5 Аппаратура для наплавки

Процесс дуговой сварки или наплавки включает в себя следующие основные, выполняемые последовательно операции: зажигание дуги, установление устойчивого дугового разряда и образование ванны жидкого металла; поддержание дугового разряда и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок; прекращение сварки с заваркой кратера в конце сварного шва. Эти операции могут выполняться вручную или с помощью сварочного аппарата, механизирующего полностью или частично процесс сварки.

Комплекс механизмов и электрических приборов, необходимых для механизации процессов сварки, называют сварочным аппаратом. Существует множество типов сварочных аппаратов, но независимо от назначения они имеют одни и те же элементы и узлы, обеспечивающие механизацию процесса сварки. Например, для подачи в зону дуги с заданной скоростью электродной проволоки, подвода к ней сварочного напряжения и поддержания нужных параметров сварки служат сварочные головки.

Сварочные головки содержат механизм подачи электродной проволоки со скоростью, равной скорости ее плавления; мундштуки для направления электродов в зону сварки и подвода к нему тока; приспособления для защиты жидкого металла от соприкосновения с воздухом; ходовой механизм для перемещения дуги по определенной траектории с необходимой скоростью. В комплект сварочного аппарата входит источник питания сварочной дуги. Если сварочный аппарат обеспечивают механизмами (вращателями, позиционерами, манипуляторами и др.) для вспомогательных операций, то такой комплекс называют сварочной установкой.

Шланговые полуавтоматы в настоящее время в рекомендациях не нуждаются, поскольку их надежность, простота в обслуживании и невысокая стоимость при повышении производительности труда в 1,5-2 раза по сравнению с ручной дуговой сваркой обеспечили им широкое распространение при выполнении различных сварочных работ по восстановлению деталей и узлов вагонов.

В настоящее время разработано и выпускается промышленностью более 60 типов полуавтоматов для дуговой сварки. По месту разработки (ВНИИЭСО или ИЭС им. Е.О.Патона) обозначение полуавтоматов включат буквенные обозначения ПД или А, соответственно, например, ПДГ-305-УХЛ4, ПДФ-502-УХЛ2, А-765-У3. Третья буква в начале обозначения полуавтоматов, разработанных ВНИИЭСО, конкретизирует способ защиты дуги (сварка в среде углекислого газа или под флюсом).

В заключительном буквенно-цифровом наборе обозначены климатическое исполнение (У, УХЛ), а также категория (2,3,4). Полуавтоматы классифицируют по многим признакам: по виду применяемой электродной проволоки (для сварки стальной сплошной или стальной порошковой проволоками), по способу охлаждения горелки (с естественным или принудительным водяным), по способу регулирования скорости подачи электродной проволоки (плавное, плавноступенчатое или ступенчтое), а также по конструктивному исполнению (компоновке).

Рассмотрим некоторые конструктивные особенности полуавтоматов, не ограничивая их перечень сведениями из каталога, поскольку на вагоноремонтных предприятиях существуют и работают и ранее выпущенные типы.

Полуавтоматы ПДГ-305, ПДГ-307, ПДГ-308 и ПДГ-502 предназначены для сварки в среде углекислого газа. Регулирование скорости подачи электродной проволоки осуществляется с дистанционного пульта управления. Здесь же находится тумблер для проверки поступления защитного газа, потенциометр для регулирования напряжения дуги. Команды на начало и окончание сварки подаются с помощью выключателя на рукоятке горелки. Блок управления БУ-06 обеспечивает постоянство скорости подачи проволоки и необходимый цикл работы. Полуавтомат повышенного радиуса действия ПДГ-308 состоит из закрепленной на крыше сварочного выпрямителя ВДГ-302 опоры, несущей шарнирно установленную сбалансированную стрелу со сварочной горелкой ГДПГ-303. Стрела может поворачиваться в вертикальной плоскости на угол до 60° и поворачиваться вокруг вертикальной оси на 270°. Сварочная горелка снабжена устройством для удаления из зоны сварки вредных аэрозолей с выбросом их в цеховую вентиляционную магистраль. Подающее устройство крепится на стреле так, что ось кассеты с электродной проволокой совпадает с осью качания стрелы, поэтому при расходе проволоки не нарушается балансировка стрелы.

Сварочная горелка ГДПГ-303 предназначена для сварки электродной проволокой диаметром 1,2, 1,4, 1,6 мм током до 315 А. Она является представителем новой унифицированной серии горелок, основанной на использовании полого электросварочного кабеля КПЭС со сменной направляющей спиралью.

Полуавтомат ПДГ-502 комплектуется горелками ГДПГ-504-1 и ГДПГ-301-8. Обе горелки рассчитаны на подачу проволоки четырех диаметров (1,2; 1,4; 1,6; 2,0 мм) и имеют аналогичную конструкцию, в то время как ГДПГ-301-8 отличается от первой наличием водохлаждаемого сопла с трубками подвода и слива воды.

Полуавтомат ПДГ-601 предназначен для сварки в двух заранее выбранных режимах, например для сварки в нижнем и вертикальном положениях без перенастройки режима. Переход с одного режима на другой осуществляется переключением тумблера, установленного на пульте дистанционного управления. При этом устанавливается другая скорость подачи электродной проволоки и другое напряжение источника сварочного тока.

Полуавтомат А-547У предназначен для сварки тонколистовых материалов в среде углекислого газа электродной проволокой сплошного сечения диаметром 0,8 - 1.2 мм. Питание схемы управления электроприводом и схемы цикла осуществляется напряжением дуги. Подающее устройство полуавтомата имеет небольшие габариты и массу (в виде небольшого чемодана), что позволяет использовать его на ремонтных работах по кузову вагона.

В основу полуавтоматов новой серии ПДГ-312, ПДГ-515, ПДГ-516 и ПДГ-603 положены следующие вновь разработанные унифицированные узлы: электронный блок управления сварочным процессом БУСП-1, сварочные горелки новой серии ГДПГ-201, ГДПГ-304 и ГДПГ-502, а также приводные и тормозные узлы. Использование в полуавтоматах БУСП-1 обеспечивает плавное регулирование и стабильность скорости подачи электродной проволоки и позволяет вести сварку протяженными и прерывистыми швами, а также сварку электродуговыми точками.

Сведения о полуавтоматах приведены в таблице 5.1.

В основе разработки сварочных горелок этой серии лежит использование полого кабеля КПЭС, который содержит в резиновой оболочке спираль, оплетенную медными токопроводящими жилами и тремя проводами управления. Внутрь полого кабеля вставляется сменная спираль с внутренним диаметром, соответствующим диаметру подаваемой через горелку электродной проволоки. Использование этого кабеля и сменной спирали значительно повышает долговечность горелок, доведя его до 2,5 лет, в то время, как для горелок ГДПГ-301-8 срок службы составляет 6 месяцев. Охлаждение горелок - естественное.

Горелки, используемые в комплекте с полуавтоматами, получили право на автономное существование при условии совпадения присоединительных диаметров и соответствия диаметру электродной проволоки диаметров наконечника горелки и подающих роликов, а также величины сварочного тока.

Диаметр внутреннего отверстия токоподводящего наконечника горелки должен превышать диаметр проволоки обеспечивая при этом условие для электрического контакта и продвижения проволоки. Оптимальные соотношения между указанными диаметрами, установленные экспериментальным путем, приведены ниже:

Таблица 5.1

Техническая характеристика полуавтоматов

Тип полуавтомата Тип сварочной Тип источника Диаметр электрода,

горелки тока мм

ПДГ-305;ПДГ-307 ГДПГ-101-10;

ГДПГ-301-8 ВДГ-302 0,8 - 1,4

ПДГ-308 ГДПГ-303 ВДГ-303 1,2 - 1,6

ПДГ-502 ГДПГ-501-4 ВДУ-504-1 1,2 - 2,0

ПДГ-601 ГДПГ-603-У4 ВДГ-601 1,2 - 2,5

А-1197С*** ПДГ-51243* ВДУ-504 1,2 - 3,5

А-1230М А-547У ВДГ-302 0,8 - 1,4

ПДГ-508-У3 - ВДУ-506;

ВДУ-505 1,2 - 2,0

ПДГ-547-У А-547-УМУ3 ВС-300 0,8 - 1,4

ПДГ-825М-У2 - ВСЖ-303 1,0 - 1,4

ПДГ-313-У3 ГДПГ-304-У3;

ГДПГ-201 ВДГ-303 1,0 - 1,4

ПДГ-515-У3 ГДПГ-304-У3;

ГДПГ-502 ВДУ-506 1,2 - 2,0

ПДГ-516-У3 ИГД-401;

ИГД-501 ВДУ-506 1,2 - 2,0

ПДГ-603-УХЛ4 ГДПГ-304-У3 ВДУ-601 1,2 - 2,0

ПДГ-603-УХЛ4 ГДПГ-603-У4* ВДУ-601 2,0 - 3,0

А-765-У3 А-793;А-792 ВДУ-506 1,6 - 3,5

ПДФ-502-УХЛ2 А-1231-5-02;

А-1231-5-03 ВДУ-506 1,6 - 3,0

А-1035** А-1231-5Г2;

А-1231-5Г3;

А-1231-5-03 А-1231-5-02 ВДУ-506 1,6 - 3,0

* Горелки с водяным охлаждением.

** Горелки с индексом "Г" предназначены для сварки порошковой проволокой

в среде углекислого газа. Остальные - для сварки самозащитными проволоками.

*** Предназначен для сварки стальной сплошной проволокой как в среде

углекислого газа, так и под флюсом.

Диаметр электродной проволоки,мм 0,8 - 1,0 1,0 - 1,4 1,4 - 2,0 2,0 - 3,0

Внутренний диаметр направляющего

канала,мм 1,5 2,5 3,2 4,7

Применяя удлиненный наконечник, с длиной контактирующей части около 40 мм, превышение диаметра внутреннего отверстия токоподводящего наконечника по сравнению с диаметром проволоки не должно быть в пределах 0,3 - 0,5 мм. Верхние ролики механизма подачи должны утопить проволоку в канавки нижних роликов на 2/3 диаметра с минимально необходимым усилием прижатия проволоки.

При сварке в среде углекислого газа могут быть использованы и горелка А-547-УМ (диаметр проволоки 1,0-1,2 мм) и унифицированные шланговые держатели А1231-5-Г2 и А1231-5-Г3 (для проволоки диаметром 1,6-2,0 и 2,0-3,0 мм соответственно).

Для сварки под флюсом предложен унифицированный шланговый держатель А1231-5-Ф2 (диаметр проволоки 1,6 - 2,0 мм).

Электрододержатели для ручной дуговой сварки типа ЭД-3102-У1 и ЭД-5001-У1 состоят из передней и задней накладок и накладки рычага, предназначенных для защиты от поражения током; контактной пластины для передачи сварочного тока; рычага для зажима электродов; верхнего и нижнего колпаков, предохраняющих пружину от попадания грязи; а также пластины, рукоятки и болта для крепления проводов. Величина номинального тока для ЭД-3102-У1 и ЭД-5001-У1 соответственно равняется 315 и 500 А , а диаметры стержня электрода - 2-6 мм и 4-10 мм.

Наиболее распространенные электрододержатели имеют технические данные, приведенные в таблице 5.2.

Провода для электродуговой сварки должны применяться особо гибкие и одножильные. В качестве таковых используются провода марки ПРГД, ПРГДО, ПРГ или кабели марки КРПТ, РШМ или НРШМ. Для удобства в работе к электрододержателю присоединяют более гибкий и тонкий провод длиной не менее 3 м, а остальной может быть заменен проводом марки КРТП. Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной сети.

Механическое сварочное оборудование включает в себя вращатели, колонны и столы сварщика.

Вращатели предназначены для наклона и вращения цилиндрических изделий при автоматической, полуавтоматической и ручной дуговой сварке кольцевых швов со сварочной скоростью. Сварку можно выполнять под флюсом и в защитных газах. Составными частями вращателя является планшайба, шпиндельный узел, редуктор наклона, токосъемник, плита, блок и педали управления. Вращается планшайба от редуктора вращения, прикрепленного к механизму наклона. Большинство моделей включают в себя воздухоприемник, отсасывающий сварочный аэрозоль.

Таблица 5.2

Технические данные электрододержателей

Тип Сварочный ток, Диаметр электродов, Площадь сечения

сварочного кабеля,

А мм кв.мм

ЭП -2 250 до 5 50

ЭП -3 500 6- 8 70

ЭД -125 125 1,6 - 3 25

ЭД -315 315 2 - 6 50

ЭД -500 500 4 -10 70

ЭР -1 300 до 6 50

ЭР -2 500 6 - 8 70

ЭВ -2 500 6 - 8 70

ЭВ -3 315 4 - 6 50

ЭВ -4 125 до 4 35

ЭДС-125 125 до 4 25

ЭДС-315 315 3 - 6 50

Различают модели вращателей по грузоподъемности и по наибольшему диаметру свариваемого изделия. Так, вращатель модели М11010-У4 имеет грузоподъемность до 50 кг и наибольший диаметр свариваемого изделия до 360 мм, а вращатель модели М11090 - соответственно 12500 кг и 3000 мм при массе вращателя 9500 кг. Таким образом охватывается диапазон вагонных деталей, наиболее часто подвергаемых наплавке от пятника до надрессорной балки.