ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РУЧНОЙ СВАРКИ

Электродообмазочные прессы

Элсктродообмазочный пресс выдавливает обмазочную массу и наносит ее на стержни в момент их прохождения через обмазочный узел (обмазочную головку) пресса. Как уже отмечалось, чаще ис­пользуют одноцилиндровые прессы с горизонтальным расположе­нием цилиндра. Среди них распространен пресс ОСЗ 3 (рис. 105) с цилиндром вместимостью 18 л. Зарядку пресса производят тремя

заранее приготовленными брикетами при поршне, отогнанном в крайнее заднее положение. Время, необходимое для загрузки трех брикетов, составляет 1 мин. Вместе со временем перемещения пор­шня в крайнее заднее положение и его возвратом в рабочее положе­ние вспомогательное время равно 1,5 мин.

Время цикла определяют диаметр стержня, толщина покрытия и скорость опрессовки. Например, при опрессовке спецэлектродов диаметром 4 мм, длиной 350 мм, коэффициентом массы покрытия 40% и при скорости опрессовки 500 электродов в минуту на вы - прессовку одной зарядки потребуется около 6 мин. Общее время цикла составит 7,5 мин.

В последние годы все большее распространение находят двух­цилиндровые прессы.

Электродообмазочный агрегат модели К.25.514.01 (АОЭ-4) имеет два исполнения: с подачей прутков к подаче обмазочной мас­сы под углом 45° и 90°. Рама агрегата представляет собой сварную конструкцию, на которой смонтированы брикетировочный и обма­зочный прессы, манипулятор и подающий механизм. Приемопере­дающий транспортер устанавливают в зависимости от компоновки на виброопорах на одной линии с подаюшим механизмом.

Гидроагрегаты брикетировочного и электродообмазочного прес­сов устанавливают рядом с ним или в отдельном помещении (не далее 6 м) и соединяют с прессами трубопроводами.

На планшайбе револьверного типа смонтированы под углом 180° два обмазочных цилиндра. Со стола брикетировочного пресса манипулятор переносит готовые брикеты обмазочной массы в зону загрузки электродообмазочного пресса и с помощью цилиндра за­грузки загружает их в тот цилиндр обмазочной массы, который на­ходится на позиции загрузки. Поворотом планшайбы на 180° загру­женный цилиндр устанавливают на позицию опрессовки, а опус­тевший цилиндр попадает на позицию загрузки. Циклы непрерыв­но повторяют.

У пресса ПЭГ-5000 два цилиндра обмазочной массы снабжены поворотным механизмом, обеспечивающим вращение вокруг верх­ней стяжки. Выпрессовку производят из нижнего цилиндра, а од­новременно механизмом загрузки наполняют брикетами обмазоч­ной массы верхний цилиндр. При опорожнении нижнего цилиндра автоматически срабатывает поворотный механизм, и цилиндры ме­няются местами. За время переворота цилиндров происходит уско­ренный отвод поршня гидроцилиндра в исходное положение, обес­печивая практически непрерывность процесса.

Конструкция гидросистемы, управляемой процессором, стаби­лизирует истечение заданного количества обмазочной массы даже при скачках давления, связанных с неоднородностью последней. Пространственное положение фильеры фиксируется на пульте уп­равления, что позволяет видеть величину и угол ее смешения отно­сительно стержня.

Из аналогичных зарубежных отметим полностью автоматизиро­ванный угловой элекгродообмазочный пресс WEP 220 (рис. 106) фир­мы «Эрликон Бюрле АГ», состоящий из следующих основных узлов:

• станины, с установленными на ней гидравлическим цилиндром и цилиндром для обмазочной массы, приспособлением для за­полнения брикетов и опрессовочной головкой с системой сопел;

• отдельно установленной гидростанции;

• приспособления для загрузки брикетов;

• центрального шкафа управления и поворотной панели управления. Горизонтальный электродный пресс работает с поступлением

проволоки под углом 45°. Два цилиндра для обмазочной массы раз­мещены с возможностью поворота на смонтированных сверху стяжках. Во время выпрессовки обмазочной массы из нижнего ци-

линдра, который размещен на оси прессования, второй цилиндр, расположенный сверху и находящийся в положении заполнения, загружается брикетами, подготовленными и уложенными по удли­ненной оси.

Подготовку брикетов в положение загрузки осуществляют без ручного вмешательства, начиная с брикетировочного пресса или с тележки для транспортировки брикетов с помощью работающего автоматически транспортировочного узла.

По окончании цикла опрессовки происходит отвод поршня.

Вся последовательность выполняемых операций, вместе с от­ключением и повторным включением пруткового питателя, запро­граммирована и выполняется автоматически. Пресс может рабо­тать и в полуавтоматическом режиме.

Основной частью гидравлической установки является радиаль- но-поршнсвой насос с комбинированным регулированием давле­ния и расхода рабочей жидкости. Подвод поршня к обмазочной массе происходит ускоренно. Затем скорость подачи поршня сни­жается в соответствии с предварительно выбранным количеством подаваемой обмазочной массы. Количество масла, подаваемое гид­равлическим агрегатом, можно бссступенчато регулировать. Удель­ное давление обмазочной массы обеспечивается автоматически, исходя из заранее выбранного количества подаваемого масла.

В процессе опрессовки система регулирования гидравлического агрегата осуществляет регулировку подаваемого потока. Тем самым скорость опрессовки при повышении или снижении давления прес­сования остается постоянной. На практике это означает, что в про­цессе опрессовки, когда возникает (в зависимости от свойств обма­зочной массы) изменение давления, оператор, обслуживающий пресс, не должен вручную корректировать работу гидравлического узла.

Электрическое управление включает силовой узел для всех приводов двигателей, а также небольшой процессор для ручного и автоматического режимов работы. Приборы обслуживания и кон­троля системы управления смонтированы на поворотной клавиш­ной панели. Сюда выведены все важные технические показатели: скорость подачи проволоки (м/мин), производительность выпрес - совки массы (л/мин) и давление опрессовки. Все технические по­казатели в процессе опрессовки могут быть изменены и при необ­ходимости откорректированы с учетом новых условий. Все функ­ции можно запустить по отдельности в ручном режиме работы.

Прутковый питатель автоматически отключается и включается при сохранении предварительно выбранного давления опрессовки, что исключает возможность засорения втулок, особенно в начале опрессовки. Система управления оснащена процессором, который можно программировать с использованием плоской клавиатуры на клавишной панели. Все известные показатели электродов опреде­ленного типоразмера, такие как длину электрода, диаметр проволо­ки, наружный диаметр электрода и требуемую скорость подачи проволоки, выбирают предварительно. Процессор рассчитывает необходимый для этого объем обмазочной массы, благодаря чему уже при запуске достигается оптимальный выход продукции. Бо­лее тонкую подстройку можно выполнить в любое время исходя из зафиксированных в процессе работы показателей. И при таком ва­рианте всеми функциями можно управлять вручную.

Для определения положения калибрующей втулки, которую, как уже отмечалось, можно перемещать в осях с целью корректи­ровки возможной разнотолщинности покрытия электродов, пресс оснащен измерительной системой, которая обеспечивает цифро­вую индикацию положения втулки и ее пространственного откло­нения от нулевого положения. Благодаря этому для оператора уп­рощены наладка и регулировка.

Дополнительно управление может быть оснащено еще одним блоком, который регистрирует и распечатывает данные наиболее важных производственных показателей [83]. Известны конструк­ции аналогичных прессов со сменными цилиндрами, расположен­ными в горизонтальной плоскости.

Техническая характеристика наиболее распространенных прес­сов приведена в табл. 61. В СНГ налажен выпуск электродооб­мазочных прессов меньшей производительности для цехов с ма­лым и средним объемом выпуска электродов, в частности, ПО 1000, ПО 2000, РкПЭ 8x2 и др.

Достаточное распространение в мировой практике электродно­го производства находят прямоточные электродообмазочные прес-

сы, работающие по коаксиальному методу, т. е. при соосной подаче обмазочной массы и проволоки (рис. 107). Сотни таких прессов, разработанных и поставленных швейцарской фирмой «Эрликон Бюрле АГ», работают в разных странах, в т. ч. и на территории быв­шего Советского Союза. Конструкция пресса органично вытекает из производственных возможностей фирмы — известного произво­дителя зенитного оружия. Применительно к электродному произ­водству преимуществом этих прессов является их компактность, возможность изготовления электродов с двухслойным покрытием. Но главное преимущество заключается в принципиальной возмож­ности обеспечения одинакового давления обмазочной массы на стержень со всех сторон и по всей длине: в прямоточных прессах используют брикеты обмазочной массы, имеющие в центре отвер­стие, через которое по специальной длинной проводке подаются прутки. При этом зарядку пресса производят со стороны головки, затвор которой конструктивно напоминает орудийный. Однако эксплуатация таких агрегатов, при их внешней привлекательности, предъявляет повышенные требования к качеству подаваемых на опрессовку электродных стержней (по прямолинейности, наличию заусенцев, точности по диаметру и овальности, чистоте поверхно­сти), а также к стабильности свойств обмазочной массы. Все это связано с тем, что на прямоточных прессах принципиально невоз­

можно регулировать разнотолщинность электродного покрытия перемещением калибрующей втулки. Кроме того, ремонтопригод­ность таких прессов существенно ниже, чем угловых.

В прессах любых конструкций наиболее ответственной частью является обмазочная головка. Именно в ней происходит, собствен­но, покрытие электродного стрежня обмазочной массой. При не­правильной конструкции обмазочной головки обмазочная масса даже высокой пластичности будет склонна к неравномерному исте­чению, следствием чего явится неконцентричное расположение по­крытия на электродном стержне. Важен также правильный выбор вместимости обмазочной камеры.

Наиболее распространенная схема обмазочной головки показа­на на рис. 108. Корпус 7 головки четырьмя болтами крепят к обма­зочному цилиндру пресса 1. В сердечник 2 вложены проволочные втулки 3, изготовленные из износостойкого металла. При работе пресса обмазочная масса через сопло 4 попадает на пруток, выходя­щий из направляющей втулки. Пройдя через калибрующую втул­ку 6, электрод приобретает заданный наружный диаметр. Регули­ровку расположения калибрующей втулки относительно стержня, т. е. равномерности нанесения покрытия, производят четырьмя болтами 5. Для изготовления калибрующих втулок используют обычно сплавы ВК 6 и ВК-8.

Более совершенной является конструкция головки по патенту РФ 2050241* (рис. 109). Головка состоит из корпуса /, куда из об­мазочного цилиндра по каналу 2 поступает обмазочная масса. Под углом к каналу 2 расположена свеча 3 для подвода прутков с обра­зованием двух продольных каналов 4 для прохождения массы, рас­положенных диаметрально противоположно друг другу. Элементы головки образуют обмазочную камеру 5, на выходе из которой устанавливают калибрующую втулку 6.

Разогрев обмазочной массы при выпрессовке в головке электро­дообмазочного пресса приводит к снижению вязкости жидкого стекла, входящего в состав массы, и ее подсыханию, что ухудшает пластические характеристики. Поэтому головки целесообразно делать водоохлаждаемыми.

Прессы типов АОЭ-3 и ОСЗ-З, которыми оснащены большин­ство электродных производств, технически и морально устарели, однако накоплен опыт их модернизации, успешно проводимой при сравнительно небольших затратах. Так, в прессе ОСЗ-ЗМ по срав­нению с базовым ОСЗ-З увеличен объем масляного бака, улучше­ны системы охлаждения и фильтрации масла, усовершенствована гидроаппаратура со сменой компоновки, унифицированы соедине­ния элементов гидропривода и маслопроводов, предусмотрены бес­контактное отключение хода поршня, а также электромеханичес­кая регулировка производительности масляного насоса с дистан­

ционным кнопочным управлением. Модернизированный пресс отличает большая надежность и ремонтопригодность [84].

Отечественные электродообмазочные прессы в подавляющем большинстве оборудованы насосами переменной производительно­сти, что требует ручной регулировки при изменении по ходу вы - прессовки пластичности обмазочной массы или скорости подачи стержней. Такая операция повышает требования к квалификации оператора-опрессовщика. В настоящее время разработаны систе­мы, обеспечивающие стабильное качество опрессовки электродов при работе во всем диапазоне скоростей вне зависимости от изме­нения пластичности обмазочной массы, а также возможность бес­ступенчатого регулирования скорости опрессовки |85]. Это дости­гается автоматическим поддержанием постоянства заданной скоро­сти истечения обмазочной массы и ее синхронизацией со скоро­стью подачи стержней. Отличие системы состоит в замене класси­ческой для электродоизготовляющего оборудования схемы: «дви­гатель переменного тока + насос высокого давления переменной производительности» либо часто применяющихся систем регули­рования скорости опрессовки дросселями или клапанами на систе­му: «привод постоянного тока + насос высокого давления постоян­ной производительности» с синхронизацией приводов подачи стержней (ведущий) и насоса высокого давления (ведомый) через тахогенераторы обоих двигателей. Такая схема широко известна во многих областях промышленности и реализуется на серийных ти­ристорных преобразователях.

Удобство данной системы состоит в том, что, синхронизировав один раз скорость подачи стержней с подачей обмазочной массы, можно затем, уже в процессе опрессовки, менять скорость опрес­совки электродов (производительность), не нарушая синхрониза­цию. Эти свойства системы позволяют непосредственно в процессе опрессовки плавно поднимать производительность до максималь­но возможной и оперативно реагировать на изменения технологи­ческих условий (пластичности обмазочной массы, качества стерж­ней, равномерности их подачи и др.), одновременно снижая психо­логическую нагрузку на оператора. Устройства электро - и гидро­управления реализованы на базе унифицированной системы средств электрогидроавтоматики «Шексна М», разработанной НПП «Спецсталь». Достоинствами такой системы являются: точ­ное согласование скорости истечения обмазочной массы со скоро­стью подачи стержней, упрощение обслуживания гидросистемы, отсутствие гидроударов и течи масла, снижение энергозатрат. Вы­пускают четыре ряда гидроагрегатов с расходом от 25 до 200 л/мин при рабочем давлении до 32 МПа, работающих в диапазоне темпе­ратур от минус 40 до плюс 80 °С.

Вариант такой модернизации пресса АОЭ-3 обеспечивает про­изводительность от 100 до 800 шт./мин электродов марки МР-3 ди­аметром 4 мм. Имеется вариант модернизации электроуправления с переводом электродообмазочного агрегата в полуавтоматический режим работы, когда после зарядки обмазочного цилиндра брикета­ми оператор включает режим «Цикл», и агрегат проводит ускорен­ный подвод штока, набор давления опрессовки, включение подачи прутков, выпрессовку всего объема загруженной в цилиндр обма­зочной массы, остановку подачи прутков, отвод штока в исходное положение и остановку в режиме ожидания очередной зарядки.

Замена штатной головки на водоохлаждаемую (см. рис. 109) по­вышает концентричность нанесения покрытия и упрощает обслу­живание оборудования [86].

Отметим, что нельзя добиться равномерного нанесения покры­тия за счет автоматизации процесса контроля и управления обма­зочной головкой. При современных скоростях опрессовки с этой задачей не справляются, ни дорогостоящие зарубежные устройства (например, полностью автоматическое непрерывно работающее ус­тройство ZPG 003 фирмы «Эрликон»), ни отечественный прибор КРП-11 с гидроприводом перемещения калибрующей втулки. В любом случае необходима тщательная технологическая работа на всех переделах.

Бесперебойность работы электродообмазочного пресса во мно­гом определяет экономические показатели всего электродного про­изводства. Поэтому важно знание сменной производительности прессов, которую приближенно можно определить по формуле

N. «igf 0,85.

M+mnkt

где М — масса заряда пресса, кг; К — коэффициент массы покры­тия; т — масса стержня электрода, кг; п — скорость опрессовки, шт/мин; t — время перезарядки пресса, мин; 0,85 — принятый коэффициент использования оборудования.

Например, для пресса ОСЗ 3 при М= 35 кг, К= 0,4; m=0,044 кг (для </=4,0 мм и /=450 мм), и=600 шт/мин, £=1,5 мин получим /V = 10,3 т/см.

Из графика на рис. 110 видно, что время перезарядки и коэффи­циент массы покрытия при прочих равных самым существенным образом влияют на производительность опрессовки.