§ 4. Технология изготовления тонкостенных труб

Сварка труб производится в автоматическом режиме на сварочной уста­новке (сварочный стан), содержащей следующие основные элементы: формо­вочный стан, формирующий из ленты заданной ширины заготовку трубы; фильерный узел, где собственно и происходит сварка (рис. 11.11); плазмотрон с обжатой дугой; источник питания постоянного тока; осциллятор; систему газо- и водоснабжения плазмотрона; моечное устройство для очистки ленты от масла. Длина ленты в рулоне составляет 300 м. Скорость сварки определяется скоростью движения ленты, ее толщиной и соответствующим подбором тока. Величина тока при сварке стальных труб рассчитывается по формуле (11.1). Оптимальный диаметр вольфрамового электрода, диаметр сопла плазмотрона, длина его линейной части и расходов аргона определяются по формулам (11.2)-(11.6).

Качество сварных стальных труб зависит от многих факторов, в основ­ном связанных с формовочным станом. Стан должен обеспечивать постоян­ную скорость движения ленты, ее правильную формовку и пространственную согласованность свариваемых краев трубы с дугой. Возникающие при этом неполадки, влияющие на качество труб, выявляются и устраняются при налад­ке стана и подготовке металлической ленты к сварке. Лента должна быть чис­той и не иметь заусениц.

Процесс сварки трубы происходит в фильерном узле (рис. 11.11). Про­странственная стабилизация свариваемых краев трубы с дугой осуществляется микровинтом (на рисунке он не показан), перемещающем горелкодержатель / вместе с плазмотроном 3 поперек сварочного шва.

Для электропитания плазмотрона можно использовать источник питания постоянного тока с крутопадающей характеристикой с = 80 В. Причем при работе плазмотрона от тиристорного преобразователя необходимо, чтобы ток

дуги был близок к номинальному току источника. Это связано с пульсациями напряжения и тока, генерируемыми выпрямителем, влияющими как на ресурс электрода, так и на качество сварки. Пульсации тем меньше, чем ближе ток к номинальному. К тому же, если номинальный ток источника велик, а ток дуги мал, то это экономически невыгодно.

Для плазменной сварки более перспективны источники с транзисторны­ми преобразователями. Они обеспечивают малые колебания тока дуги во всем диапазоне регулировки тока. Использование транзисторного преобразователя с диапазоном регулировки тока от 5 до 120 А подтвердило сказанное на практи­ке. Повысились не только ресурс электрода до его перезаточки, но и качество сварки труб.

К настоящему времени в Новосибирске разработано, отлажено и запуще­но в

производство несколько установок для сварки стальных и медных труб из холоднокатаной ленты с формированием трубы и последующим вакуумным отжигом⁵. Изготовленные трубы имеют высокую чистоту внутренней поверх­

ности (загрязненность не превышает 20 мг/м ). Их стоимость в 1,5 раза ниже импортных при одинаковом (а в некоторых случаях более высоком) качестве. Стальные трубы диаметром 6 мм выдерживают давление 3 МПа и обладают высокой точностью по наружному и внутреннему диаметрам. Перечисленные достоинства труб обеспечивают им широкую область применения: изготовле­ние и ремонт холодильных агрегатов, компрессоров, трубчатых электронагре­вателей, приборов контроля, тормозных систем, кондиционеров и т.п. Номенк­латурный перечень труб представлен в табл. 11.1.

Скорость сварки аустенитных стальных листов толщиной 0,6...0,7 мм в зависимости от тока плазменной дуги приведена на рис. 11.12. Нержавеющие стали при одинаковых токах и толщинах свариваются на больших скоростях (примерно на 20...30 %). Экспериментальные данные (точки на рис. 11.12) вполне удовлетворительно согласуются с расчетами по формуле (11.1).

На вышеописанном стане можно также производить сварку алюминие­вых труб. В этом случае нужно исполь­зовать плазмотрон обратной полярности (см. рис. 11.4). Для швов, сваренных током обратной полярности, характер­ны несколько большая ширина и мень­шая глубина проплавления, чем при сварке током прямой полярности. Это обусловлено блужданием катодного пятна, так как работа выхода электронов с окисленной периферийной поверхности выше, чем с чистой поверхности, что и приводит к блужданию пятна. Для сокращения околошовной зоны его блуж­дания рекомендуется в качестве рабочего газа использовать аргон, а в качестве защитного - гелий. При этом ширина зоны очистки от окислов, как правило, в 1,5 раза меньше, чем при защите аргоном.