто­мат АДШ-500 конструкции завода «Электрик» имеет два типа самоход­ных головок: ГСА-1-2 и ГСА-2-2.

Головка ГСА-1-2 предназначена для приварки к горизонтальной плос­кости различных полос, ребер или других профильных элементов высо­той 50... 160 мм. Головку ГСА-2-2 применяют для тех же работ, но при высоте привариваемых элементов бо­лее 160 мм. Головка прижимается к свариваемому изделию электромагни­тами, полюсами которых служат катки тележки. Сварочный ток устанавлива­ется в пределах 150... 600 А. Для включения и выключения сварочного тока автомат оборудован дистанцион­ным кнопочным устройством. Автомат позволяет производить сварку со ско­ростью 10... 65 м/ч. Флюс подается в зону сварки сжатым воздухом. Те­лежка с механизмом подачи и бунке­ром для флюса перемещается вслед за самоходной головкой благодаря натяжению гибкого шланга, по кото­рому подается сварочная проволока. Шланг диаметром 36 мм имеет длину

2,5 ... 3,5 м. Контрольные приборы —

амперметр и вольтметр, а также ма­ховичок потенциометра для плавного регулирования скорости сварки — смонтированы на корпусе механизма подачи электродной проволоки. Масса самоходной головки составляет 10... 12 кг.

Для повышения производитель­ности сварки при малых диаметрах электродной проволоки Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработан способ шланговой много­электродной сварки. Такой способ предусматривает подачу в зону дуги с одинаковой скоростью одновременно трех электродных проволок диаметром

1,6.. . 2,0 мм. Это позволяет приме­нять сварочные токи до 800 ... 1000 А и тем. самым значительно повысить производительность сварки. Важным преимуществом этого способа явля­ется также возможность легирования металла свариваемого шва. Для этой цели применяется легированная сва­рочная проволока.

Установки и приспособления для сварки, служащие для механизации вспомогательных работ, могут быть разбиты на две основные группы: универсальные и специализированные. Универсальные установки и приспо­собления применяют при разнообраз­
ных сварочных работах. К ним отно­сятся устройства и приспособления общего назначения: стенды и кан­тователи различной конструкции, струбцины, винтовые стяжки, правиль­ные скобы, хомуты, домкраты и др. Специализированные установки и. приспособления разрабатывают и применяют, при серийном и массовом производстве. Они представляют со­бой стенды и установки с непод­вижными и подвижными фиксаторами, имеющими зажимные устройства с механическим, пневматическим, гид­равлическим или электрическим при­водами. Такие устройства позволяют быстро и с достаточной точностью фиксировать взаимное расположение элементов свариваемой конструкции, значительно сокращая объем разме­точных и проверочных работ.

Все устройства и приспособления разрабатывают по мере необходи­мости заводы-изготовители строитель­но-монтажных конструкций. Некото­рые приспособления показаны на рис. 62:

установка для сварки прямолиней­ных швов в нижнем положении при изготовлении сварных балок, колонн и других изделий с несамоходной сварочной головкой (рис. 62, а), с самоходной сварочной головкой (рис. 62, б). Самоходная сварочная

головка установлена на тележ­ке, которая, перемещаясь по рель­совому пути (привод—от отдельно­го электродвигателя), обеспечивает движение дуги вдоль свариваемого шва.

Сварочный ток от источника пи­тания подводится по проводам, ко­торые подвешены на передвижных подвесках. Скорость перемещения те­лежки устанавливается переключе­нием шестерен редуктора в преде­лах 15... 65 м/ч. Установка допуска­ет сварку балок и колонн длиной не более 10 м и высотой не более 800 ... 1000 мм;

установка для сварки кольцевых швов (рис. 62,в). Сварочная голов­ка закреплена неподвижно, а изготов­ляемое изделие вращается на роли­ковом стенде;

установка для сварки как прямо­линейных, так и кольцевых швов (рис. 62, г). Автоматическая головка может перемещаться вдоль сваривае­мого изделия. Кроме того, в фиксиро­ванном положении она может выпол­нять кольцевые швы. Для этого из­делие вращают с помощью механи­ческого привода или электропривода. Такая установка позволяет сваривать продольные и кольцевые швы только с наружной стороны.

Успешно применяется сварка про­дольных и кольцевых швов снаружи и изнутри сварочным трактором. При сварке продольных швов сварочный трактор двигается по самому изделию вдоль шва. При сварке кольцевых швов трактор перемещается по обе­чайке со скоростью, равной скорости ее вращения, но в противоположную сторону. Таким образом, сварочный трактор остается на месте, а свари­ваемый шов подается под трактор.