2 Оборудование, оснастка, приспособление

2.1Сварочное оборудование

Сварочное оборудование для сварки продольного шва обечайки корпуса опор реактивного двигателя из титанового сплава ВТ 20 состоит из подвесной сварочной головки АСГВ-4АР, закреплённой на поворотной колонне ПК 1 , шкафа управления, пульта управления, источника питания ВСВУ-400, расходомера и баллона с защитным газом и редуктора.

2.1.1 Сварочная головка

Сварочная головка АСГВ-4АР предназначена для автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом продольных, кольцевых и круговых швов изделий из антикоррозионных сталей, титановых сплавов постоянно горящей дугой постоянного тока и импульсной дугой постоянного тока.

Снабжена системой слежения за длиной дуги.Предназначена для сварки изделий из конструкционных, нержавеющих, жаропрочных сталей и сплавов, а также титановых и алюминиевых сплавов непрерывно горящей и импульсной дугой выпрямленного постоянного тока.

Таблица 7. Характеристики сварочной головки АСГВ-4АР.

Номинальное напряжение питающей сети, В	220
Максимальная потребляемая мощность, кВт	19,5
Диаметр электрода, мм	1-5
Установочные перемещения горелки, ручное и механизированное, мм	100
Скорость перемещения горелки по вертикали к стыку при номинальном напряжении на якоре приводного электродвигателя, м/с	0,005 плюс-минус 20%
Угол наклона горелки в плоскости сварки, град	плюс-минус 90
Частота колебаний горелки, 1/сек	0,5-2,5
Используемый источник питания	ВСВУ-400 или ИСВУ-400
Габаритные размеры головки сварочной, мм	310х360х675
Масса, кгголовки сварочной	22

Рисунок 6 - Сварочная головка АСГВ-4АР.

2.1.2 Источник питания

Выпрямитель типа ВСВУ-400 предназначен для питания установок автоматической, полуавтоматической и ручной электродуговой сварки обычной и сжатой, непрерывной и импульсной дугой жаропрочных, нержавеющих сталей и титановых сплавов в среде аргона. ВСВУ-400: 

ВС - выпрямитель сварочный; 

В - сварка вольфрамовым электродом; 

У - универсальный; 

400 - номинальный сварочный ток, А.

Условия эксплуатации: высота над уровнем моря не более 4300 м. 

Климатическое исполнение и категория размещения УХЛ4.2 по ГОСТ 15150-69. 

Температура окружающей среды от 10 до 35°С. 

Относительная влажность воздуха 60% при температуре 20°С. 

Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.8-75 и ГОСТ 12.1.019-79.  

Выпрямитель соответствует требованиям ТУ 3441-14-07508517-97.

Нормативно-технический документ: ТУ 3441-14-07508517-97

Технические характеристики: номинальное напряжение трехфазной питающей сети, В - 380 Частота питающей сети, Гц - 50 Номинальный сварочный ток при ПВ=60% и продолжительности цикла сварки 60 мин, А - 400 Диапазон регулирования сварочного тока, А - 5-400 Диапазон регулирования дежурного тока, А - 5-100 Напряжение холостого хода, В - 100 Номинальное рабочее напряжение, В - 30 Потребляемая мощность, кВ·А - 21 Габаритные размеры, мм - 920x590x800 Масса, кг - 240 

Выпрямитель обеспечивает: 

• предварительную точную установку сварочного и дежурного токов

• параметров импульсного режима; 

• возможность работы с ЭВМ; 

• высокую воспроизводимость сварочного процесса благодаря предварительному выбору параметров;

• высокую точность поддержания параметров;    независимое регулирование сварочного тока импульса и дежурного тока.    Гарантийный срок эксплуатации - 1 год со дня продажи.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно выпрямитель (рисунок) выполнен в виде шкафа сварной конструкции со съемными стенками и крышкой. На крышке расположен кронштейн для транспортирования.

Рисунок 6 – ВСВУ-400

Таблица 8 - Технологические характеристики ВСВУ400

Диапазоны регулирования сварочного тока при непрерывной и импульсной сварке, А	5-400
Диапазон регулирования дежурного тока, А	5 - 100
Диапазон регулирования длительности импульса и паузы, с	0,04 - 2
Номинальный сварочный ток при ПВ= 60% и длительности цикла 60 мин, А	400
Номинальное рабочее напряжение, В	30
Потребляемая мощность, кВА	21
Номинальное напряжение трёхфазной питающей сети частотой 50 Гц, В	380
Напряжение холостого хода, В	100
Габаритные размеры, мм	920х590х800
Масса, кг	240

При выборе оборудования необходимо произвести проверку на возможность его эксплуатации при сварке конкретного шва без перегрева по условию:

I_св ≤ I_доп

где I_св – сварочный ток, А;

I_доп – допустимый сварочный ток при требуемом режиме работы, А.

I_доп = I_ном √ РР_ном/ РР_тр

где I_ном – номинальный ток сварки источника питания, А;

РР_ном – номинальный режим работы источника питания, %;

РР_тр – требуемый режим работы источника питания по режиму сварки, %.

РР_тр = ( t_н.тр/ t_ц ) * 100%

где t_н.тр - время сварки одного шва, мин ( t_н.тр = 2,7 );

t_ц - время цикла источника питания, мин (t_ц = 60).

РР_тр = 2,7/60*100% = 4,5%

I_доп = 400√60/4,5 = 1460 А

По формуле - I_св ≤ I_доп

400 ≤ 1460

Так как I_св≤ I_доп, то при сварке конкретного шва эксплуатация источника ведется без перегрева.

Рисунок 9 – Вольтамперная характеристика ВСВУ – 400

Расчет режима работы источника питания

При выборе оборудования необходимо призвести проверку на возможность его эксплуатации при сварке конкретного шва без перегрева по условию

Iсв ≤ Iдоп

где Iсв– сварной ток, А;

Iдоп – допустимый ток при требуемом режиме работы, А

I доп. = Iном√PPном/ PPтр, Iдоп. = 400 А = 1789 А

гдеIном – номинальный ток сварки источника питания, А;

РР_ном– номинальный режим работы источника питания, %;

РР_тр– требуемый режим работы источника питания по режиму сварки, %.

PPтр = (tн.тр/ tц) ∙ 100% PPтр = (1,88м/ 600м) ∙ 100% = 3%

гдеt_н.тр– время сварки одного шва, мин;

t_ц– время цикла источника питания, мин

Скорость сварки Vсв, м/ч, определяется по формуле

Vсв = А / Iсв, Vсв= 12000 м/ч / 400 А = 30 м/ч = 0,5 м/мин

где А – коэффициент, зависящий от диаметра электрода, А*м/ч;

Iсв– сварочный ток, А

Таблица 9 – Коэффициент, зависящий от диаметра электрода

Диаметр электрода	2	3	4	5	6
АА Ахм/ч	8 – 12	12 –16	16 –20	20 –25	25 –30

Время сварки одного шва t_н.тр, мин, определяется по формуле

tн.тр = S / Vсв, tн.тр= 0,904м /0,5м/мин = 1,8 мин.

где S – длина шва, м

270≤1789

Если I_доп>I_св, то такой источник использовать нельзя, так как он перегревается и выйдет из строя.

Большинство источников питания для автоматической сварки изготовляются на продолжительный режим работы (ПВ = 100%). При I_ет<I_ном ,такие источники могут работать под нагрузкой неограниченное время.

Основными узлами выпрямителя являются: 

• силовой трехфазный стержневой понижающий трансформатор с первичными и вторичными обмотками и обмотками для питания дросселя возбуждения; 

• дроссель для сглаживания пульсаций силового тиристорного выпрямителя, имеющего П-образный сердечник с зазором и две обмотки, соединенные последовательно; 

• блок тиристоров для выпрямления и регулирования сварочного тока, состоящего из силовых тиристоров на радиаторах воздушного охлаждения и блока гальванической развязки; 

• блок вентиляторов для воздушного охлаждения тиристоров и силовых элементов;

• блок управления тиристорным выпрямителем, выполненный с применением микросхем. В состав блока управления входит панель управления с аппаратурой оперативного управления; 

• устройство возбуждения дуги, состоящее из Ш-образного с зазором и обмотками магнитопровода для создания крутопадающей характеристики выпрямителя возбуждения; 

• осциллятор последовательного включения для возбуждения сварочной дуги. 

На передней панели выпрямителя расположены сигнальные лампы, кнопочные выключатели "Вкл" и "Откл" системы управления, разъемы для подключения сварочной цепи, осциллятора и питания ручной горелки.