10.3. Область применения, оборудование и техника сварки
Способ используется для сварки тонколистовых конструкций толщиной 3…4 мм. Способ характеризуется высокой стабильностью дуги, так как отсутствует перенос металла через дуговой промежуток. Присадочный материал при необходимости подается в головную часть сварочной ванны. Его количество определяется исходя из типа шва и качества сборки под сварку (наличие зазоров). Широко применяется сварка без присадочной проволоки, но она требует более тщательной сборки.
Аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом применяется для стыковых, угловых и нахлесточных соединений в разных пространственных положениях. Подготовка поверхностей под сварку включает удаление заусенцев, оксидной пленки механической зачисткой или химическим травлением и последующим обезжиривание различными растворителями.
Конструктивные элементы подготовки кромок под сварку выполняются согласно ГОСТ 14771. При малой величине зазора (порядка 0,1-0,5 мм) тонколистовой материал толщиной 0,4…4,0 мм сваривают без отбортовки и разделки кромок. При толщине листов менее 2,0 мм рекомендуется отбортовка кромок. Листы толщиной 4…12 мм сваривают встык с V-образной разделкой кромок при угле раскрытия 50…70°.
При сварке стыковых соединений с разделкой кромок первый шов (корневой) сваривают без присадочной проволоки, затем разделка заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки за необходимое число проходов. Сборка конструкций осуществляется с применением оснастки, обеспечивающей выравнивание кромок, устранение зазоров и прижатие кромок. Допуски при сборке на зазор в стыке и смещение кромок не должны быть более 10 % при толщине свариваемого металла до 1 мм и не более 15 % при большей толщине. Перед началом сварки дугу возбуждают через 3…4 с после подачи аргона в горелку. Возбуждение дуги следует производить с помощью осциллятора. Обратный валик шва формируется на весу или с помощью подкладок. Кратеры швов должны быть полностью заплавлены. Подачу аргона в зону сварки следует прекращать лишь спустя 10…15 с после обрыва дуги. Для предупреждения непроваров в начале и конце шва применяют выводные планки.
При ручной сварке стыковых соединений (до 4 мм) применяют левый способ (углом вперед). Угол между горелкой и изделием составляет 60…70о. При сварке толстого металла применяют правый способ, а угол наклона горелки 90о. Присадочную проволоку располагают под углом < 10° к свариваемому изделию. При сварке больших толщин рекомендуется многопроходный способ заполнения разделки узкими валиками без значительных (на всю ширину разделки) поперечных колебаний.
Полуавтоматическую сварку применяют для стыковых соединений из коррозионно-стойких сталей с короткими швами, особенно в монтажных условиях. В процессе сварки горелка опирается на механически подаваемую присадочную проволоку и перемещается благодаря ее отталкивающему действию. Этот прием обеспечивает равенство скорости сварки и подачи присадочной проволоки.
Автоматическая сварка выполняется как с присадочным материалом, так и без него. Полное проплавление односторонних соединений без разделки кромок возможно только до 5 мм.
В состав оборудования для ручной сварки постоянным током входят источник тока, сварочная горелка, осциллятор, аппаратура управления сварочным циклом и газовой защитой. Для ручной сварки переменным током необходимо также устройство для стабилизации горения дуги и компенсации постоянной составляющей сварочного тока.
В оборудование для автоматической сварки входят сварочная установка, сварочная головка, устройство для перемещения сварочной головки или конструкции, аппаратура управления механизмами автомата. Сварочная головка включает в себя сварочную горелку и механизмы для установочных перемещений горелки. Сварочная головка содержит и другие функциональные узлы. Например, устройство для подачи присадочной проволоки, механизм для установочных перемещений проволоки относительно сварочной ванны, а также механизм для поперечных перемещений горелки в процессе сварки и т. п.
Для хранения и подачи на рабочие места инертных газов используют стальные баллоны вместимостью 40 л (6,2 м3) при давлении 15 Мпа. Баллоны для аргона окрашены в серый цвет с зеленой надписью, для гелия - в коричневый цвет с белой надписью. На баллонах установлены вентили, которые являются запорными приспособлениями при наполнении, хранении и расходовании газов.
Для понижения давления защитного газа до рабочего, при котором газ поступает в сварочную горелку, и поддержания его постоянным независимо от давления его в баллоне применяют специальные редукторы (АР - 10, АР - 40 и АР - 150 для подачи аргона, Г - 70 – гелия). Буквы в обозначении марки редуктора указывают вид газа, а число – максимальный расход газа, л/мин.
Для сварочных постов используют также баллонные кислородные редукторы ДКП-1-65 или двухкамерные кислородные редукторы ДКП-9-65. Эти редукторы не имеют расходомера, а снабжены вторым манометром, показывающим давление на выходе. Питание сварочной горелки в этом случае должно осуществляться через расходомеры газов (например, поплавковыми ротаметрами). Газовые смеси на основе Аг (Аг-Не и др.) можно получить простым способом с помощью редукторов и ротаметров. Используют также специальный постовой смеситель АКУП-1 и многопостовой газовый смеситель УГС-1 для получения двойных или тройных смесей.
В состав оборудования входит электромагнитный газовый клапан в комбинации с реле времени, который включает подачу защитного газа перед сваркой и прекращает с ее задержкой после выключения тока, что особенно важно при сварке активных металлов.
Сварочные горелки делятся на ручные и для автоматической сварки, а по системе охлаждения - с естественным и водяным охлаждением. Для закрепления вольфрамового электрода и токоподвода к нему чаще всего применяются цанговые зажимы.
Горелки для ручной сварки выпускаются на токи до 500 А. При сварочных токах более 150 А и сварке длинных швов нужно применять горелки с водяным охлаждением.
Для возбуждения дуги широкое распространение получил способ пробоя межэлектродного промежутка высоковольтными импульсами высокой частоты с помощью осциллятора.
Осцилляторы применяются для возбуждения дуги и повышения ее устойчивости при переходе тока через ноль (при сварке на переменном токе) и подключаются параллельно или последовательно межэлектродному промежутку.
Промышленность серийно выпускает установку для ручной сварки на постоянном токе типа УПС-301У4. В нее входят: сварочный выпрямитель с тиристорным регулированием сварочного тока, горелки, блок возбуждения дуги, газовая аппаратура, дистанционный регулятор сварочного тока.
Установка УДГ-201УЗ представляет переносной транзисторный регулятор тока, имеет вертикальную («штыковую») внешнюю характеристику, обеспечивает зажигание дуги коротким замыканием на малом токе, работу в режиме сварки пульсирующей дугой.
Она снабжена устройством для плавного нарастания тока при зажигании дуги и плавного снижения его в конце сварки, комплектуется газовой аппаратурой и горелкой без водяного охлаждения.
Для сварки на переменном токе промышленность выпускает установки типов УДГ-301-1 и УДГ-501-1.
Промышленность выпускает большое количество специализированных автоматов. Универсальные автоматы выпускаются в ограниченных количествах.
Типичным универсальным автоматом тракторного типа является АДСВ-6. Автомат комплектуется унифицированной головкой АСГВ-4, снабженной устройствами автоматического регулирования напряжения дуги и слежения за линией стыка с помощью датчика индукционного типа.
В ряде случаев, когда разрабатываются специальные сварочные установки для автоматической сварки, проектируют и специальные горелки.
На рис. 10.3 показан общий вид специальной горелки для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, разработанной в составе сварочного узла трубосварочного стана для производства прямошовных тонкостенных труб. Отличительной особенностью горелки является обеспечение принудительного более интенсивного охлаждения катодного узла и цанги крепления электрода.
Рис. 10.3. Эскиз горелки для автоматической сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертных газов: 1 – неплавящийся вольфрамовый электрод, 2 – медное сопло (при сварке в длительном автоматическом режиме на больших токах сопло должно быть водоохлаждаемым), 3 – цанга, 4 – внутренняя медная водоохлаждаемая рубашка, 5 – переходник, 6 – газовая «линза» - набор мелкоячеистых сеток для создания ламинарного потока инертного газа, 7 – резиновое уплотнение для исключения подсоса воздуха, 8 – шток крепления цанги, 9, 10 – рассекатели газа, 11 – втулка изоляционная, 12 – наружный корпус, 13 – гайка для изменения вылета электрода, 14 – токоподвод, 15 – ручка - винт для закрепления электрода, 16 – штуцер для подачи защитного газа, 17 – штуцеры для подвода и отвода воды, 18 – наружная медная водоохлаждаемая рубашка, 19 - штуцер подачи газа
Лекция № 32