ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

АППАРАТУРА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Для обеспечения высокого качества сварного соединения, кото­рое выражается в идентичности параметров полученного иіва по всей его длине, необходимо, чтобы сварочная аппаратура обес­печивала выполнение следующих операций:

подвод к электроду и изделию сварочного тока; нагрев электродного или присадочного металла и свариваемых кромок;

подачу в сварочную ванну этого металла со скоростью, равной скорости его плавления;

исремещепие электрода вдоль шва с необходимой точностью; защиту зоны сварки от воздействия воздуха.

В зависимости от необходимого конкретного технологического режима аппаратура должна обеспечивать и некоторые вспомога­тельные операции (колебания электрода, искусственное формиро­вание ванны, засыпку и уборку флюса и т. п.). Эти операции выпол­няют вручную или с помощью сварочного автомата.

При дуговой сварке качество шва получается стабильным, если на протяжении его выполнения сохраняется установленный заданный режим сварки, т. е. совокупность следующих факторов:

Основные Сила сварочного тока, А.

Скорость подачи электродной проволоки, м 1ч.

Сечение электродной проволоки, мм2.

Напряженно на электроде при холостом ходе и горении дуги, В. Скорость образования шва (скорость сварки), м/ч.

Отклонение электрода от осп шва, мм.

Дополнительные Поперечное перемещение электрода: а) размах, мм; б) частота, Гц.

Вылет электрода, мм.

Состав н строение флюса, покрытие электрода.

Температура основного металла, °С.

Наклон электрода или проволоки, град.

Скорость нодачп защитного глаза, л/мин.

Положение изделия в месте сварки.

Все отклонения от установленного режима или траектории шва устраняют вручную, ориентируясь по показаниям приборов, или с помощью автомата.

В связи с широкой номенклатурой свариваемых изделий в на­стоящее время разработано и выпускается большое количество оборудования для дуговой сварки плавлением. Кроме серийного и массового оборудования, разработано много узкоспециализи­рованных установок, как правило, с высокой степенью автомати­зации.

Однако в основе их работы заложены общие принципы регули­рования и стабилизации режима работы, которые используются и в массовом оборудовании. В данном разделе рассмотрены лишь основные типы наиболее массовой аппаратуры для дуговой сварки и приведены характеристики этой аппаратуры.

Основное назначение регуляторов сварочного режима — ста­билизация или регулирование тока и напряжения дуги — основ­ных параметров, определяющих тепловложение в шов.

Регулирующее воздействие при этом оказывают: а) скорость подачи электрода v0 б) напряжение (илхг э. д. с.) источника пита­ния Ua; в) сопротивление сварочной цепи Zc.

Все регуляторы по сложности систем регулирования делятся на три основные группы: саморегулирование, регулирование одного параметра и регулирование двух параметров.

В основу принципа саморегулирования положена постоянная скорость подачи электродной проволоки вне зависимости от напря­жения, тока сварки или длины дуги. Устойчивость процесса сварки обеспечивается изменением скорости плавления электродной про­волоки при случайных колебаниях тока дуги, которые происхо­дят при изменении се длины. Каждой фиксированной скорости подачи электродной проволоки соответствует свой режим горения дуги, при которой скорость подачи равна скорости плавления металла. При небольшом изменении длины дуги меняются режим плавления электрода и упомянутые две скорости. В результате длина дугового промежутка начнет восстанавливаться; скорость этого восстановления

д1п/д/ = va — vn,

где Ід — длина дуги; vn — скорость плавления электрода.

Такая система хорошо работает при высоких плотностях тока в электроде (проволока диаметром 1—3 мм) и при колебаниях на­пряжения сети до 8%.

Системы автоматического регулирования применяют тогда, когда плотность тока в электроде недостаточна для быстрого восстановления режима при случайных отклонениях от него. В этом случае к явлению саморегулирования режима горения дуги добав­ляется изменение теплового режима в том же направлении спе­циальной системой автоматического регулирования путем воздей­ствия на одну из следующих величин: напряжение дуги; ток дуги;

з. д. с. источника питания.

Установку, в которой автоматизирован только режим горения дуги, принято называть полуавтоматом для дуговой сварки, а в ко­торой еще и перемещение головки вдоль стыка — сварочным автоматом.

Полуавтоматы для дуговой сварки имеют высокие эксплуата­ционные свойства за счет применения тонкой сварочной проволоки (диаметром до 2,5 мм) при высоких, до 200 А/мм2, плотностях тока. Процесс саморегулирования режима горения дуги проис­ходит достаточно интенсивно и позволяет компенсировать все коле­бания длины дугового промежутка, возникающие при ручном веде­нии сварочной головки вдоль стыка. В этих условиях скорость по­дачи электрода устанавливается в соответствии с необходимым режимом сварки и остается неизменной в течение всего времени выполнения шва.

Сварочная головка состоит из держателя, сквозь который про­ходит шланговый провод, и мундштука для подвода тока к элект­родной проволоке. Подающий механизм, состоящий из электро­двигателя с редуктором, размещен отдельно, рядом с рабочим местом сварщика, и проталкивает проволоку через гибкий шланг длиной 3—4 м к держателю. Аппаратура контроля и управления размещена в специальном шкафу. Шланг служит не только гиб­ким направляющим каналом для электродной проволоки, в нем размещены также кабели для подвода сварочного тока к мунд­штуку держателя и провода управления.

В настоящее время при производстве электросварочного обору­дования все шире используют принципы унификации и агрегати­рования, позволяющие из малого числа составных элементов полу­чать аппараты различного назначения. Этот метод дает большой экономический эффект на всех стадиях: от проектирования аппа­ратуры, изготовления се, до эксплуатации и ремонта.

Показательна в этом отношении серия унифицированных полу­автоматов для сварки в защитных газах, технические характерис­тики которых даны в табл. 27. Основное преимущество полуавто­матической сварки — большая гибкость и универсальность при сварке самых различных конструкций — реализуется только при условии возможного изменения компоновочной схемы аппа­рата.

Переносной полуавтомат (рис. 76, а) отличается малыми га­баритными размерами (362 X 234 х 153 мм). В передвижном варианте полуавтомата (рис. 76, б) запас проволоки может быть увеличен до 20 кг, а для работы с тяжелой бухтой проволоки мас­сой до 80—100 кг механизм подачи укрепляют на специальной тележке (рис. 76, в). При стационарной работе полуавтомата меха­низм подачи устанавливают на поворотной консольной балке, обеспечивая при повороте максимальный радиус действия во всех направлениях (рис. 76, г).

Параметр

Компоновка

Аппарат

/прототип)

і о

Л Еч

Е £ «

о Й.

&

ft -

Р

сЗ

Н

Я я

si

вй

О

В

о

«3

О

и

Б

зД

В

X

л

л

X

Применение

С

О 5

о ^

о о к

&М5

о о g к р,-- ucg

о

и

о

Й С оГ«

5 и х

6 и

gg

Нм

©

р.

©

р

©

р.

©

а

я

л

н

о

ІІДГИ-101

125

1,2—1.6

2—20

+

+

Сварка импульсной дугой

(ИДА-180)

(ими.)

легких металлов, легирован­ных сталей и сплавов в труд­нодоступных местах

ІІДГИ-302

315

1,2—2,0

2—20

+

+

+

Сварка импульсной дугой

(ИДА-300)

(ПМІ1.)

легких металлов, легирован­ных сталей и сплавов

11ДГ-305

315

0,8—1,4

2—20

+

+

Сварка стали в труднодо­

(пост.)

ступных местах

ПДГ-306

315

0,8—1.4

2—20

+

+

Сварка стали в труднодо­

(->

(пост.)

+

ступных местам с многопо - стовътм питанием

ИД Г-502

500

1,2—2,0

2—20

4-

+

Сварка стали

(ИДПГ-500)

(пост.)

+

ІІДГ-503

500

1,2—2,0

2—20

Сварка стали с большим за­

(-)

(пост.)

+

+

+

пасом проволоки

ИДГ-504

500

1,2—2,0

2—20

Сварка стали с многопосто­

(-)

(пост.)

+

вым питанием

ПД Г-505

500

1,2—2,0

2—20

Сварка стали с большим за­

(-)

(пост.)

пасом проволоки и с много­

постовым питанием

Наибольшее расстояние между механизмом подачи и источни­ком питания или шкафом управления 15 м.

Электродвигательный привод — единый для всех типов меха­низмов подачи. Он включает в себя специальный электродвига­тель постоянного тока, цилиндрический редуктор и устройство подачи проволоки с ведущими роликами. Механизм подачи снаб­жают тормозным устройством, на котором закреплены различные унифицированные кассеты с проволокой: КО-01 на 5 кг прово­локи, КО-02 на 12 кг и КУ-01 на 20 кг проволоки. При исполь­зовании тележки проволоку укладывают в большую кассету КУ-03. 11а механизме подачи может быть размещен выносной пульт управ­ления полуавтоматом.

Полуавтоматическая сварка осуществляется унифицирован­ными горелками, соединенными с механизмом подачи трехмет­ровым шлангом с помощью быстродействующих разъемов.

Наконечники, сопла, разъемы и другие элементы горелок унифицированы между собой, что позволяет в процессе эксплуа­тации легко выбрать и использовать наиболее удобную в данных условиях сварочную горелку. Полуавтоматы ПДГ-502 и ПДГ-503 укомплектованы универсальным сварочным выпрямителем ПДУ-504, обеспечивающим получение не только жестких, но

Рис. 76. Компоновка полуавтомата для дуговой сварки плавящимся элект­родом:

а— переносного для сварки в труднодоступных местах (механизм подачи МПЗ-1); 6 — передвижного (МПО-1); в — передвижного с большим запасом проволоки (МПТ-1); г — стационарного;

1 — газовый баллон; 2 — источник питания; 3 — блок управления; 4 — механизм подачи адектродной проволоки; 5 •— горелка; 6 — кассета с электродной проволокой

м падающих внешних характеристик, что позволяет путем замены только сварочной горелки приспособить полуавтомат для сварки год флюсом.

Полуавтоматы ПДГ-306, ПДГ-504 и ПДГ-505 предназначены для работы с многопостовыми источниками питания, к которым они подключаются через промежуточный шкаф управления.

Схема управления полуавтоматом выполнена на полупровод­никовых элементах и обеспечивает необходимый цикл работы в режиме сварки и наладки.

Основные пути повышения технико-экономических показателей полуавтоматов, по которым разрабатывали серии унифицирован­ных аппаратов, следующие:

увеличение глубины регулирования и стабильности скорости подачи проволоки с помощью современных схем управления, мощных электродвигателей и специальных ведущих роликов без насечек;

применение в полуавтоматах для сварки легких металлов, легированных сталей и сплавов импульсных источников пита­ния дуги;

дистанционное управление режимом сварки с выносного пульта управления;

возможность использования при необходимости большого запаса проволоки в любом исполнении полуавтомата;

возможность установки в кассетах стандартных бухт проволоки без предварительной перемотки;

создание быстродействующих соединительных разъемов, обес­печивающих минимальное время монтажа оборудования, и их унификация по различным группам аппаратов;

исключение из компоновки промежуточного шкафа управления при одноиостовом питании благодаря встраиванию аппаратуры управления в источник.

Унифицированные полуавтоматы обеспечивают повышение про изводителыюсти труда не только благодаря возможности вести сварку на форсированных режимах (при больших скоростях подачи проволоки) и импульсной дугой, но также благодаря сокра­щению затрат на подготовительно-заключительные и вспомогатель­ные операции и обслуживание оборудования (табл. 28).

При защите шва газом полуавтомат комплектуют газовым бал­лоном с регулирующей аппаратурой, при защите флюсом — спе­циальной системой пневматической подачи флюса (рис. 77).

Для автоматической сварки применяют аппараты различных типов. Для сварки крупногабаритных изделий используют непод­вижные подвесные головки. Дуга относительно свариваемого шва перемещается при вращательном или поступательном дви­жении изделия с помощью манипулятора.

Таблица 28. Унифицированные узлы в полуавтоматах для дуговой сварки в защитных газах

Полу­

автомат

Меха­

низм

иодачи

прово­

локи

Кас­

сеты

под

про­

волоку

Сварочные

горелки

Влок

управле­

нии

Пульт

управле­

ния

Источник

питания

Шкаф

управ­

ления

ПДГІІ-І01

МПЗ-1

КО-01

КО-02

КУ-01

ГДПА-101

Г. У-001

ГІУ-06

ВДГИ-102

-

ПДГ1І-301

МПО-1

КО-01

КО-02

КУ-01

ГДІ1Л-101

ГД11А-301

БУ-001

ПУ-06

ВДГІ1-301

ПДГ-305

MII3-1

КО-01

КО-02

КУ-01

ГДПГ-101

ГДПГ-301

БУ-001

ПУ-05-1

ВДГ-302

ПДГ-306

M1I3-1

КО-01

КО-02

кули

ГДПГ-101

ГДІІГ-301

БУ-001

ПУ-05-2

ШУ-05

ІІДГ-502

МПО-1

КО-01

КО-02

КУ-01

ГДПГ-301

ГДПГ-501

БУ-001

ПУ-05

ВДУ-504

ПДГ-503

МПТ-1

ку-оз

ГДПГ-301

ГДПГ-501

БУ-001

ПУ-05

ВДУ-504

ПДГ-504

МПО-1

КО-01

КО-02

КУ-01

ГДІІГ-301

ГДПГ-501

БУ-001

ИУ-05-2

1ПУ-04

ПДГ-505

МПТ-1

КУ-ОЗ

ГДПГ-301

ГДПГ-501

БУ-001

ПУ-05-2

ШУ-04

Рпе. 77 Пневматиче­ская подача флюса для защиты сварного шва:

1 — инжектор; 2 — пре­дохранительный клапан; Я — воздушный редук­тор; 4 — воздушный фильтр; л — воздушная сеть; 6 — кран; 7 — ма­нометр; 8 — вибратор;

9 — вибрационное сито;

10 — бункер; и — сва­рочная головка

Самоходные сварочные головки перемещаются по специальному рельсу, задающему конфигурацию и направление свариваемого шва. Они могут иметь один электродвигатель (например, САГ-4), от которого движение передается через один редуктор на электрод, а через другой — на привод тележки. Скорость устанавливается, как правило, набором шестерен. Постоянные тепловые параметры дуги поддерживаются в режиме саморегулирования. Более слож­ные подвесные головки (типа АБС) имеют два электродвигателя: один для подачи электрода, другой — для перемещения головки вдоль шва.

Наибольшее распространение из всех аппаратов для автомати­ческой сварки получили сварочные тракторы, т. е. такие аппараты, которые могут перемещаться по изделию. Тракторы типа ТС по­дают электродную проволоку с постоянной скоростью, рассчитаны на поддержание горения дуги в режиме саморегулирования. Трак­торы типа АДС снабжены автоматическим регулятором напряже­ния дуги с воздействием на скорость подачи электрода, обладают возможностью плавно изменять скорость сварки. Это обеспечивает легкое регулирование и изменение режимов сварки в широких пределах. Тракторы типа ТС проще по конструкции (табл. 29).

На рис. 78 приведена схема, иллюстрирующая метод преобра­зования сигнала и воздействия на длину дуги при отклонениях

Характеристика

ТС-17М

ТС-32

АДС-500

АДС-1000-2

ТФД-ЮОО

АДСД-500

Сила сварочного

тока, А....................

200—1200

до 900

120—600

400—1200

400—1200

до 500

J (, памет р электр о-

д», мм....

1,6—5,0

2,0—5.0

1,6-2,0

3,0—6,0

3—4

1,6—2,0

Скорость, м/ч:

подачи

52—403

140—290

108—420

30—120

1

І

150—600

сварки..................

16—126

24—50

15—70

15—70

17—50

8—40

Масса трактора, кг

42

68

30

65

Регулирование ре­

жима горения дуги

Саморегулиро­

Автоматическое

Саморегулиро­

вание

регулирование

вание

Число электродов

1

1

1

1

2

2

Рис. 78. Принципиаль­ная схема регулирова­ния напряжения дуги в автомате АДС-1000:

і'ґ) — генератор, питающий электродвигатель подачи электрода (ДЭ); — бал­

ластное сопротивление

% И фі

от установленного режима в автомате АДС-1000. Скорость враще­ния электродвигателя ДЭ, а значит и скорость подачи электрода, определяются напряжением генератора ГЭ, питающего якорь ДЭ. При неизменной скорости вращения ротора (от асинхронного дви­гателя Дв) напряжение генератора ГЭ зависит от результирую­щего магнитного потока в обмотках возбуждения. Он складывается из потока Ф„, определяемого величиной опорного напряжения U0, и потока Фд, определяемого напряжением дуги: Фр = Ф0 + Фд - Потоки направлены в разные стороны, и обычно Фд несколько больше, так как в установившемся режиме электрод подается в зону сварки по мере его плавления. При отклонении напря­жения Uп в ту или иную сторону соответственно изменяется поток Фд, вызывая торможение или ускорение вращения электро­двигателя для восстановления режима. Резистор Rс служит для расширения диапазона регулирования. Скорость сварки в автома­тах АДС в процессе сварки не регулируется и остается постоянной.

Существуют и конструкции облегченных сварочных автоматов, например: АДФ-500 — для сварки под флюсом, АД11Г-500 и АДНГ-500 — для сварки в среде защитных газов, первый —пла­вящимся электродом, второй — неплавящимся.

Для направления движения автомата вдоль стыка разработаны различные конструкции указателей положения головки, копирую­щих роликов и систем слежения за стыком. Указатели, жестко связанные с мундштуком, движутся впереди него по стыку и позво­ляют оценить отклонение дуги от середины свариваемого стыка. Это отклонение сварщик устраняет вручную. Ручные корректоры обеспечивают точность направления электрода ±1,5 — 2,5 мм и эффективны при скоростях сварки до СО м/ч.

Ведущие копирные ролики — опорные для тележки трактора автомата — при сварке следуют непосредственно по разделке стыка или шаблону, копирующему форму стыка. Механические копиры просты, надежны в работе, но требуют глубокой разделки, постоянного зазора в стыке или установки специального направ­ляющего шаблона, а также специальных выездных площадок для начала или окончания швов.

Системы слежения за стыком построены таким образом, что датчик, жестко связанный с мундштуком, следует впереди него и вырабатывает сигнал, пропорциональный отклонению от стыка. Электрическая схема, воздействуя на электродвигатель попереч­ного смещении головки автомата, перемещает ее до тех пор, пока сигнал с датчика не исчезает или не становится минимальным. Надежность и эффективность следящей системы зависит в первую очередь от типа и конструкции датчиков, среди которых наиболь­шее распространение получили фотоэлектрические (главным обра­зом при сварке под флюсом), электромагнитные, а также контакт­ные и радиоактивные.

Дуговую сварку алюминия и его сплавов наиболее часто выпол­няют вольфрамовым электродом в среде защитных газов. Основное затруднение при сварке вызывает наличие на поверхности металла тугоплавкой окисной пленки. При дуговой сварке в среде защит­ных газов на обратной полярности эта пленка разрушается без применения флюсов вследствие катодного распыления. При сварке вольфрамовым электродом возможно питание дуги как постоян­ным током, так и переменным от сварочного трансформатора. Однако в последнем случае в связи с различием теплофизических свойств электрода и изделия условия существования дугового раз­ряда при смене полярности меняются.

В кривой тока появляется постоянная составляющая, т. е. происходит частичное выпрямление сварочного тока. Это ведет к подмагпичиваниго сварочного трансформатора, снижению его к. п. д. и в конечном счете ухудшению качества сварного шва. Для подавления постоянной составляющей последовательно с дугой в цепь сварочного тока включают батарею конденсаторов С2 (рис. 79). Так как возбудить дугу касанием электрода к изделию

Рис 79. Электрическая схема установки для аргонодуговой сварки алю­миниевых сплавов

невозможно, то в состав установки включают сварочный осцилля­тор, После установления дугового разряда питание осциллятора отключается, и включается импульсный стабилизатор, который подает па дуговой промежуток импульсы напряжением до 300 В в полупериоды обратной полярности.

В установку входит также ряд дополнительных элементов, обеспечивающих необходимый цикл работы установки: управле­ние газовым клапаном, устройство заварки кратера, медленно сни­жающее силу тока но окончании сварки, и др.

ІІа рис. 79 приведена электрическая схема установки типа УДГ, где показаны основные элементы. Сварочный трансформатор СТ типа ТРПШ позволяет автоматизировать работу установки; режим сварки регулируют путем изменения величины постоянного тока в обмотке подмагничивапия ОУ. Управляющим сигналом является потенциал с движка потенциометра RS, который изме­няет режим работы транзистора 77. Ток, пропускаемый этим тран­зистором, усиленный магнитным усилителем МУ, поступает на обмотку управления ОУ. В случае обрыва дуги на электродах напряжение возрастает до напряжения холостого хода источника питания, в результате чего срабатывает реле Р и подключает в ра­боту осциллятор для возбуждения дуги вновь.

Во окончании сварочного процесса сварщик отключает реле РЗ, которое снимает питание, подаваемое с выпрямителя ВС4 на кон­денсатор СО, и последний начинает разряжаться на сопротивление 117 НО. !)то приводит к запиранню транзистора Т1 (через Т2)

и в конечном счете к плавному снижению силы сварочного тока. Происходит заварка кратера на сварном шве. Время вывода кратера регулируется движком потенциометра R9. Установки типа УДГ могут быть также применены для питания сварочных автоматов для сварки алюминия в среде инертных газов (табл. 30).

Таблица 30. Установки для сварки алюминия в инертных газах

Параметры

УДГ-101

со

і

и

н

>>

УДГ-501

ИПК-350-4

итд-иоо/юоом

ШІИД-150

ИШШ-300

Сила сварочного

тока, А....................

50

300

500

300

OOIJ

150

300

ПР, % ......................

Пределы регулиро­

60

60

60

65

65

65

65

вания тока, А. . Напряжение холо­

2-80

15—300

40—500

50—300

100—600

5—150

30—350

стого хода. Л Рабочее напряже­

65

70

70

70

60

65

65

нно душ, 13 ... . Сила тока дежур­

12

8—20

8-20

14—20

4—20

ной дуги, А. . Длительность им­пульса и паузы, с Род тока, питаю­

-

1—8

0,04—0,4

1—8

0,08—0.5

щего дугу................

По

стоян-

иый

1

еремешшп

Перемен ный трех­фазный

Импульсный

При сварке алюминиевых сплавов больших толщин и с высокой производительностью применяют трехфазную дугу и неплавящиеся вольфрамовые электроды. Источники питания для такого вида сварки также имеют падающие внешние характеристики и позво­ляют регулировать режим с помощью переключателя ступеней или подмагничиваемых шунтов. Здесь также необходима компенсация постоянной составляющей путем включения батареи конденсаторов в сварочную цепь. Как правило, схему источника питания комплек­туют осциллятором и системой заварки кратера.

При сварке неплавящимся электродом в среде инертных газов часто применяют импульсное питание дуги. Это обеспечивает ввод теплоты в металл импульсами определенной длительности и вели­чины. Б паузах дуговой промежуток поддерживается в ионизиро­ванном состоянии маломощной непрерывно горящей дежурной дугой для стабильности повторных возбуждений.

Силовая цепь источников питания включает сварочный транс­форматор, дроссель насыщения и сварочный выпрямитель. Тира­тронний или тиристорный прерыватель тока формирует импульсы к обмотке управления дросселя насыщения п регулирует их дли телыгость. Начальное возбуждение дуги также обеспечивает осцил­лятор

Основное конструктивное отличие установок для сварки сжатой дугой заключается в конструкции сварочной головки (плазмо­трона). В соответствии с характеристиками сжатой дуги для пита­ния таких установок используют источники питания с крутопадаго - м ці ми или даже вертикальными внешними характеристиками на рабочем участке и повышенным напряжением холостого хода и рабочим.

В плазмотронах сжатие дуги чаще всего осуществляется газо­вым потоком, который, проходя сквозь узкое сопло, ограничивает поперечные размеры дуги (рис. 80). Газ, подаваемый внутрь плаз­мотрона, выходит сквозь узкое отверстие в сопле, оттесняя дугу от стенок. Для устойчивом работы плазмотрона стенки сопла охлаж­даются водой и при работе остаются холодными. Пристеночный охлажденный слой газа изолирует плазму от сопла как в электри­ческом, так и в тепловом отношении. Поэтому дуговой разряд между электродом внутри горелки и изделием (или соплом) отшпу - ровывается и проходит сквозь центральную часть отверстия в сопле.

Для сжатия дуги также иногда применяют продольное магнит­ное поле, ось которого совпадает с осыо столба дуги. Сжатый в области сопла столб дуги сохраняет свои поперечные размеры на значительном удалении от него, до расстояния 15—20 мм.

На практике находят применение два основных способа вклю­чения плазменных горелок (рис. 80). В первом — дуговой разряд существует между стержневым катодом, размещенным внутри

Газ Газ

Рис. 80. Конструкции плазмотронов с аксиальной (а) и тан­генциальной (6) подачей газа

горелки по оси ее, и нагреваемым изделием. Такие плазмотроны имеют к. п. д. выше, так как мощность, затрачиваемая на нагрев металла, складывается из мощности, выделяющейся в анодной области, и мощности, передаваемой аноду струей плазмы.

Во втором — дуга горит между катодом и соплом, которое под­ключается к положительному полюсу источника питания. Струей газа, истекающей из сопла, часть плазмы столба дуги сжимается и выносится за пределы плазмотрона. Тепловая энергия этой плаз­мы, складывающаяся из кинетической и потенциальной энергии ее частиц, используется для нагрева и плавления обрабатываемых изделий. В большинстве случаев общая и удельная тепловые энергии невелики, поэтому такие плазмотроны используют для сварки тонких изделий в микроплазменных установках для пайки и обработки неметаллов, так как изделие не обязательно должно быть электропроводным.

Для надежной стабилизации дуги и оттеснения ее от стенок сопла применяют осевую (рис. 80, а) или тангенциальную (рис. 80, б) подачу газа. Для устранения турбулентностей в осе­симметричных потоках их формируют с помощью специальных конструкций сопл и вкладышей. Последние, называемые иногда газовыми линзами, могут быть также из металлических сеток или минеральной или даже органической ваты, рассеивающих поток.

1ак как напряжения дуги при сварке или наплавке сравни­тельно невысокие, то возможно применение обычных источников питания постоянного тока с падающими внешними характерис­тиками. Так, в комплект установки для сварки УПСР-300-2 вхо­дит выпрямитель тина ВД-303. Установка же типа УІ1С-501 имеет рабочее напряжение 45 В (напряжение холостого хода 90 В).

Аппараты для сварки и наплавки сжатой дугой бывают ручными и механизированными. Кроме необходимой газовой аппаратуры, их комплектуют также механизмами для подачи присадочной про­волоки или наплавочного порошка. В автоматах передвижение тележки осуществляется электроприводом с особенно точной ста­билизацией скорости и положения головки относительно сваривае­мого стыка, поскольку свариваются тонкие металлы.

Наиболее распространенная установка для ручной сварки сжатой дугой типа У1ІСР-300 предназначена для сварки постоян­ным током конструкций из коррозионно-стойких и пизкоуглеро- дистьтх сталей толщиной 1 —5 мм. Она состоит из переносного пульта управления, сварочной горелки, сварочного выпрямителя, газовых баллонов с газораспределительным устройством. Электри­ческая схема обеспечивает автоматическое возбуждение вспомо­гательной дуги осциллятором, отключающимся сразу же после ее зажигания. При наличии вспомогательной дуги основная свароч­ная дуга свободно зажигается при приближении сопла к изделию.

В модификации УПСР-300-3 конструкция сварочной головки обеспечивает двойную газовую защиту сварного шва путем цент­ральной подачи аргона и концентрической подачи углекислого газа.

Технические данные УПГР-300-3

Напряжение питающей среды, В..................................... 220 или 380

TOC o "1-5" h z Сила номинального сварочного тока (ПР = 60%), А 300

Пределы регулирования силы сварочного тока, А... 50—300 Напряжение холостого хода источника питания, В. . . 75—85

Диаметр вольфрамового электрода, мм. ................................ 2—3

Расход защитного газа, л/шш......................................................... 1.5

Для плазменной резки выпускают специальные источники пи­тания с повышенным напряжением холостого хода (табл. 31). Возбуждение дуги в плазмотроне происходит в большинстве слу­чаев с помощью осциллятора, а затем между катодом и соплом горит дэжурная дуга малой мощности. При поднесении плазмо­трона к обрабатываемому металлу между катодом и изделием за­жигается основная дуга.

Таблица 31. Характеристики установок для резки стали сжатой дугой

Параметр

УПР-201

УГЭР-300-2

АИР-402

УПР-601

УПР-602

Предельная разрезаемая тол­

40

К»

150

100

щина, мм - ... .

60

(медь 70;

Стабилизирующий дугу по­

ток...........................................................

Воздух

Аргон

Воздух

Вода

Сила номинального рабочего

тока, А....................................... . .

200

300

400

030

630

ПР, %......................................................

100

100

100

100

100

Пределы регулирования си­

лы тока, А.............................................

150—250

50—500

100—4Г.0

200—700

200—760

Напряжение холостого хода,

В...............................................................

180

180

300

300

300

Рабочее напряжение на дуге,

В...............................................................

250

200

200

Номинальная потребляемая

200

200

мощность, кВА....................................

36

§ 4. АППАРАТУРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ

При электрошлаковой сварке применяют полуавтоматы и автоматы. Первые мало распространены, так как перемещать но вертикали тяжелую аппаратуру для сварщика утомительно.

Автоматы состоят из следующих узлов: самоходного сварочного аппарата, с которым связаны медные водоохлаждаемые башмаки, формирующие шов; источника питания; бункера с флюсом; кассет с электродной проволокой; аппаратуры управления. Автоматы разделяют на подвесные и самоходные рельсового или безрель­сового типа. При сварке в нижнем положении веса самого автомата оказывается достаточно для сцепления ходовых роликов с рель­сом или поверхностью изделия. При вертикальном перемещении автоматы снабжают специальными механизмами, удерживающими их на вертикальной плоскости за счет сил трения с пружинным или магнитным прижимом и перемещающими вдоль шва со скоростью,
равной скорости образования шва. Конструкция ходового ме­ханизма часто определяет кон­струкцию автомата.

Рис. 81. Автомат для электрошла­ковой сварки вертикальных швов тремя проволочными электродами

На рис. 81 схематически по­казана конструкция безрельсо­вого автомата для сварки верти­кальных швов, где связь менаду тележкой и изделием обеспечи­вается действием мощных пру­жин 7, прижимающих ходовые ролики 5 к обеим сторонам сва­риваемого изделия 1. Шлаковая ванна 2 формируется ползуна­ми 3, жестко связанными с те­лежкой. 11а тележке же распо­ложен и бункер с флюсом в. Подающие ролики 8 проталки­вают электродную проволоку 4 сквозь мундштуки в шлаковую ванну. С помощью корректи - ров (J устанавливают положение сварочных электродов относи­тельно краев ванны. Кассеты 10 с проволокой могут размещаться непосредственно на тележке или на полу, если установка стационарная. Кроме проволочных, применяют пластинчатые электроды и плавящиеся мундштуки.

Шлаковая ванна, служащая нагрузкой источника питания при электрошлаковой сварке, является нелинейным активным сопро­тивлением, обладающим большой инерционностью изменения параметров. Питание установок для электрошлаковой сварки мо­жет осуществляться как постояпным, так и переменным током.

Основные возмущения установленного режима при электро­шлаковой сварке следующие: возникновение дугового разряда внутри ванны или над ее поверхностью; колебания скорости подачи электрода в ванну; колебания электрофизических свойств шлака вследствие изменения его состава в процессе сварки; колебания напряжения сети.

дРи

Условие устойчивости процесса

др „

<

где Тш — температура ванны; Рш — тепловая мощность, выде­ляемая в ванне; Рп — тепловая мощность, теряемая ванной.

Теплота в ванне расходуется на теплоотвод в металл изделия, в водоохлаждаемые башмаки, на плавление и перегрев основного и электродного металлов, на излучение с поверхности шлаковой ванны и т. п.

Для электрошлаковой сварки обычно применяют плавящиеся металлические электроды. 13 этих условиях устойчивый процесс полу­чается при любых внешних характеристиках источника питания — от крутопадаго - щей до жесткой.

Рпс. 82. Статические характеристики шлаковой ванны (1) и пологопадающие характеристики источника питания (2). Диаметр электродной проволоки 3 мм; скорости подачи гэ1 — 144, гэ2 = = 207, vas = 430 м/ч

Источники питания с жесткими характеристиками экономически более выгодны, имеют меньшие размеры.

11а рис. 82 приведены типич­ные зависимости устойчивой работы при электрошлако­вой сварке. Сварочный ток меняется в очень небольших пределах мри изменении напряжения сварки. Источник питания также дол­жен иметь пониженное напряжение холостого хода для предот­вращения возникновения дуги внутри сварочной ванны (табл. 32). Регулировать режим ввиду большой тепловой инерционности шла­ковой ванны можно переключением витков вторичной обмотки трансформатора источника питания.

Таблиціі S2. Характеристики трансформаторов для электрошлаковой сварки

1 Іарамстр

ТШС-000-3

ТШС-1000-1

ТШС-1000-3

ТШС-3000-3

ТСІП-4000

(’ила тона (ИР =100%), А

ООО

1000

1000

3000

3750

11 исло фаз...........................................

3

1

3

3

3

550

Поминальная мощность, нВА

96

60

175

450

Июричное напряжение, В Число ступеней регулирова­

38,1—62,6

38,1—62,6

38,1—62,6

8—63

11,5-49

ния. ........................................................

18

12

18

10

При неизбежных колебаниях режима сварки при постоянных скоростях подачи электрода и скорости перемещения аппарата при сварке может произойти изменение уровня шлаковой ванны или жидкого металла. Уровень шлаковой ванны поддерживается постоянным путем регулирования подачи флюса при контроле визуальном или с помощью щупа, опускаемого в ванну. Уровень металлической ванны стабилизируется путем воздействия на ско­рость перемещения аппарата, так как если воздействовать на ско­рость подачи электрода, то это вызовет изменения сварочного тока, а следовательно, и тепловложения в шлаковую ванну.

На рис. 83 приведена одна из схем регулирования с контакт­ными датчиками уровня металла. Питание контактного датчика осуществляется от вторичной обмотки сварочного трансформатора через дроссель. Напряжение со щупа подается на сопротивление

R2 через выпрями­тель ВС2. Fla сопро­тивление же R1 по­дается неизменное по величине независи­мое напряжение с вы­прямительного моста ВСІ. В цепь сравне­ния включена об­мотка управления ОУ електромашинно­го усилителя ЭМ У, питающего электро­двигатель вертикаль­ного перемещения сварочного аппарата ДВД.

Рис. 83. Схема автоматического регулирования

электрошлаковой сварки

При замыкании щупа на металл через ОУ протекает ток, ве­личина которого определяется положением движка потенциометра В і, и сварочный аппарат перемещается вверх, пока напряжение со щупа не скомпенсирует напряжение с R1. Вентиль В препятствует реверсированию электродвигателя ДВД, что привело бы к выли - ванию шлаковой ванны. Такая система устойчиво работает с аппа­ратом А-372Р и обеспечивает точность поддержания уровня -+-2 мм.

Таблица 33. Характеристики ялсктрошлаковых сварочных аппаратов

Параметр

А-433Р

А-372Р

А-535

А-501-М

А-612

АЭШ-3000

Максимальная толщина свариваемого металла, мы. . .................................................... .

150

450

450 и 800

90

100

100

Сила тока, А...............................

1000

1000

-

750

до 1000

3000

Скорость сварки, м/ч. .

2,6-21

1—10

0,4-9

1—9

0,4—4

ДО 10

Число влектродов

1

-

3

2

1

1 4- 6

Тип олекгрода..........................

Прово­

лока

Проволока,

пластина

Проволока

Способ передвижения

По колонке

По изделию

По ко­лонке

Назначение................................

Стыковые

швы

У ниверса льные стыковые и угловые швы

Стыковые и угловые швы

Стыковые швы

Наряду с контактными датчиками в системах регулирования уровня расплава используют термопарные, индукционные и радио­активные датчики. Кроме специфичных схем автоматического поддержания уровня металлической ванны, для таких аппаратов характерны три рабочих механизма: подачи электродных прово­лок, вертикального перемещения аппарата, возвратно-поступатель­ного перемещения электродов поперек шва (табл. 33).

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДАХ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ

При ручной дуговой сварке мелких изделий рабочее место свар­щика и сборщика: кабина 2x2 или 2 х 3 м с подвижной бре­зентовой занавеской. Кабина оборудуется (рис. 191, а) поворот­ным столом 1, …

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НОРМАТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ

В ГОСТ 12.0.002—74 даны следующие определения: «Техника безопасности — это система организационных и технических меро­приятий и средств, предотвращающих воздействие на работаю­щих опасных производственных факторов» и «Охрана труда — это система …

СУЩНОСТЬ И ТЕХНИКА ОСОБЫХ СПОСОБОВ НАПЛАВКИ

Кроме описанных выше основных способов наплавки, достаточно широко применяемых в промышленности, имеется ряд других, имеющих ограниченное применение. Это наплавка с разделен­ными процессами тепловой подготовки наплавляемого металла и наплавляемой детали, наплавка …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.