книги из ГПНТБ / Чвертко А.И. Установки и станки для электродуговой сварки и наплавки

&■:

#

6П4.3

Ч-ЗЗ

Описаны типовые сварочные установки и станки для элект­ родуговой сварки прямолинейных и круговых швов, швов сложной формы, а также для наплавки различных поверх­ ностей. Рассмотрены системы, автоматически направляющие электроды по стыку, и системы программного управления перемещениями рабочих органов сварочного оборудования. Рассчитана на конструкторов, технологов и других инже­ нерно-технических работников, занятых в области свароч­ ного машиностроения и производства, может быть полезна студентам вузов и учащимся техникумов, специализи­ рующимся в области сварки.

Табл. 8, илл. 130, библ. 51.

Редакция литературы по машиностроению и транспорту

Заведующий редакцией инж. М. А. Василенко

, 3126 — 023 116-74 М202(04)-74

«Техніка», 1974 г.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Ь^ибольший объем сварочных работ, выполняемых в промышленности и строительстве, приходится на электро­ дуговую сварку и наплавку.

Рост эффективности применения этих технологических процессов невозможен без совершенствования существую­ щих и создания новых типов соответствующего оборудова­ ния, в том числе сварочных и наплавочных установок и станков, на базе которых обеспечивают наиболее высокий уровень механизации и автоматизации сварочных, а также сборочных и других вспомогательных работ.

Несмотря на интенсивный рост количества сварочных установок и станков, разработанных и внедренных в про­ мышленность, почти все они выполнены на основе индиви­ дуальных технических решений. Лишь в некоторых слу­ чаях в отечественной и зарубежной практике применя­ ют однотипные технические решения и компоновки. Однако в литературе этот опыт освещен недостаточно. В имеющихся описаниях отдельных установок (станов, станков) мало вни­ мания уделяется анализу и обобщению основных требова­ ний, предъявляемых к данному типу оборудования, а также опыту его промышленной эксплуатации. Все это отрица­ тельно сказывается на темпах и эффективности освое­ ния и внедрения в промышленность новых типов сварочных установок и станков. ' .

>, В книге сделана попытку восполнить указанный про­ бел. Авторы систематизировали имеющиеся данные об уста­ новках*« станках для электродуговой сварки и наплавки, проанализировали различные компоновочные и конструк­ тивные решения этого вида оборудования и разработали ре­ комендации, позволяющие эффективно использовать при создании нового оборудования для электродуговой сварки и наплавки опыт, накопленный в этой области техники,

3

Глава 1

УСТАНОВКИ И СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ШВОВ

Сварочной установкой (станом, станком) называют ком­ плекс, в состав которого входит следующее оборудование: электросварочное — сварочный аппарат, источник свароч­ ного тока, аппаратура контроля и регулирования свароч­ ного процесса; механическое— устройства и механизмы для крепления, переустановки и движения сварочных аппара­ тов, сварочных головок, свариваемого изделия, устройства для размещения и перемещения сварщиков, а также аппа­ ратура контроля и регулирования; вспомогательное— флю­ совая и газовая аппаратура, токоподводы, устройства и механизмы для зачистки места под сварку, устройства и механизмы для очистки шва и прилегающей зоны изделия от шлаковой корки, брызг металла, устройства для очистки зоны обслуживания от пыли и вредных газов.

Четкое разграничение в определениях сварочной уста­ новки и сварочного станка отсутствует. Станком будем на­ зывать комплекс перечисленного оборудования, основные части которого объединены станиной.

Станами обычно называют установки для сварки круп­ ных изделий в массовом производстве (трубосварочные ста­ ны, картосварочные станы).

Установки и станки для электродуговой сварки и на­ плавки классифицируют по различным признакам: по типу технологического процесса (для сварки под флюсом, га­ зоэлектрической сварки, сварки неплавящимся электродом с присадкой и без присадки и т. д.); по степени специализа­ ции (универсальные, специализированные и специальные), по типу изделия и виду свариваемых швов или наплавляе­ мых поверхностей.

Установки и станки для сварки и наплавки в зависи­ мости от размеров и массы свариваемых изделий делят на установки и станки малых габаритов (диаметр изделия до 250 мм, длина — до 630 мм, масса — до 63 кг); средних габаритов (диаметр изделия свыше 250 до 1600 мм, дли­ на — свыше 630 до 2500 мм, масса — свыше 63 до 1Ö00 кг);

5

больших габаритов (диаметр изделия свыше 1600 мм. дли­ на свыше 2500 мм, масса свыше 1000 кг).

Для сопоставления и анализа конструкций и компоновок целесообразно принять за основу классификацию свароч­ ных и наплавочных установок и станков по геометрической форме линии сварного шва или наплавляемой поверхности, а также по типам свариваемых изделий, их форме и соот­ ношению размеров.

Такая классификация и положена в основу данной работы. Различные изделия электросварочного, механического и вспомогательного оборудования могут быть выполнены

как узлы, конструктивно встраиваемые в установки и стан­ ки, либо как самостоятельные изделия, предназначенные для автономной эксплуатации. Последние могут быть исполь­ зованы как в составе сварочных установок, так и в качест­ ве единиц оборудования рабочего места сварщика для ме­ ханизации сварочных работ, выполняемых вручную, на­ пример при сварке штучными электродами или с помощью шланговых сварочных полуавтоматов. Особенно часто ис­ пользуется таким образом механическое сварочное обору­ дование (колонны, манипуляторы, кантователи, ролико­ вые стенды и т. п.), которое иногда называют также механи­ ческим оборудованием сварочного производства [6].

Типы и конструкция механизмов и устройств для уста­ новки, фиксации и перемещения изделия, типы и конструк­ ция механизмов и устройств для перемещения сварочного аппарата и компоновка установки в целом определяются, главным образом, типом изделия, его габаритами и формой шва. При рассмотрении различных сварочных и наплавоч­ ных установок основное внимание уделяется общей компо­ новке установок и тем механизмам и устройствам, тип и конструкция которых непосредственно зависят от формы линии шва, типа изделия и его габаритов. Сварочные ап­ параты, источники питания и типовое механическое сва­ рочное оборудование (колонны, манипуляторы и т. д.) под­ робно не описываются. Необходимые сведения о сварочных аппаратах, источниках питания, типовом механическом сва­ рочном и вспомогательном оборудовании можно найти в литературе [22, 23, 24, ,25, 27].

Рассмотрим установки и станки для сварки прямоли­ нейных швов.

В зависимости от вида сварного соединения прямолиней­ ные швы бывают стыковые, тавровые, угловые и внахлест­

6

ку (ГОСТ 8713—70). Прямолинейные швы в зависимости от расположения сварочного рабочего органа при сварке сна­ ружи или внутри изделий замкнутых сечений (цилиндров, конусов, конструкций коробчатого типа) разделяют на на­ ружные и внутренние.

При выполнении прямолинейных швов изделие обычно неподвижно, а сварочная дуга перемещается вдоль линии шва (сварочное движение). Это связано с рядом особенно­ стей сварки прямолинейных швов: прямолинейное переме­ щение изделия, особенно при больших габаритах и массе его, осуществлять значительно сложнее, чем прямолиней­ ное перемещение сварочного рабочего органа; габариты сред­ ней или крупной сварочной установки в направлении ли­ нии сварки в случае перемещения изделия оказываются примерно в два раза больше, чем при перемещении свароч­ ного рабочего органа; при сварке различных листовых кон­ струкций обычно требуется прижим свариваемых кромок к подкладке или к флюсовой подушке, что проще осущест­ вить в неподвижном устройстве.

Перемещение изделия при сварке прямолинейных швов применяют иногда при поточном производстве крупных изделий, например при сварке наружных швов прямошов­ ных труб. При этом сварочный аппарат установлен непо­ движно, а изделия одно за другим перемещаются со ско­ ростью сварки. Такое решение исключает холостые переме­ щения сварочного аппарата.

Перемещение сварочного аппарата относительно не­ подвижного изделия представляет определенные неудоб­ ства для обслуживания (особенно при сварке длинных швов), главное из которых — необходимость наблюдать за про­ цессом сварки в зоне, которая непрерывно перемещается относительно неподвижных частей установки. Для наблю­ дения за процессом сварки сварщик должен перемещаться вдоль установки, что отвлекает его внимание от зоны свар­ ки. Поэтому в таких случаях часто применяются устройства для синхронного перемещения сварщика и сварочного ап­ парата — специальные площадки.

Для выполнения сварного шва на сварочной установке, кроме сварочного движения, необходимы корректировочные и вспомогательные движения. Корректировочные движения осуществляются во время сварки путем ручного или авто­

7

При этом обеспечивается пересечение оси электрода со сред­ ней линией стыка и постоянное расстояние между ниж­ ним торцом мундштука и поверхностью свариваемого изде­ лия в точке сварки. Указанные корректировочные движе­ ния реализуются в процессе сварки только в том случае, когда отклонение точек действительной линии стыка от рас­ четной превышает допустимое отклонение электрода от ли­ нии стыка или допустимое изменение суммы дугового про­ межутка и «сухого» вылета электрода или расстояния меж­ ду нижним торцом мундштука и поверхностью изделия.

Вспомогательные движения, как правило, выполняют­ ся до начала или после окончания процесса сварки в отли­ чие от корректировочных движений, выполняемых только во время сварки шва.

Вспомогательные движения в установках для сварки прямолинейных швов служат для настроечных (установоч­ ных) перемещений мундштука (сварочной головки, свароч­ ного аппарата), которые необходимо выполнять при изме­ нении положения линии шва относительно направляющих сварочного перемещения; положения точки начала сварки вдоль направления сварочного движения; толщины сва­ риваемого металла.

При переходе от изделия к изделию возможны два ва­ рианта: линия стыка остается параллельной направляю­ щим, но изменяется ее расстояние от направляющих (в этом случае достаточно совместить электрод с любой точкой стыка, перемещая его в направлении, перпендикулярном линии стыка); линия стыка занимает произвольное (в опре­ деленных пределах) положение относительно направляю­ щих и может быть непараллельна им (в этом случае для ис­ ключения необходимости в корректировочном движении следует после фиксации изделия выставить линию стыка параллельно направляющим за счет изменения положения направляющих либо за счет изменения положения изде­ лия). Перед сваркой обычно производят холостое перемеще­ ние сварочного аппарата (сварочной головки) вдоль линии стыка на маршевой скорости для проверки параллельности направляющих и линии стыка.

Такой холостой проход можно исключить, применив стрелочные, световые или иные указатели, расположенные по концам стыка (если стык можно считать прямолинейным). Процесс установки направляющего элемента, параллельного прямолинейному стыку можно автоматизировать с помощью

8

датчиков, соприкасающихся или не соприкасающихся (бес­ контактных) с изделием.

К вспомогательным" движениям относятся также отвод мундштука от изделия на время загрузочно-разгрузочных и других операций и последующий возврат мундштука в исходное положение; фиксация и зажим изделия перед сваркой и отжим изделия после сварки; транспортные пере­ мещения изделия до сварки и в перерывах между циклами сварки, а также перемещения устройств и их элементов, обеспечивающих возбужденней поддержание дугового про­ цесса.

Установки и станки для сварки прямолинейных швов применяются чаще при большой длине шва. Короткие швы, лежащие в разных плоскостях изделия, выполняются, как правило, вручную штучными электродами или с помощью шланговых полуавтоматов.При наложении таких швов вруч­ ную для механизации процесса установки изделия в поло­ жение, удобное для сварки, широко применяют механиче­ ское оборудование. Для сварки коротких швов установки и станки применяются редко, в основном, при сварке изде­ лий, имеющих несколько параллельных коротких швов. Создание установки для автоматической сварки коротких швов, лежащих в различных плоскостях, является весьма сложной задачей.

УСТАНОВКИ И СТАНКИ ДЛЯ СВАРКИ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ стыковых швов

С ПРИЖИМОМ СВАРИВАЕМЫХ КРОМОК

Для сварки прямолинейных швов чаще всего применя­ ют установки с прижимом свариваемых кромок. Они состоят из зажимного устройства (стенда) с встроенной или установ­ ленной под ним флюсовой подушкой или металлической подкладкой и сварочного аппарата самоходного типа, пе­ ремещающегося по направляющим, закрепленным на стенде, или сварочного аппарата подвесного типа, закрепленного на выдвижной штанге колонны, устанавливаемой рядом со стендом.

На рис. 1 приведены типовые схемы, к которым может быть сведено большинство применяющихся в настоящее вре­ мя компоновок отечественных и зарубежных установок этого типа.

9