Сварочное оборудование

Первичная обмотка закреплена неподвижно, а вторичная передвигается по сердечнику, регулируя силу сварочного тока. Трансформатор подключается к сети переменного тока напря­жением 380 В. Переменный ток, протекая через первичную об­мотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток. Магнитный поток, пересе­кая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней переменный ток пониженного напряжения, уровень которого зависит от числа витков вторичной обмотки. Чем меньше витков на вто­ричной обмотке, тем меньше напряжение индуцируемого тока и, наоборот, чем больше витков, тем выше напряжение. Для регулировки силы сварочного тока в схеме предусмотрено до­полнительное индуктивное сопротивление.

Сварочный выпрямитель используется как для ручной дуго­вой сварки, так и для импульсно-дуговой сварки плавящимися электродами в среде защитных газов и представляет собой ис­точник питания, состоящий из трансформатора с регулирую­щим устройством и блока полупроводниковых выпрямителей. Принцип его действия основан на питании сварочной дуги по­стоянным током, протекающим по цепи вторичной обмотки с выпрямленным блоком селеновых или кремниевых выпрями­телей. Сварочные выпрямители изготовляют по трехфазной схеме, преимущества которой заключаются в большом числе пульсаций напряжения, что обеспечивает равномерную на­грузку трехфазной цепи. На практике часто используются и од­нофазные сварочные выпрямители.

Сварочные генераторы представляют собой генераторы посто­янного тока с характеристиками, обеспечивающими устойчивое горение сварочной дуги. Генератор включает в свой состав ста­тор с магнитными полюсами и якорь с обмоткой и коллектора­ми. При вращении якоря в магнитном поле, создаваемом по­люсами статора, в его обмотках возникает переменный ток, ко­торый с помощью коллектора преобразуется в постоянный. Снятие тока с коллектора обеспечивают угольные щетки, через которые ток подводится к выходным зажимам. Сварочные генераторы бывают двух типов. В генераторе первого типа вра­щение якоря обеспечивается электрическим двигателем, рас­положенным с ним на одном валу. Такое устройство называют сварочным преобразователем. В сварочных агрегатах вращаю­щим устройством является двигатель внутреннего сгорания. Достоинство их заключается в возможности выполнения сва­рочных работ без внешнего источника электрического пи­тания.

Сварочные аппараты должны комплектоваться необходи­мыми приспособлениями: электрододержателем, зажимом для присоединения провода к изделию, сварочными проводами необходимой длины, рассчитанными на всю зону обслужива­ния, защитным щитком и диэлектрическим ковриком.

Электрододержатель - приспособление, предназначенное для закрепления электрода и подведения к нему электрическо­го тока. Промышленностью выпускается несколько стандарт­ных видов электрододержателей - винтовые, пластинчатые, вилочные и пружинные. Основные требования, которым дол­жен удовлетворять этот инструмент, - удобство, надежное за­крепление электрода и хороший электрический контакт в мес­те его крепления. Рукоятка инструмента должна изготовляться из негорючего диэлектрического теплоизоляционного мате­риала, токопроводящие части должны быть надежно изолиро­ваны и защищены от случайного прикосновения к ним. Раз­ница температур наружной поверхности рукоятки на участке, который охватывает рука сварщика, и окружающей средой должна быть не больше 40 °С при номинальном режиме рабо­ты. Среди многообразия применяемых электрододержателей наиболее безопасными являются пружинные.

Сварочные щитки выпускают двух типов - ручные и голов­ные. Их изготовляют из негорючих материалов с матовой глад­кой поверхностью черного цвета и снабжают защитными све­тофильтрами, защищающими глаза сварщика от действия инфракрасных и ультрафиолетовых лучей сварочной дуги. Подбор светофильтров осуществляют в зависимости от осо­бенностей зрения сварщика, силы сварочного тока, состава свариваемого металла, вида дуговой сварки и защиты свароч­ной дуги. Современной промышленностью выпускается 13 све­тофильтров, регламентируемых ГОСТ 12.4.035-78, имеющих наружные размеры 52х 102 мм. Светофильтры вставляют в рамку щитка и защищают снаружи обычным стеклом, которое перио­дически меняют, так как оно покрывается каплями металла.

Кабели и сварочные провода должны быть многожильными, рассчитанными на плотность тока до 5 А/мм² при токах до 300 А. Их сплетают из большого числа отожженных медных проволок диаметром 0,18-0,20 мм. Длина сварочного провода определяется исходя из условий сварки, но в любом случае не рекомендуется применять провода длиной более 30 м, так как это обусловливает большое падение напряжения в сварочной цепи. Токоведущие провода надежно присоединяют при помо­щи зажимов к контактной группе источника тока.

Оборудование для сварки сталей в защитной среде может быть двух типов - с плавящимся и неплавящимся электродом.

Источник питания для сварки деталей в защитной среде с плавящимся электродом должен обеспечивать надежное возбу­ждение сварочной дуги и поддерживать ее устойчивое горение, способствовать благоприятному переносу электродного мате­риала с минимальным разбрызгиванием, иметь возможность настройки на необходимый режим. Для дуговой сварки пла­вящимся электродом в защитных газах используют источни­ки питания с жесткими и пологопадающими внешними ха­рактеристиками, такие, как однопостовые преобразовате­ли ПСГ-500-1, ПСУ-300 и ПСУ-500-2, агрегаты АСУМ-400, АСДП-500Г-ЗМ, СДАУ1 и ПЭГП-2Х250, выпрямители ВС-300, ВДГ-301 и др. При большом объеме сварочных работ используют многопостовые выпрямители ВМГ-5000 типа ВДГМ-1602 и ИДГМ-1001/1601.

При сварке вольфрамовым электродом в защитных газах на постоянном токе применяют однопостовые источники пи­тания с падающими внешними характеристиками или многопо­стовые с балластными реостатами типа РБ. Сварку вольфрамо­вым электродом в защитных газах на переменном токе реко­мендуется выполнять с применением установок типа УДАР, УДГ и ИПК. Для питания электрошлаковыхустановок в основном ис­пользуются специальные трансформаторы с нормальным маг­нитным рассеянием. К наиболее универсальным выпрямителям относят аппараты серии ВДУ, так как их электрические схемы обеспечивают плавное дистанционное регулирование выходного тока и напряжения, стабилизацию при изменениях напряжения в сети. Включение выпрямителей в силовую сеть защищено от кратковременных аварийных коротких замыканий автоматиче­ским выключателем.

Сварка в среде углекислого газа производится электрод­ной проволокой марок Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-08ХГ2С, Св-10ХГ2СМА. Стыковые соединения металла толщиной до 2 мм и угловые с катетом шва до 5 мм сваривают преимущест­венно в вертикальном положении сверху вниз. При сварке в потолочном положении расход защитного газа несколько уве­личивается. Источником питания дуги при сварке в среде газо­образного углекислого газа (диоксида углерода) служат свароч­ные преобразователи постоянного тока с жесткой характери­стикой ПСГ-350, ПСГ-500 и др. Для сварки в среде углекислого газа используют полуавтоматы А-537, А-547у, А-547р, А-607, разработанные Институтом электросварки им. Е.О. Патона, ПДПГ-300 (завод «Электрик»), ПГШ-2, ПГШ-3 (ЦНИИТМаш), ПШП-13 (НИАТ), ПГД-2М (МГТУ им. Баумана). Полуавтомат А-547 широко применяется для свар­ки листового металла толщиной до 3 мм во всех пространствен­ных положениях электродной проволокой диаметром 0,8-1,2 мм постоянным током обратной полярности. Для сварки сталей тол­щиной более 3 мм предназначен полуавтомат А-537. Источником питания дуги являются выпрямители ВС-300 или ВДГ-301. Сила сварочного тока должна быть в пределах 60-300 А. Механизм по­дачи электродной проволоки, вмонтированный в чемоданчик, состоит из электродвигателя постоянного тока, роликов и катуш­ки с проволокой. Реостат, включенный в обмотку электродвига­теля, позволяет плавно изменять частоту его вращения и соответ­ственно скорость подачи электродной проволоки от 100 до 340 м/ч. Для автоматической сварки применяют специальные сварочные аппараты АДПГ-500, АСУ-6У или сварочные тракто­ры АДС-1000-2 или ТС-17м, переоборудованные для сварки в среде углекислого газа, например АДС-1000-2У.

Полуавтоматическая установка для сварки в среде газооб­разного диоксида углерода (углекислом газе) состоит из: свароч­ного преобразователя постоянного тока, газоэлектрической горелки, механизма подачи электродной проволоки, аппарат­ного шкафа, баллона с углекислым газом, осушителя, подогре­вателя, редуктора и расходомера. В качестве преобразователей применяют ПС-300 или ПС-500. Целесообразно использовать генераторы с жесткой или возрастающей внешней характери­стикой, а также генераторы с невысоким напряжением холо­стого хода ГСР-6000, ГСР-9000, ГСР-12000 и ГСР-15000. В ап­паратном шкафу размещается электрооборудование, необхо­димое для подвода сварочного тока и тока цепей управления к соответствующей аппаратуре установки. Осушитель газа типа РОК-1, начиненный обезвоженным медным купоросом, слу­жит для предотвращения попадания влаги в сварочный шов и предупреждения образования пористости металла шва. Подо­греватель с электронагревательным элементом предназначен для подогрева углекислого газа во избежание замерзания ре­дуктора при понижении температуры при редуцировании.

Сварку в среде защитных газов неплавящимся электродом можно выполнять на постоянном и переменном токе. Пост для сварки в среде защитных газов неплавящимся электродом на переменном токе включает в свой состав: баллон с газом, редук­тор, ротаметр, горелку, аккумулятор, дроссель, дроссель высо­кочастотный, вольтметр, балластный реостат, амперметры пе­ременного и постоянного тока, осциллятор, сварочный транс­форматор. Пост для сварки на постоянном токе состоит из: сварочного преобразователя, балластного реостата, баллона с газом, редуктора, ресивера, электрогазового клапана, контак­тора, приспособления для защиты обратной стороны шва.

Основой сварочного поста для ручной сварки неплавящим­ся электродом в условиях мастерских служит трансформатор. Хорошо зарекомендовали себя аппараты типа И-120УЗ марок «Разряд-250» и «Разряд-160», которые хорошо переносят транспортированием переноску. Эти конструкции различают­ся типом используемого трансформатора: в установке «Раз­ряд-250» трансформатор состоит из трех ленточных магнитопроводов, а в установке «Разряд-160» - из двух. Поэтому для получения трехфазной дуги используют два стандартных трансформатора, соединяя их в электрическую схему треуголь­ником. При сварке на постоянном токе к свариваемому изде­лию подключают положительную клемму, благодаря чему во время всего процесса сварки соблюдается прямая полярность и создаются лучшие условия для термоэлектронной эмиссии.

Оборудование для газовой сварки и резки. Газовая сварка - один из способов сварки плавлением. Газовую сварку широко применяют при изготовлении тонкостенных конструкций из углеродистой стали, при сварке многих цветных металлов и их сплавов, при ремонтной сварке чугунных изделий, при заварке дефектных мест литья черных и цветных металлов и др.

Сварочное пламя, образующееся при сжигании горючего газа в смеси с кислородом и используемое для нагревания и плавления свариваемых кромок изделия и присадочного мате­риала, кроме того, образует вокруг ванны расплавленного ме­талла газовую зону, которая защищает его от воздействия окру­жающего воздуха.

Сварочные посты газовой сварки должны иметь: ацетиле­новый генератор или баллон с горючим газом; кислородный баллон; редукторы (кислородный и для горючего газа) для по­нижения давления газа, выходящего из баллона и подаваемого в сварочную горелку или на резак; сварочную горелку и резак с набором сменных наконечников (рисунок ниже); шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку или на резак; сварочный стол; приспособления, необходимые для сборки изделий под сварку; комплект инструментов сварщика, очки с защитными стеклами; спецодежду сварщика.

Ацетилено-кислородный резак (а) и сварочное пламя (б)

Кислородный редуктор ДКП-1-65 имеет манометр высокого давления со шкалой 0-25 МПа, манометр низкого давления со шкалой 0-2,5 МПа и предохранительный клапан. Редуктор крепят к баллону накидной гайкой с правой резьбой ³/₄".

Ацетиленовый редуктор ДАП-1-65 также имеет манометр со шкалами соответственно 0-3 МПа и 0-0,6 МПа. Редукторы крепят к баллону с помощью хомута, надеваемого на вентиль баллона.

Сварочные горелки подразделяются на два основных типа - безынжекторные и инжекторные. При сварке в монтажных ус­ловиях наибольшее распространение получили инжекторные горелки, работающие на ацетилене низкого и среднего давле­ния, т.е. давлений, установленных для передвижных ацетиле­новых генераторов.

Для ацетиленокислородной сварки разработаны горелки че­тырех типов: Г1 (микромощности), Г2 (малой мощности), ГЗ (средней мощности) и Г4 (большой мощности). При ручной сварке, наплавке, пайке и подогреве деталей из черных и цветных металлов и их сплавов широко применяются сварочные инжек­торные горелки средней мощности «Звезда», ГС-3, «Москва» и др. В комплект горелки входят ствол и семь сменных наконеч­ников (от № 1 до № 7) для сварки металла толщиной 0,5-30 мм. Горелки малой мощности «Звездочка», ГС-2, «Малютка» и др. служат для сварки тонкостенных изделий (0,2-7 мм) и комплек­туются четырьмя наконечниками (№ 0, № 1, № 2, № 3).

Резаки предназначены для разделительной резки металлов толщиной до 300 мм. Применяют ацетиленокислородные реза­ки инжекторного типа, например резак РР-53, имеющий пять внутренних и два наружных сменных мундштука, что позволя­ет резать металл со скоростью 80-560 мм/мин; керосино-кислородные резаки РК-62 и РК-63, а также резаки, работающие с использованием пропанбутановых смесей, но производительность резки при этом снижается. Резак РК-63 работает при несколько повышенном давлении и расходе кислорода, что по­зволяет вести резку металла толщиной до 300 мм.

При выполнении газосварочных и газорезательных работ с частым переходом от одной операции к другой (от сварки к резке и наоборот) применяют вставные резаки. Их присоеди­няют к стволам сварочных горелок вместо сменных наконеч­ников.