Сварка и свариваемые материалы. Том 2. Технология и оборудование

Автомат АДФ-1002 (ТС-17) предназначен для сварки под флюсом на переменном токе. Он имеет один асинхронный дви­ гатель, соединенный как с редуктором механизма подачи элек­ тродной проволоки, так и с редуктором тележки. Такое кон­ структивное решение позволило создать весьма компактный автомат. Скорость движения проволоки и скорость сварки ре­ гулируются сменными шестернями. Из-за малых размеров его применяют для сварки внутренних кольцевых швов в сосудах диаметром ^ 1 м.

Подвесные самоходные автоматы и головки

При сварке или наплавке крупных изделий, таких как балки, цилиндрические сосуды и валы, плоские секции, прямошовные и спиральношовные трубы, изделий с однотипными швами и многих других преимущественно в серийном и массовом произ­ водстве используются стационарные самоходные автоматы Или подвесные сварочные головки. Обычно они входят в состав ус­

ния и поворота свариваемых изделий, а также для перемеще­ ния изделий в направлении сварки.

Серийно производятся подвесные самоходные сварочные ав­ томаты и головки как общего назначения, так и специальные (см. табл. 7.7).

Автомат А-1416 предназначен для однодуговой сварки под флюсом и состоит из следующих основных узлов: собственно сварочной головки, содержащей механизм подачи проволоки с правильным устройством, токоподводящий мундштук и уст­ ройство для защиты зоны дуги флюсом; подъемного механизма, позволяющего осуществлять механизированное перемещение подвесной сварочной головки на вертикальной штанге; флюсоаппарата, снабженного флюсоотсасывающим устройством эжек­ торного типа; самоходной тележки велосипедного типа, на ко­ торой закреплены узлы автомата и служащей для перемещения его вдоль свариваемого изделия с рабочей и маршевой скоро­ стями. Скорости сварки и подачи электродной проволоки регу­ лируются подбором сменных шестерен.

Самоходный автомат А-1412 предназначен для двухдуговой сваркй под флюсом переменным током и комплектуется двумя трансформаторами типа ТДФЖ-1002. Он конструктивно унифи­ цирован с А-1416 и содержит те же основные узлы. Тележка

тока. Рабочая скорость тележки регулируется изменением ча­ стоты электродвигателя в десятикратном диапазоне с помощью

тиристорного регулятора. От опрокидывания автомат удержи­ вается специальной стойкой, состоящей из двух сварных крон­ штейнов и ролика. Для регулирования положения мундштуков в зависимости от уровня сварки и требуемого вылета электро­ дов служит механизм подъема с редуктором и электродвигате­ лем. Реечные шестерни механизма подъема зацепляются за хо­ довую рейку, прикрепленную вдоль образующих штанги, чем обеспечивается необходимое вертикальное перемещение го­ ловки.

Головка ГДФ1001УЗ предназначена для дуговой автомати­ ческой сварки плавящимся электродом под слоем флюса сты­ ков труб диаметром 529—1420 мм из углеродистой и низколе­ гированной сталей для нефтегазопроводов и входит в состав оборудования полевой автоматической установки ПАУ-1001. Головка состоит из механизмов подъема, подачи проволоки, правильно-прижимного, системы слежения за линией стыка, суп­ портов продольного и поперечного перемещений, флюсоаппарата с бункером, катушек для проволоки с тормозным устрой­ ством, пульта управления, опорных роликов, горелок и светоуказателя. Электрооборудование головки позволяет работать в полуавтоматическом и наладочном режимах.

Особенность автоматов для наплавочных работ —специаль­ ные устройства для широкослойной наплавки ленточным элек­ тродом или расщепленным из нескольких проволок, располо­ женных поперек движения автомата, порошковым электродом или совершающим поперечные колебательные движения.

Автомат А-1406 входит в комплект станков, на которых вы­ полняется наплавка наружных, внутренних поверхностей ци­ линдрических и конических тел вращения, а также деталей с плоскими поверхностями, можно также сваривать детали, имеющие кольцевые и продольные швы простой конфигурации. На нем можно выполнять наплавку и сварку под слоем флюса одинарным и расщепленным электродами, открытой дугой по­ рошковыми проволоками И лентой, а также в среде защитного газа. Механизм поперечных колебаний с приводом от элек­ тродвигателя позволяет обеспечить колебания электрода с ам­ плитудой 15—70 мм и ручное смещение центра колебаний на ±50 мм. Скорость колебаний в пределах 80—200 м/ч регули­ руется сменными шестернями. Для внутренней наплавки в среде СОг имеются дополнительные приспособления. На­ плавка внутренних цилиндрических поверхностей диаметром >100 мм и длиной <500 мм производится открытой дугой. Кроме основного мундштука для сварки под флюсом, в ком­ плект автомата входят Мундштуки для сварки порошковой проволокой, порошковой Рентой и расщепленным электродом.

7.2.3. Установки дл я сварки вольф рам овы м электродом в инертных га за х

Классиф икация и основны е узл ы

Оборудование для сварки неплавящимся электродом в инерт­ ных газах классифицируется по роду сварочного тока (постоян­ ный или переменный), способу применения (ручное или авто­ матическое), назначению (универсальное или специализирован­ ное) и составу (в зависимости от наличия механизмов, расширяющих технологические возможности). В состав устано­ вок для ручной сварки постоянным током входят: источники сварочного тока, сварочная горелка, устройство для первона­ чального поджига (возбуждения) сварочной дуги, аппаратура управления сварочным циклом и газовой защитой.

Оборудование для ручной сварки переменным током, кроме основных узлов, входящих в состав установки постоянного тока, включает устройства для стабилизации горения дуги (ста­ билизатор), для компенсации или регулирования постоянной составляющей сварочного тока.

Простейшая сварочная головка состоит из сварочной го­ релки, устройства для установочных перемещений горелки (на­ стройка на шов и установка длины дуги). Обычно сварочная головка содержит и другие функциональные узлы: стабилиза­ тор длины дуги или автоматический регулятор напряжения на дуге, механизм для подачи присадочной проволоки, механизм для установочных перемещений мундштука для подвода при­ садки к сварочной ванне, устройство для колебания горелки поперек стыка (колебатель).

Головка может быть самоходной, устанавливаться на само­ ходную тележку-трактор (автомат тракторного типа) или укрепляться неподвижно, если сварочное движение осуществля­ ется изделием (подвесная головка). На самоходных головках устанавливается привод перемещения вдоль линии сварки. Со­ временные автоматы иногда снабжаются системами слежения за линией стыка изделия. В этом случае сварочная головка имеет механизм поперечного перемещения горелки. Обычно этот механизм выполняет функции колебателя.

Автоматы дл я сварки вольф рам овы м электродом

Автомат типа АДСВ-6 предназначен для сварки вольфрамовым электродом в аргоне продольных швов изделий на постоянном, пульсирующем и переменном токе до 315 А, в зависимости от того, каким источником питания комплектуется автомат. Ско­ рость сварки регулируется в пределах 5—80 м/ч с точностью поддержания этого параметра ± 2 %, скорость подачи присадки

00,8 —2 мм — в пределах 8—120 м/ч с той же точностью стабилизации. Горелка рассчитана на закрепление вольфрамо­ вых электродов диаметром 1—:5 мм. Он комплектуется унифи­ цированной головкой АСГВ-4, регулятором напряжения дуги и устройством слежения за линией стыка с индукционным датчи­ ком положения стыка. Масса головки 27 кг, ход механизмов ±50 мм.

Для сварки труб в монтажных условиях наибольшее распро­ странение получили автоматы типа ОДА (ОДА-1C, ОДА-2С, ОДА-ЗС) и типа ACT (ACT-I и АСТ-П). Автоматы типа ОДА предназначены для сварки без присадки неповоротных стыков труб диаметром 8—76 мм с толщиной стенки до 3 мм. Они снабжены механизмом стабилизации длины дуги; механизмы головки размещены на скобе, приводимой в движение от при­ водного двигателя с помощью раздаточного шестеренчатого ме­ ханизма. Особенностью механизма поперечной коррекции яв­ ляется вывод его рукоятки на неподвижную часть, что позво­ ляет осуществлять регулирование по стыку в процессе сварки. Переносные головки имеют небольшую массу (< 1 2 кг), малую установочную длину (< 1 0 см) и малый радиус вращающихся

< 20 мм, снабжены механизмами подачи присадки, поперечных колебаний электрода и регуляторами напряжения дуги. Для установки на трубу корпус автомата выполнен разъемным.

Для монтажной сварки трубопроводов атомных электро­ станций разработаны малогабаритные автоматы АДГ-201 и АДГ-301.

Автомат АДГ-201 предназначен для сварки труб диамет­ ром 57—160 мм. В его состав входят источник питания — транзисторный источник тока типа УДГ-201, аппаратура управ­ ления и четыре сменные сварочные головки. У головок об­ щая конструктивная схема. На механизме зажатия эксцентри­ кового типа размещены электродвигатель, служащий приводом орбитального перемещения с редуктором, и кольцевые направ­ ляющие, по которым перемещается планшайба. Зубчатое ко­ лесо планшайбы сцеплено с роликом привода орбитального перемещения. Для надевания на трубу колесо имеет откиды­ вающийся сектор. На планшайбе размещены механизмы го­ ловки: механизм регулятора напряжения дуги со сварочной го­ релкой, колебатель и механизм подачи присадочной проволоки

устойчив при глубине шлаковой ванны 35—60 мм, которую легче создать при вертикальном положении оси шва и прину­ дительном формировании его поверхности (рис. 8.1). Для при­ нудительного охлаждения и формирования поверхности шва ис­ пользуются, как правило, медные водоохлаждаемые устройства. Наименее удобна ЭШС в нижнем положении.

При ЭШС почти вся электрическая мощность передается шлаковой ванне, а от нее — электроду и свариваемым кромкам. Устойчивый процесс возможен только при постоянной темпера­ туре шлаковой ванны. Рабочая температура шлаковой ванны может достигать под электродом 1900—2000 °С.

Значительная тепловая инерция ванны обеспечивает высо­ кую устойчивость процесса и способствует его саморегулирова­ нию. Наличие в электроцепи шлаковой ванны как нелинейного активного сопротивления с такими свойствами позволяет ис­ пользовать для сварки источники с жесткой внешней характе­ ристикой [2]. Наиболее экономичны в эксплуатации и дешевы в изготовлении трехфазные трансформаторы.

Большая часть тепла, выделяющегося в шлаковой ванне, переносится в металлическую ванну, а от нее — к кромкам

соединяемых деталей через капли перегретого электродного металла.

Общее количество генерируемого в шлаковой ванне тепла,

теплоотвод в массу металла.

Из-за большой поверхности контакта теплоносителей шла­ ковой и металлической ванн с основным металлом плотность тепловых потоков в металл невысока, чем обусловливается не­ обходимость в ЭШС более высокой удельной энергии. Так, на­ пример, удельная энергия при дуговой сварке 10—45, а при электрошлаковой— 100—200 кДж/см2.

8Л.2. Определения, терминология и основные схемы процесса

Электрошлаковый процесс используется для сварки, наплавки, переплава и отливки.

Основные способы электрошлакового сварочного процесса показаны на рис. 8.2 и 8.3.

Рис. 8.2. ЭШС проволочники электродами:

а — одной проволокой бе3 колебаний; б — одной, двумя или тремя проволоками с ко­ лебаниями; в — одной проволокой диаметром 5 мм без введения мундштука в зазор;

Рис. 8.3. ЭШС плавящимся мундштуком и электродами большого сечения:

а и б — с прямолинейными швами и криволинейными швами; в — трубчатым мундштуком; г и Э — одной, двумя или тремя пластинами (г —обычными, д — широкими с продольными разрезами); в — контактно-шлаковая сварка; ж — ЭШС с бкфнлярной схемой подключения пластинчатых электродов

Наибольшее применение получили приемы а, б (рис. 8.2). Этими спосо­ бами можно сваривать металл толщиной от 20 до 450 мм, используя преиму­ щественно 3-мм проволоку. Приемом в можно сваривать металл толщиной до 120 мм. Прием г обеспечивает повышение скорости сварки в 1,5—2,0 раза по сравнению с приемами а, б. Прием д можно рекомендовать для ЭШС низколегированных сталей толщиной до 100 мм без последующей высокотем­ пературной термической обработки (ВТО) сварного соединения.

Прием е используется при монтаже крупногабаритных изде­ лий, сварные соединения которых не подвергаются последую­ щей ВТО. Толщина свариваемого металла до 60 мм. Способ характеризуется повышенной скоростью сварки и значительно лучшими механическими свойствами соединения.

Все перечисленные приемы осуществляются на стандартной сварочной аппаратуре.

ЭШС (рис. 8.3, а—в) плавящимся мундштуком — предназна­ чена для соединения металла большой толщины (>450 мм) прямыми и криволинейными швами. Разновидность этого спо­ соба— сварка трубчатым плавящимся мундштуком, которая позволяет соединять металл толщиной от 20 до 60 мм. При ЭШС сталей и титана этим способом применяется также < 3 — 4-мм проволока.