Сварка и свариваемые материалы. Том 2. Технология и оборудование

Выпрямители для механизированной сварки выпускаются на ток 315 и 630 А, ПВ = 60 % и имеют пологопадающие внеш­ ние характеристики.

Технические данные выпрямителей приведены ниже:

Выпрямители выполнены по трехфазной мостовой схеме на кремниевых диодах. Регулирование напряжения в выпрямите­ лях ВДГ и ВСЖ плавно-ступенчатое. Плавное регулирование внутри ступени в выпрямителе ВДГ осуществляется дросселем насыщения, а в выпрямителе ВСЖ — трансформатором с маг­ нитной коммутацией. В выпрямителях ВС регулирование сту­ пенчатое — переключением числа витков обмоток.

Универсальные сварочные выпрямители типа ВДУ выпуска­ ются для сил токов 500, 630 и 1250 А. Выпрямители имеют два вида внешних характеристик — полого- и крутопадающие. Кли­ матическое исполнение выпрямителей УЗ и 04. Технические данные приведены в табл. 7.4.

Выпрямители ВДУ-505, ВДУ-506, ВДУ-601 выполнены на тиристорах по двойной трехфазной схеме выпрямления с урав­ нительным дросселем, а выпрямители ВДУ-1202 — по шести­ фазной схеме выпрямления с тиристорным регулированием по первичной стороне трансформатора. Выпрямители обеспечи­ вают высокий уровень стабилизации напряжения и тока, ди­ станционное регулирование, простой переход с одного вида внешних характеристик на другой.

Выпрямитель для импульсно-дуговой сварки (ВДГИ) обес­ печивает питание сварочной дуги пульсирующим однополярным током, т. е. постоянным базовым током, на который периодиче­ ски с частотой 50 или 100 Гц накладываются кратковременные импульсы тока. Выпрямитель входит в комплект полуавтомата ПДИ-304 для механизированной импульсно-дуговой сварки алюминия и нержавеющих сталей в среде аргона.

Техническая характеристика выпрямителя ВДГИ-302: номи­ нальный сварочный ток 315 А, номинальное рабочее напряже­ ние 35 В, пределы регулирования тока 40—325 А, пределы

Т А Б Л И Ц А 7.4

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

*НГ0гыгвI II III IV гыгвV VI гыгвVII VIII

регулирования напряжения 10—35 В, длительность импульса тока 1,5—5,0 мс, к.п.д.=74% , первичная мощность 17,3 кВА, габариты 720X593 X 938 мм, масса 300 кг, завод-изготови­ тель— СЭМЗ.

Регулирование напряжения и тока тиристорное. Внешние характеристики по импульсному току жесткие, а по базовому току изменяются от крутопадающих до жестких по мере уве­ личения сварочного тока.

Многопостовые сварочные выпрямители

Многопостовые сварочные системы, в которых один многопостовый выпрямитель снабжает энергией несколько сварочных постов, получили применение в основном при ручной дуговой сварке.

Выпрямители серии ВДМ с реостатным регулированием вы­ полняются на кремниевых диодах и имеют жесткую внешнюю характеристику, что обеспечивает независимость работы от­

дельных сварочных постов. Для получения падающих характе­ ристик и регулирования тока на каждом сварочном посту ис­ пользуют ступенчатый балластный реостат. Преимущества многопостовых систем связаны с небольшой первоначальной стоимостью оборудования, простотой обслуживания, высокой загрузкой и высокой экономичностью многопостового выпрями­ теля. Основной недостаток связан со значительными потерями энергии в реостатах, снижающих к. п. д. сварочных постов.

Выпрямитель ВДМ 4x301 с тиристорным регулированием многопостовый имеет единый трансформатор и самостоятельные тиристорные блоки с устройством фазового управления для каждого поста. Тиристорные блоки выполнены по двойной трехфазной схеме с уравнительным дросселем в катодных цепях тиристорного блока. Автономное тиристорное регулирование позволяет обеспечить стабилизацию режима поста при колеба­ ниях сети местное и дистанционное включение поста и плавное регулирование тока. Исполнение выпрямителей УЗ, 04. Техни­ ческие данные многопостовых выпрямителей:

7.1.4. Источники со звеном повышенной частоты

Освоение производства источников тока со звеном повышенной частоты — интенсивный путь совершенствования оборудования для дуговой сварки; Включение высокочастотного звена в струк­ туру источников сварочного тока позволяет существенно сни­ зить их массу и габариты, повысить к. п. д. и коэффициент мощности, обеспечить широкие пределы регулирования и хоро­ шие сварочные свойства.

Ниже приводятся сведения о инверторных источниках тока ВДУЧ-301 и ВДЧИ-251' (табл. 7.5). Сведения об установках

для аргонодуговой сварки на базе инвертора (УДГ-350) и на

Структуру источника можно представить состоящей из двух основных узлов — сетевого выпрямителя (СВ) и конвертерного преобразователя (КП). СВ выполнен по мостовой схеме на оп­ тотиристорах и на диодах. Кроме основной функции — выпрям­ ления напряжения сети СВ сглаживает пульсации входного напряжения, обеспечивает плавный заряд накопительного кон­ денсатора при включении источника, контроль за величиной входного напряжения, отключение выпрямителя при аварийных режимах.

КП преобразует выпрямленное напряжение в напряжение сварочного контура с гальванической развязкой контуров. В со­ став КП входит высокочастотный регулируемый' инвертор, трансформаторно-выпрямительное устройство (ТВУ), работаю­ щее на высокой частоте, и выходной сглаживающий дроссель. Полумостовой тиристорный инвертор с резонансной коммута­ цией и диодами обратного тока содержит высокочастотные кон­ денсаторы, катушки индуктивности и тиристорно-диодные ячейки. ТВУ выполнено на стержневом трансформаторе с фер­ ритовым сердечником. Схема соединения обмоток трансформа­

тора гарантирует равномерное распределение токов в парал­ лельно работающих диодах выходного выпрямителя, хорошую электромагнитную связь между работающими секциями обмо­ ток, полную компенсацию намагничивающих сил на стержнях. Блок управления КП обеспечивает формирование последова­ тельности частотно-модулированных импульсов управления ти­ ристорами, соответствующей безопасным режимам работы ин­ вертора, огибающей внешней характеристики, статических жест­ ких и падающих внешних характеристик, симметричный режим работы силового трансформатора в переходных режимах, регу­ лирование электрических режимов в процессе сварки. С целью повышения сварочных показателей источника схема обеспечи­ вает кратковременные форсировки режимов работы инвертора при зажигании дуги и капельных коротких замыканиях в про­ цессе сварки. Частота пульсаций выходного напряжения источ­ ника в номинальном режиме 5 кГц.

Инверторный транзисторный источник ВДЧИ-251 предна­ значен для ручной дуговой сварки штучными электродами на постоянном токе неповоротных стыков магистральных трубо­ проводов в непрерывном и импульсном режимах. Выпрямитель имеет падающие внешние характеристики, с возможностью из­ менения наклона (0,2; 0,4 и 0,7 В/А).

Сетевой выпрямитель источника выполнен на диодах и снаб­ жен LC-фильтром. Инвертор выполнен по полумостовой одно­ тактной (асимметричной) схеме. Две однотактные инверторно­ трансформаторные ячейки работают параллельно через общий дроссель на сварочную нагрузку. Блок цикла сварки обеспечи­ вает работу источника в импульсном режиме. Диапазон регу­ лирования длительности при импульсе и паузе 0,1—0,9 с. Ам­ плитуда тока импульса может быть установлена в диапазоне 30—250 А, тока паузы — 30—100 А. Частота пульсации выход­ ного напряжения источника в номинальном режиме 16 кГц. Ис­ точник снабжен отключателями напряжения холостого хода.

7.2.Установки для механизированной дуговой сварки

7.2.1. Полуавтоматы для сварки плавящимся электродом

Классификация и области применения

По способу защиты зоны дуги полуавтоматы имеют следующие исполнения:

1) в активных защитных газах (Г )— применяются в цехо­ вых условиях для сварки стальных конструкций сплошной и

сталей, титановых сплавов и цветных металлов, толщи­ ной >0,8 мм;

3)под флюсом (Ф )— широко применяются при сварке ар­ матуры железобетонных конструкций;

4)открытой дугой (О) с использованием порошковой или специальной легированной проволоки без дополнительной газо­ вой защиты — применяются в монтажных условиях при изго­

товлении стальных и железобетонных конструкций.

По способу регулирования скорости подачи электродной про­ волоки полуавтоматы классифицируют следующим образом:

1) с плавным регулированием скорости подачи проволоки;

2)со ступенчатым регулированием скорости подачи прово­

локи;

3)с плавно-ступенчатым регулированием подачи проволоки. Плавное регулирование обеспечивается за счет изменения обо­ ротов двигателя постоянного тока. Достоинства этой системы — малая масса механизма подачи и возможность дистанционного управления сварочным током.

Ступенчатое регулирование скорости подачи проволоки обес­ печивается переключением шестерен в коробке скоростей. По­ луавтоматы этой группы применяются для работы на стацио­ нарных постах и в условиях массового производства, когда не требуется частого изменения режима сварки и перемещения оборудования.

Главный параметр полуавтомата — номинальный сварочный ток. Отечественной промышленностью выпускаются полуавто­ маты на токи 200, 315, 400, 500 и 630 А.

П р и м е р расшифровки условного обозначения — тип ПДГ-516 УЗ: П — полуавтомат, Д — дуговой сварки, Г — в активных газах, 5 — сварочный ток в сотнях ампер, 16 — номер модификации, У — климатическое исполнение, 3 — категория размещения.

Основные узлы

В состав полуавтомата входят: механизм подачи проволоки, блок управления, комплект сварочных горелок, источник сва­ рочного тока, газовая аппаратура, соединительные провода и шланги. Некоторые полуавтоматы комплектуются автономными системами водяного охлаждения и дымоотсасывающими устрой­ ствами.

В механизм подачи проволоки входят: двигатель с редук­ тором, роликовое устройство, кассета с тормозным устройством. На некоторых механизмах подачи размещают блок управления или отдельные элементы системы управления полуавтомата. Механизм подачи проволоки диаметром 0,8—1,4 мм рассчиты­ вается из условия получения проталкивающего усилия 100 Н, механизмы для проволок диаметром 1,6—3,5 мм рассчитыва-

mCft на усилие 200 Н. В большинстве полуавтоматов отечест­ венного и зарубежного производства применяются двигатели мощностью 40—180 Вт.

роликовые устройства для подачи электродной проволоки наиболее часто содержат один приводной и один прижимной роликДля стальной проволоки диаметром 1,6—2,5 мм, а также для порошковой или алюминиевой проволок применяют две парЫ приводных и прижимных роликов. Форма рабочей поверх­ ности роликов: цилиндрическая гладкая, цилиндрическая с на­ сечкой, коническая. Ролики изготовляют из термообработанной д о HRC 50—60 стали ХВГ, 40Х или ШХ15.

Кассеты или кассетные устройства с унифицированными размерами выбираются в зависимости от исполнения полуавто­ матаНекоторые полуавтоматы снабжены кассетными устрой­ ствами для установки больших мотков.

Блок управления сварочными полуавтоматами с плавным регулированием скорости подачи электродной проволоки БУСП-2 обеспечивает ручную установку скорости подачи элек­ тродной проволоки и ее автоматическую стабилизацию; авто­ матическое включение и выключение исполнительных органов полуавтомата (электродвигатель, газовый клапан, контактор сварочного выпрямителя), автоматический отсчет длительности горения дуги при сварке электрозаклепками; ручное управление электродвигателем и газовым клапаном при наладке; динами­ ческое торможение электродвигателя и его защиту от перегру­ зок. Управление блоком при сварке осуществляется кнопкой, расположенной на сварочной горелке. Возможны три режима работы блока: для длинных швов, коротких швов и режим сварки электрозаклепками. Режим работы блока устанавли­ вают переключателями на его лицевой панели.

Системы управления полуавтоматами с питанием от напря­ жения дуги (полуавтоматы типа А-547 и А-1230) или полуав­ томатами с асинхронными двигателями более компактны и просты.

Горелки для полуавтоматической сварки выпускаются на токи 125, 160, 200, 315, 400, 500 и 630 А. Для сварки в СОг на токах до 500 А они выполняются с естественным воздушным охлаждением. Для тяжелых условий работы на токах 500 и 630 А, а также при сварке в аргоне на токах >315 А горелки имеют водяное охлаждение.

По характеру взаимного расположения корпуса и рукоятки различают горелки молоткового и пистолетного типа. Послед­ ние часто применяются для «мягких» проволок, порошковой проволоки большого диаметра, они удобны при сварке в верти­ кальном положении.

Для ряда горелок, выпускаемых заводом «Электрик», при­ меняют кабель КПЭС, который содержит в резиновой оболочке

спираль, оплетенную медными токоподводящими жилами и тремя проводами управления. В зависимости от номинального

с внутренним диаметром, соответствующим диаметру электрод­ ной проволоки. Сменную спираль необходимо периодически очищать от загрязнений, которые вызывают рост усилий сопро­ тивления подаче электродной проволоки. В большинстве горе­ лок длина кабеля 2,0—3,0 м. Токоподвод к электродной прово­ локе обычно осуществляется через трубчатые наконечники.

Конструктивные особенности

Технические данные и характеристики выпускаемых полуавто­ матов приведены в табл. 7.6.

Полуавтоматы с плавным регулированием скорости подачи проволоки разработаны на основе унифицированных узлов и блоков: электронный блок управления сварочным процессом БУСП-2, редукторный привод подачи проволоки, тормозные устройства и кассеты.

Конструкция сварочных горелок ГДПГ-201, ГДПГ-304, ГДПГ-502 разработана на основе полого электросварочного ка­ беля КПЭС, охлаждение горелок естественное.

В приводе применен 120-Вт электродвигатель постоянного тока КПА-561 (напряжение 48 В). В полуавтоматах ПДГ-312 ПДГ-515 механизмы подачи электродной проволоки имеют одну пару подающих роликов, а блоки управления встроены в сва­ рочные выпрямители. Массы механизмов подачи полуавтоматов ПДГ-516 и ПДГ-603 больше, так как в них применены две пары подающих роликов, а в корпусе механизма подачи размещены блоки управления БУСП-2.

Полуавтомат типа ПДГ-508 выполнен со ступенчатым регу­ лированием скорости подачи электродной проволоки за счет пе­ реключения шестерен в коробке скоростей. Механизм подачи приводится во вращение двигателем АОЛ-12-4 мощностью 180 Вт. Проволока подается одной парой роликов. Изменяют скорость подачи поворотом маховичков на передней стенке ме­ ханизма подачи.

Полуавтомат А-547У имеет плавно-ступенчатое регулирова­ ние скорости подачи электродной проволоки. Механизм подачи оформлен в виде компактного чемодана, внутри которого разме­ щены 90-Вт электродвигатель постоянного тока Д-90А-547У, червячный редуктор, кассета и газовый клапан.

7.2.2. Автоматы для сварки плавящимся электродом

Классификация автоматов и основные узлы

Автоматы для сварки плавящимся электродом классифициру­ ются:

1) по способу защиты зоны сварочной дуги — для сварки под флюсом, в защитных газах, без внешней защиты и универ­ сальные, допускающие сварку несколькими способами;

2)по способу перемещения вдоль шва — тракторного типа, подвесные и самоходные;

3)по количеству электродов — одноэлектродные, многоэлек­

тродные (несколькими изолированными токоподводами, от раз­ дельных источников сварочного тока или расщепленным элек­ тродом от одного источника);

4) по типу плавящегося электрода — для сварки электрод­ ной проволокой, ленточным электродом или стержнями;

5) по роду тока — для сварки на постоянном и переменном токах.

Автомат для сварки плавящимся электродом включает сле­ дующие основные узлы: механизм подачи электродной прово­ локи (ленты), токоподвод, механизмы настроечных или регули­ ровочных перемещений, кассету с электродной проволокой, флюсовую или газовую аппаратуру, тележку, пульт управле­ ния, источник сварочного тока.

Современные автоматы комплектуются системами слежения за линией шва.

Автоматы тракторного типа

Они предназначены для сварки стыковых и угловых соедине­ ний, перемещаются либо по свариваемому изделию (АДФ-1002), либо по рельсовым направляющим, укладываемым на свари­ ваемое изделие или возле него (АДГ-602, АДФ-1202). Техниче­ ские характеристики — в табл. 7.7.

Автомат АДГ-602 предназначен для сварки в защитных га­ зах, а АДФ-1202 для сварки под флюсом на постоянном токе. Их конструкции во многом унифицированы. Они позволяют ве­ сти сварку как внутри колеи, так и вне ее на расстоянии до 200 мм. Размер колеи 295 мм. Конструкция позволяет коррек­ тировать в поперечном направлении положение электродной проволоки относительно стыка в пределах 60 мм. При сварке под флюсом положение электрода контролируется с помощью светоуказателя. Регулирование скорости подачи электродной проволоки и скорости сварки плавное. Система регулирования частоты вращения двигателей позволяет жестко стабилизиро­ вать выбранные скорости.