книги / Технология, механизация и автоматизация сварочного производства. Аппараты, оборудование и станки для комплексной механизации

Система регулирования тока построена на базе серийного регулирую­ щего прибора "Протар" Точность наведения электродов на стык электроме­ ханической системой не ниже 0,5 мм. Точность поддержания силы тока в де­ тали не ниже 5% номинального значения.

Система управления аппарата обеспечивает ручное и автоматическое управление циклом сварки и настроечные операции, а также возможность за­ поминания траектории соединения и многократное ее воспроизведете при многопроходной сварке. В качестве манипулятора сварочно-транспортного перемещения использованы модули вертикального и горизонтального пере­ мещений из комплекта узлов аппарата общего назначения, дополненные дат­ чиками положения, которые обеспечивают работу систем запоминания.

4.3. Аппараты для автоматической вибродуговой наплавки

Аппараты для автоматической вибродуговой наплавки (автоматические вибродуговые аппараты) являются основной частью наплавочных вибродуговых установок и служат для подачи к месту наплавки электродной прово­ локи и вибрации конца проволоки с заданной частотой и размахом.

Степень совершенства аппаратов для вибродуговой наплавки в значи­ тельной мере определяется конструкцией их колебательной системы, осо­ бенно видом привода системы, который может быть электромагнитным, электромоторным или пневматическим. Наиболее распространены виброду­ говые аппараты с электромагнитными вибраторами. Они достаточно просты в устройстве, позволяют легко настраивать систему на заданный размах виб­ рации конца электродной проволоки и при включении вибратора в стандарт­ ную сеть переменного тока с частотой 50 Гц обеспечивают синусоидальную форму вибрации с частотой 100 Гц.

При необходимости наплавки деталей с различной частотой вибрации используют вибродуговые аппараты, снабженные колебательными система­ ми с электромоторным приводом. В этом случае вибрация рычага, на кото­ ром закреплен хоботок, осуществляется с помощью вращающегося кулачка, поджатого пружиной к вибрирующему рычагу. Эксцентриситет кулачка оп­ ределяет размах вибрации конца электродной проволоки, а частота вращения кулачка - частоту вибрации. В аппаратах с такими колебательными систе­ мами предусмотрены наборы сменных кулачков и сравнительно простые способы изменения частоты их вращения.

Вибродуговые аппараты могут иметь верхний или боковой подвод электродной проволоки. Боковой подвод электрода применяют преимущест­

венно для наплавки цилиндрических деталей. При этом вращение наплав­ ляемой детали устанавливается таким, чтобы сварочная ванна располагалась над электродом. Жидкий металл ванны будет стремиться стечь вниз, растека­ ясь по ширине ванны, что приведет к образованию маловыпуклых, слегка уширенных валиков. При подтекании жидкого металла под дугу уменьшает­ ся глубина проплавления основного металла, меньше разбавляется наплав­ ленный слой металлом детали, что имеет важное значение при наплавке тон­ ких слоев, особенно проволокой с повышенным содержанием углерода и ле­ гирующих элементов.

Вибродуговой аппарат УХЛ4-ГОСНИТИ (из семейства ГМВК) с заво­ дской маркой ОКС-6569 (рис. 28) предназначен для вибродуговой наплавки металла в углекислом или другом защитном газе проволокой сплошного се­

ками для наплавки внутренних цилиндрических поверхностей с минималь­ ным диаметром при вибродуговой наплавке в струе жидкости 45 мм, в угле­ кислом газе 55 мм. Во всех случаях, отключив вибратор, можно вести на­ плавку без вибрации электрода.

Широкое применение получили вибродуговые аппараты типов ВДГ-3, ВДГ-5 и ВДГ-65. Только верхний подвод электродной проволоки к детали расширил диапазоны максимальных диаметров применяемых электродных проволок и рабочих сил тока аппаратов. В автоматическом вибродуговом ап­

парате ВДГ-3 применен электромагнитный привод вибрации электрода с пи­ танием катушек электромагнита перемершим током частотой 50 Гц от транс­ форматора с рабочим напряжением 36 В. При таких условиях частота коле­ баний электрода составляет 100 Гц. Параметры колебательной системы обес­ печивают ее работу в области резонанса без стуков в магнитопроводе и без существенного изменения размаха вибрации конца электрода. Это в значи­ тельной мере достигается путем демпфирования колебательной системы с помощью гидравлического амортизатора, двух пружин, стабилизирующих колебания якоря и подкладок из эластичной резины толщиной 14 мм, разме­ щенных под пружинами.

Подача электродной проволоки в вибродуговом аппарате ВДГ-3 осу­ ществляется с помощью трехфазного асинхронного электродвигателя типа ПА-22, перемотанного на напряжение 36 В. Мощность электродвигателя со­ ставляет 0,125 кВт при частоте вращения 2800 мин”1 Вращение якоря двига­ теля через червячную и две цилиндрические пары передается на вал одного из элекгродоподающих роликов. Валы роликов связаны шестеренной пере­ дачей, поэтому оба ролика являются ведущими. Это позволяет применять для наплавки мягкую проволоку и проволоку диаметром 3 мм, подача которых затруднена на аппаратах с одним ведущим роликом. Изменение скорости по­ дачи проволоки производится с помощью сменных шестерен. Диапазон из­ менения скорости 54,7-86,4 м/ч.

Способ вибродуговой наплавки в потоке воздуха может выполняться любыми вибродуговыми аппаратами, хоботки которых снабжены соплами для подачи воздуха. Исследования и производственный опыт показали, что поток воздуха можно создавать не только путем его вдувания в зону наплав­ ки, но и посредством отсоса из рабочей зоны. В этом случае не только оказы­ вается благоприятное металлургическое воздействие на расплавленный ме­ талл, но и происходит удаление мелких брызг из рабочей зоны.

Аппараты для автоматической вибродуговой наплавки устанавливают­ ся на станках. Конструкции станков зависят от формы наплавляемых деталей и их изнашивающихся поверхностей. В случае наплавки деталей с цилиндри­ ческими поверхностями конструкции станков обеспечивают крепление дета­ ли и ее вращение вокруг своей оси с линейной скоростью точек поверхности детали, равной скорости наплавки, а также перемещение вибродугового ап­ парата вдоль оси детали со скоростью, соответствующей шагу наплавки. В связи с отсутствием централизованного выпуска станков вибродуговые уста­

новки чаше всего монтируют на базе токарных или токарно-винторезных станков с подачей суппорта до 4 мм/об. В зависимости от диаметра детали и толщины наплавляемого слоя частота вращения шпинделя станка должна со­ ставлять 0,3-20 мин'1 Для получения нужной скорости между двигателем и станком устанавливают редуктор, снижающий частоту вращения шпинделя, причем каждая последующая ступень шпинделя должна отличаться от пре­ дыдущей не более, чем на 20%, а разница между смежными значениями по­ дачи суппорта составляет не более 0,4 мм/об. Вибродуговой аппарат закреп­ ляется на суппорте токарного станка в месте крепления резцедержателя. Для защиты поверхностей направляющих станины служат резиновые фартуки или металлические щитки, прикрывающие направляющие и перемещающие­ ся вместе с суппортом. Желательно, чтобы станок был снабжен системой по­ дачи на деталь охлаждающей жидкости. При монтаже вибродуговой уста­ новки может использоваться станок установки УД209 для дуговой наплавки цилиндрических деталей, разработанной Институтом электросварки им. Е. О. Патона. Вибродуговые установки для наплавки плоских поверхностей состо­ ят из подъемного стола, на котором закрепляется наплавляемая деталь, и расположенных над столом направляющих с перемещающейся по ним спе­ циальной кареткой. Аппарат для наплавки крепится на этой каретке, имею­ щей устройство для регулирования скорости ее перемещения. Процесс виб­ родуговой наплавки осуществляется на постоянном токе. В качестве источ­ ников применяют выпрямители и преобразователи тока, используемые, в ча­ стности, при сварке в среде углекислого газа: выпрямители ВДГ301, ВДГ302, ВДГИ-101 и ВДГИ-301 и преобразователи ПСО-300, ПСО-300-2, ПСО- 300-3, ПСО-ЗООМ, ПСО-315М.

4.4.Аппараты для дуговой механизированной

навтоматической сварки плавящимся электродом

спринудительным формированием шва

Отличительной особенностью аппаратов для дуговой сварки с прину­ дительным формированием шва является наличие формирующих приспособ­ лений, которые удерживают на вертикальной, наклонной, горизонтальной (в том числе горизонтальной на вертикальной) плоскости ванну расплавленного металла до ее затвердевания. Они обычно сваривают металл толщиной менее 20 мм. Сварка с принудительным формированием шва предусматривает вы­ полнение ряда функций (вертикальное перемещение аппарата, прижим пол­ зуна, удержание аппарата на вертикальной плоскости, подача электродной

проволоки и др.), обеспечиваемых комплексом механизмов, составляющих сварочный аппарат. В зависимости от назначения и степени механизации ап­ парат для сварки с принудительным формированием шва может содержать механизмы, способные выполнять все перечисленные функции (автомат) или только некоторые из них (полуавтомат). Аппараты для дуговой сварки с при­ нудительным формированием шва классифицируют по следующим призна­ кам, определяющим их назначение, технологические возможности и конст­ руктивные особенности:

-по положению свариваемых швов в пространстве - вертикальные или наклонные, горизонтальные на вертикальной плоскости, криволинейные с различным и переменным положением в пространстве, в том числе непово­ ротные стыки труб, сферических резервуаров и т. д.;

-по способу перемещения вдоль свариваемых кромок - самоходные (рельсового, безрельсового и комбинированного типов), подвесные;

-по способу принудительного формирования металла шва - со сколь­ зящими ползунами, с неподвижными относительно кромок металлическими

или флюсовыми устройствами; - по способу защиты зоны дуги - под флюсом, в защитных газах, без

внешней защиты (с помощью самозащитных проволок).

Полуавтоматы, в которых все операции, кроме подачи электродной проволоки, выполняются вручную, просты, но работа с ними сравнительно быстро вызывает утомление. Полуавтоматы для дуговой сварки с принуди­ тельным формированием шва не получили широкого распространения по

щем медном водоохлаждаемом ползуне, который удерживает сварочную ванну и формирует нижнюю сторону шва. Применение скользящего ползуна позволяет отказаться от магнитных стендов или других устройств, обеспечи­ вающих поджатое медной или флюсовой подушки с нижней стороны шва. При сварке листы собираются с небольшим зазором.

П р и м е ч а н и е . П и С - соответственно плавное и ступенчатое регулирование.

Трактор состоит из двух частей: собственно трактора и нижней тележ­ ки с формирующим ползуном, находящейся под свариваемыми листами. Обе части связаны между собой тонким стальным ножом, проходящим через за­ зор между свариваемыми кромками, и прижаты друг к другу мощной пружи­ ной (сила до 5000 Н). Ходовые ролики верхней и нижней тележек выполняют при сварке следующие операции: совмещение свариваемых кромок в одну плоскость, поджим и перемещение формирующего ползуна, направление трактора по стыку и перемещение его вдоль свариваемого соединения.

В корпусе трактора размещен механизм сварочного движения, меха­ низм подачи электродной проволоки, мундштук и бункер для флюса. Трактор приводится в движение одним асинхронным двигателем. Скорости подачи и сварки настраиваются ступенчато с помощью спаренной коробки передач с двумя вытяжными шпонками. Бегунки ходового механизма имеют острые

реборды, идущие во время сварки по зазору между свариваемыми кромками. Во избежание поломки ходового механизма при резком увеличении сопро­ тивления его движению трактор снабжен муфтой предельного момента.

При качественной сборке изделий применение трактора очень эффек­ тивно, не требует кантовки (для сварки с другой стороны) крупногабаритных тяжелых свариваемых полотнищ.

Сварочный трактор ТС-44 предназначен для односторонней сварки под флюсом стыковых швов металла толщиной 10-20 мм. Его конструкция ана­ логична конструкции трактора ТС-32, но более жесткая в связи с большей толщиной свариваемых листов. Для совмещения свариваемых кромок преду­ смотрена очень мощная пружина (сила до 8000 Н, которую при необходимо­ сти можно увеличить дополнительным пневмоустройством). Подающий и ходовой механизмы трактора ТС-44 приводятся в движение двигателями по­ стоянного тока с планетарными редукторами, обеспечивающими в широких пределах плавную настройку скоростей подачи и сварки.

Безрельсовый автомат А1150У предназначен для сварки в заводских и монтажных условиях вертикальных и наклонных стыковых швов металла толщиной 8-30 мм с применением порошковой проволоки и защитного угле­ кислого газа. Автомат движется непосредственно по свариваемому изделию и состоит из двух тележек, расположенных по обе стороны свариваемых лис­ тов и прижатых к свариваемым кромкам мощной пружиной, которая создает требуемое сцепление колес тележек с изделием и копирование шва. Точное расположение электрода по середине зазора между кромками обеспечивает клиновидный профиль колес передней и задней тележек. На передней тележ­ ке установлены сварочная головка с передним ползуном, привод ходового механизма, катушка с проволокой и пульт управления, а на задней - устрой­ ство для подвода защитного газа и задний ползун.

Для удобства эксплуатации, особенно в монтажных условиях (когда отсутствуют подъемные средства), автомат собирают из отдельных блоков. В первую очередь устанавливают блок, имеющий переднюю и заднюю тележ­ ки, затем сварочную головку с передним ползуном, который поджимается дополнительной пружиной. Сварка выполняется с колебаниями электрода в направлении толщины свариваемого металла. Рельсовый автомат А1381М предназначен для сварки в монтажных условиях вертикальных и наклонных стыковых швов порошковой проволокой металла толщиной 10-25 мм. Он выполнен из трех монтируемых узлов: ходовой тележки, сварочной головки

и пульта управления. Сборный многозвенный рельсовый путь монтируется вдоль стыка непосредственно на изделии, на предварительно приваренных проушинах и крепится клиньями. Сварка выполняется с формированием шва в один или несколько проходов с колебаниями электрода в разделке в на­ правлении толщины свариваемого металла.

4.5.Аппараты для дуговой сварки неплавящимся электродом

всреде инертных газов

Для сварки в любом пространственном положении применяют также аппараты с неплавящимся электродом с присадкой или без нее. Особенно­ стями сварки неплавящимся электродом являются возможность независимо­ го управления мощностью дуги (отдельно силой тока и длиной, а следова­ тельно, напряжением) и количеством присадочного материала; инертная за­ щита сварочной ванны и, при сварке током обратной полярности или пере­ менным, ее катодная очистка.

При сварке неплавящимся электродом существенны различия физиче­ ских свойств электродов, больше доля мощности, расходуемой в электроде, и необходимо специальное устройство для поджига дуги. При сварке перемен­ ным током для дуги характерны высокие пики напряжения повторного зажи­ гания, особенно при сварке легких металлов и сплавов (алюминия, магния), в моменты, когда изделие является катодом, а также большое различие сред­ них значений напряжения дуги прямой и обратной полярности.

Особенности аппаратуры для сварки неплавящимся электродом связа­ ны с необходимостью иметь горелки для установки и закрепления неплавящегося стержня в нужном положении, для надежного подвода к нему сва­ рочного тока, для осуществления его быстрой замены или возмещения рас­ хода электрода, а также для обеспечения защиты разогретого электрода от воздействия воздуха. Горелка является наиболее важным узлом любого сва­ рочного аппарата. Требования к конструкции сопл и характеру истечения га­ за при сварке неплавящимся электродом такие же, как и при сварке плавя­ щимся электродом, однако отсутствие брызг позволяет широко применять керамические сопла. Для сварки неплавящимся электродом чаще применяют автоматы, например, для сварки неповоротных стыков труб. Наибольшее распространение получили автоматы типов ОДА (ОДА-1 СИ, ОДА-2СИ, ОДА-ЗМ) и ACT (ACT-I и АСТ-П). Автоматы типа ОДА предназначены для сварки без присадки неповоротных стыков труб диаметром 8-76 мм и тол­ щиной стенки до 3,5 мм. Они снабжены механизмом стабилизации дуги. Me-

ханизмы головки размещены на скобе, приводимой в движение от приводно­ го двигателя с помощью раздаточного шестеренчатого механизма. Перенос­ ные головки имеют небольшую массу (до 6 кг), малую установочную длину (до 100 мм) и малый радиус вращающихся частей (до 90 мм), позволяющие широко применять их в условиях монтажа.

Автоматы типа ACT предназначены для сварки неповоротных стыков труб в монтажных (АСТ-Н) и цеховых (ACT-I) условиях. В зависимости от материала изделия они комплектуются источниками постоянного (ACT-IC, ACT-IT для стали и титана) и переменного (ACT-IA) тока. Автоматы позво­ ляют сваривать трубы диаметром до 220 мм и толщиной стенки 20 мм. Они снабжены механизмами подачи присадки, автоматическим регулятором на­ пряжения дуги (АРНД) и поперечных колебаний электрода. Для установки на трубу корпус автомата выполнен разъемным.

Для монтажной сварки неплавящимся электродом трубопроводов атомных электростанций разработан ряд малогабаритных автоматов, напри­ мер, автоматы АДГ201 и АДГ301. Автомат АДГ201 предназначен для сварки труб диаметром 57-160 мм. В его состав входят источник питания - установ­ ка УДГ-201, аппаратура управления и четыре сменные сварочные головки. Головки имеют малую установочную длину (до 90 мм) и малый радиус вра­ щающихся частей (93 мм в головке для сварки труб диаметром до 76 мм и 135 мм в головке для сварки труб диаметром до 160 мм), что позволяет вести сварку в стесненных условиях АЭС.

Автомат АДГ301 - тракторного типа, в котором трактор перемещается по направляющему зубчатому колесу, установленному на трубу. Автомат снабжен кольцами пяти типоразмеров, что позволяет вести сварку труб диа­ метром 219-1020 мм. На тракторе размещены механизмы подачи присадоч­ ной проволоки, колебатель и механизм дистанционного управления присад­ кой. Автомат АДГ301 снабжен специальной аппаратурой управления типа АУК03 на базе микроЭВМ, позволяющей управлять сваркой с пульта управ­ ления, а также вести сварку по программе, записанной перед сваркой, или по одной из программ, имеющихся в постоянном запоминающем устройстве.

Известны специализированные автоматы радиально-консольного типа АРК-3-11АВ и тракторы общего назначения АДСВ-6 (см. табл. 7). В серий­ ном производстве освоен автомат АРК-4, подобный автоматам АРК-3-11АВ консольного типа. На основе подвесной сварочной головки АСГВ-5 (рис. 30) для сварки вольфрамовым электродом в среде защитных газов создан авто­