Сварка порошковой проволокой

Сварка порошковой проволокой

 

Оборудование и технология сварки

Оборудование для сварки порошковой проволокой

Большинство сварочных работ, выполняемых порошковой проволокой, производится с помощью полуавтоматов. В качестве источников питания используются сварочные преобразователи и выпрямители.

Источник питания дуги постоянным током должен иметь жесткую или пологопадающую внешнюю характеристику. Допустимое падение напряжения — 3 в на 100 а. В качестве источников питания используются обычно выпрямители ВС-500, ВСЖ-500, ВС-600, ВС-1000-2 и преобразователи ПСГ-500, ПСУ-500, ПСУ-300 и др. Выпрямители хорошо зарекомендовали себя на производстве и являются в настоящее время лучшими источниками питания для полуавтоматической и автоматической сварки порошковой проволокой. Для сварки порошковой проволокой используются специализированные и универсальные шланговые полуавтоматы А-765, Л-1035 М и А-1197. При замене держателей и подающих роликов могут быть также использованы полуавтоматы А-537, ПШ-5, ПШ-54, ПДПГ-500 и др.

Допустимые колебания скорости подачи проволоки при изменении сопротивления в шлангах не должны превышать ±5%.

Более подробно характеристики источников питания и сварочных полуавтоматов рассмотрены ниже.

Источники питания. Селеновый выпрямитель ВС-500 представляет собой преобразователь трехфазного переменного тока напряжением 380 в в постоянный напряжением 20—53 в. Он выпускается в двух исполнениях — со встроенной панелью управления полуавтоматом А-765 либо без нее.

Выпрямитель ВС-500 состоит из трехфазного понижающего трансформатора, блока селеновых выпрямителей, дросселя, обеспечивающего необходимую скорость нарастания тока короткого замыкания, воздушного вентилятора и пускорегулирующей аппаратуры. Принципиальная электросхема выпрямителя приведена на рис. 104. Напряжение холостого хода выпрямителя регулируется ступенчатым изменением числа витков первичной обмотки. Регулирование производится с помощью трех переключателей, расположённых на передней панели выпрямителя. К этой серии относятся также выпрямители типов ВС-300, ВС-1000. Они предназначены для различных способов механизированной электродуговой сварки — под флюсом, в среде защитных газов — аргоне, гелии, в углекислом газе — и могут применяться для сварки порошковой проволокой.

Технические данные выпрямителей приведены в табл. 49, а преобразователей — в табл. 50.

Более подробные сведения о перечисленных выше источниках питания изложены в специальной литературе.

Сварочные аппараты. Наибольшее распространение для сварки самозащитной порошковой проволокой получил специализированный шланговый полуавтомат типа А-765 (рис. 105). Он поставляется комплектно со сварочным преобразователем ПСГ-500 или выпрямителем ВС-500. Технические данные полуавтомата следующие:

Полуавтомат А-765 состоит из трех основных узлов — механизма подачи, держателя со шлангом и тележки с фигуркой.

Механизм подачи приводится в движение асинхронным двигателем АОЛ-12-2 мощностью 0,27 квт . Питание двигателя (36 в) осуществляется от шкафа управления, встроенного в выпрямитель ВС-500. Когда полуавтомат комплектуется преобразователем ПСГ-500, шкаф управления выносится отдельно. На механизме подачи установлены переключатель, осуществляющий реверсирование двигателя, кнопка для включения подачи проволоки при ее заправке в держатель и штепсельный разъем для подсоединения проводов управления. Механизм подачи соединяется со шкафом управления гирляндой проводов с двумя штепсельными разъемами. Включается механизм подачи нажатием кнопки пуск на держателе. Для надежной подачи проволоки по шлангу механизм, подачи полуавтомата оснащен двумя парами подающих роликов. Все четыре ролика ведущие. Скорость подачи изменяется сменными шестернями. Устанавливается она по следующей зависимости:

— число зубьев ведомой шестерни.

При настройке полуавтомата следует особое внимание уделять правильности сборки узла подающих роликов. Подающие ролики изолированы от валиков и корпуса механизма подачи. Узел сборки подающих роликов показан на рис. 106, а нижний ролик — на "рис. 107. Выбор нижних роликов, соответствующих диаметру проволоки, производят по таблице, расположенной на механизме подачи. Проволока подается по специальному направляющему каналу. Сварочный ток подводится по отдельному кабелю. Полуавтомат А-765 комплектуется тремя видами держателей — молотковым (А-792М), пистолетным (А-793М) и облегченны м( А-836Р) (рис. 108).

Молотковый и пистолетный держатели комплектуются направляющими каналами длиной 3,5 и 1,5 м, имеющими внутренний диаметр 4,7 мм, и сварочным проводом, рассчитанным на силу тока до 450 а. Держатель облегченного типа комплектуется направляющим каналом длиной 3,3 м с внутренним диаметром 3,2 мм. Сварочный провод этого держателя рассчитан на ток до 300 а.

Проволоками малого диаметра — 2,0—2,3 мм. Полуавтомат А-765 можно использовать для сварки порошковой проволокой в углекислом газе. В этом случае он комплектуется держателями А-921М (для проволоки диаметром до 2,3 мм) или А-1231 (для проволоки диаметром до 3,5 мм) и набором газовой аппаратуры, включающей подогреватель газа, газовый редуктор, прибор для измерения расхода газа, осушитель газа.

Универсальный полуавтомат А-1035М предназначен для сварки и наплавки самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе. Есть компоновки этого полуавтомата, позволяющие использовать его для сварки под флюсом и в углекислом газе проволокой сплошного сечения.

Ниже приведены технические данные полуавтомата А-1035М

Полуавтомат состоит из следующих основных узлов: механизма подачи электродной проволоки, держателей с набором сменных узлов, тележки, шкафа управления, фигурки для электродной проволоки и газовой аппаратуры.

Устройство этих узлов не имеет существенных конструктивных отличий от устройства узлов полуавтомата А-765. При сварке в углекислом газе на тележке устанавливается отсекатель газа. Шкаф управления расположен непосредственно возле источника питания или устанавливается на нем.

Полуавтомат комплектуется источниками питания — сварочными преобразователями типа ПСГ-500 или ПСУ-500, или выпрямителем ВС-500.

В Институте электросварки им. Е. О. Патона разработана единая унифицированная группа (ПС-5) полуавтоматов А-1197 для сварки и наплавки проволокой сплошного сечения и порошковой проволокой. В зависимости от варианта исполнения полуавтомата сварку или наплавку можно выполнять в углекислом газе, под флюсом или самозащитной порошковой проволокой.

Унификация полуавтоматов в значительной мере упрощает организацию централизованного производства запасных узлов, а также быстроизнашивающихся деталей. Полуавтомат А-1197 имеет такие технические данные:

В каждый полуавтомат независимо от компоновки и способа сварки входят следующие основные узлы: механизм подачи, шкаф управления, сварочные провода и провода цепей управления.

В зависимости от способа сварки полуавтомат комплектуется держателями для сварки в углекислом газе и узлами газовой аппаратуры либо держателем для сварки самозащитной порошковой проволокой.

Полуавтомат может быть укомплектован тележкой и фигуркой для большого объема проволоки (стационарный вариант) или кронштейном и катушкой для малого объема электродной проволоки (переносной вариант).

Все полуавтоматы в основном исполнении комплектуются одним держателем. Комплектация полуавтоматов двумя держателями оговаривается специальным заказом.

Характеристика полуавтоматов группы ПС-5 приведена в табл. 51,

При использовании полуавтоматов ПШ-5, ПШ-54, А-537 и других, имеющих одну пару подающих роликов, для увеличения надежности подачи проволоки по шлангам можно рекомендовать специальную приставку с двумя парами подающих роликов, привод

которых осуществляется с помощью шестеренчатой передачи от ведущего вала подающего механизма.

Иногда для повышения надежности подачи проволоки применяют ролики, выполненные в форме шестеренчатой пары. Конструкция и параметры таких роликов применительно к полуавтомату А-765 приведены в табл. 52.

Для автоматической сварки порошковой проволокой используют с небольшими переделками серийные сварочные тракторы и подвесные головки ТС-17 Р , АБС и др. Переделке подвергаются мундштуки, узел подающих роликов и кассеты. Последние чаще всего заменяют фигурками.

Для сварки порошковой проволокой с принудительным формированием вертикальных швов или наклонных (угол наклона от вертикали не более 45°) применяется аппарат А-1150 (рис. 109). Аппаратом возможна сварка криволинейных швов с радиусом кривизны не менее 2 м.

Для сварки горизонтальных швов па вертикальной плоскости Институтом электросварки им. Е. О. Патона разработан аппарат А-1325.

Для автоматической приварки трубок к трубным решеткам при изготовлении теплообменных аппаратов применяют аппарат А-946 (рис. 110).

Па ряде заводов для защиты органов дыхания сварщика от сварочного аэрозоля и газов успешно применяют сварочные щитки и маски с отдувом потока вредных выделений сжатым воздухом. Опробуются также устройства для отсоса аэрозоля, монтируемые непосредственно на держателях полуавтоматов. Применение указанных приспособлений позволяет резко улучшить условия труда сварщиков и повысить производительность сварки.

 

 

Сварочный полуавтомат – это аппарат для полуавтоматической сварки с механизированной подачей сварочной проволоки. Основные компоненты сварочного полуавтомата представлены на рисунке ниже.

Рисунок. Компоненты сварочного полуавтомата

По назначению сварочные полуавтоматы можно разделить на:

• сварочные полуавтоматы для сварки в защитных газах;

• сварочные полуавтоматы для сварки под флюсом;

• сварочные полуавтоматы для сварки порошковой проволокой;

• универсальные сварочные полуавтоматы.

Сварочные полуавтоматы для сварки в защитных газах обеспечивают подвод газа в зону сварки, снабжены газовым клапаном, останавливающим подачу газа после прекращения процесса сварки.

Сварочные полуавтоматы для сварки под флюсом имеют специальную горелку с воронкой для засыпания флюса. У них более мощный механизм подачи проволоки, поскольку для сварки под флюсом обычно используются проволоки большего диаметра, чем для сварки в защитных газах.

В сварочных полуавтоматах для сварки порошковой проволокой применяется специальная конструкция подающих роликов для предотвращения сплющивания проволоки.

Универсальные сварочные полуавтоматы снабжены дополнительными компонентами (сварочными горелками, роликами и т.д.), позволяющими применять их для различных способов сварки (например, для полуавтоматической, ручной и аргонодуговой сварки).

Механизмы подачи проволоки, используемые в сварочных полуавтоматах

Основные компоненты механизма подачи проволоки – электродвигатель, редуктор и подающие ролики.

Таблица. Классификация механизмов подачи проволоки, применяемых в сварочных полуавтоматах.

По конструктивному исполнению
Стационарные	Установлены неподвижно на специальной консоли или на источнике питания сварочного полуавтомата.
Переносные	Переносятся за ручку.
Передвижные	Установлены на колесах.
По установке относительно сварочной горелки
Толкающего типа	Подающие ролики установлены перед шлангом сварочной горелки и проталкивают проволоку в канал горелки. Обычно применяются в сварочных полуавтоматах для сварки стали.
Тянущего типа	Установлен на сварочной горелке и тянет проволоку через канал горелки. Обычно используются в сварочных полуавтоматах для сварки алюминия. Недостаток – утяжеляют сварочную горелку, которую сварщик держит в руке.
Тянуще-толкающего типа	Обычно применяются при сварке алюминия, когда сварочный полуавтомат удален от места сварки, и шланги имеют значительную протяженность.
В зависимости от способа регулирования скорости подачи сварочной проволоки
Со ступенчатым регулированием	Достаточно мощная подача проволоки осуществляется с помощью сменных шестерен или коробки передач. В качестве привода, как правило, используется асинхронный трехфазовый двигатель. Недостаток – при сварке тонкого металла и в некоторых других случаях достаточно сложно подобрать точный режим сварки.
С плавным регулированием	Обычно используются для подачи проволоки малого диаметра. Как правило, применяется двигатель постоянного тока.

 

 

 

Дуговая сварка порошковыми проволоками 
Сварка под флюсом, особенно полуавтоматическая, затруднена из-за невозможности точного направления электрода в разделку и наблюдения за образованием шва. При сварке в защитных газах надежность защиты может нарушаться из-за сквозняков, забрызгивания газовых сопл и т. п. В этих условиях применение порошковых проволок, сочетающих в себе положительные свойства открытых стальных электродов (защита, легирование и раскисление расплавленного металла), и механизированной сварки проволоками сплошного сечения (высокая производительность) представляет большие производственные преимущества, особенно монтажных условиях. Этому способствует и отсутствие газовой аппаратуры (баллонов, шлангов, газовых редукторов), флюса и флюсовой аппаратуры, усложняющих процесс сварки или повышающих его трудоемкость (засыпка и уборка флюса и др.). 
Возможность наблюдения при полуавтоматической сварке за направлением электрода в разделку, особенно при сварке с его поперечными колебаниями, а также за образованием шва - основные пре-имущества сварки порошковыми проволоками. Изменение состава наполнителя сердечника порошковой проволоки позволяет воздействовать на химический состав шва и технологические характеристики дуги. 
 
Сущность способа. 
 
Конструкция порошковой проволоки определяет некоторые особенности ее расплавления дугой. Сердечник проволоки на 50-70% состоит из неметаллических материалов и поэтому его электросопротивление велико - в сотни раз больше, чем металлической оболочки. Поэтому практически весь сварочный ток проходит через металлическую оболочку, расплавляя ее. Плавление же сердечника, расположенного внутри металлической оболочки, происходит в основном за счет теплоизлуче-ния дуги и теплопередачи от расплавляющегося металла оболочки. Ввиду этого сердечник может выступать из оболочки, касаться ванны жидкого металла или переходить в нее частично в нерасплавленном состоянии. Это увеличивает засорение металла шва неметаллическими включениями. 
 
 
Техника сварки. Обычно порошковые проволоки используют для сварки шланговыми полуавтоматами. Ввиду возможности наблюдения за образованием шва техника сварки стыковых и угловых швов в различных соединениях практически не отличается от техники их сварки в защитных газах плавящимся электродом. Однако образование на поверхности сварочной ванны шлака, затекающего при некоторых условиях в зазор между кромками в передней части сварочной ванны, затрудняет провар корня шва. При многослойной сварке поверхность предыдущих слоев следует тщательно зачищать от шлака. 
Сварка порошковыми проволоками имеет свои недостатки. Малая жесткость трубчатой конструкции порошковой проволоки требует применения подающих механизмов с ограниченным усилием сжатия проволоки в подающих роликах. Выпуск проволоки в основном диаметром 2,6 мм и более, требуя применения для устойчивого горения дуги повышенных сварочных токов, позволяет использовать их для сварки только в нижнем и редко в вертикальном положении. Это объясняется тем, что образующаяся сварочная ванна повышенного объема, покрытая жидкотекучим шлаком, не удерживается в вертикальном и потолочном положениях силой поверхностного натяжения и давлением дуги. 
 
Наличие на поверхности сварочной ванны шлака, замедляя кристаллизацию расплавленного металла, также ухудшает условия образования шва в пространственных положениях, отличных от нижнего. Существенный недостаток порошковых проволок, сдерживающий их широкое промышленное применение, - повышенная вероятность образования в швах пор, вызываемая наличием пустот в проволоке. Кроме того, нерасплавившиеся компоненты сердечника, переходя в сварочную ванну, способствуют появлению газообразных продуктов. Диссоциация мрамора, окисление и восстановление углерода при нагреве и плавлении ферромарганца в сочетании с мрамором и другие процессы также могут привести к образованию в металле сварочной ванны газовой фазы. В результате этого в швах появляются внутренние и поверхностные поры. 
В этих условиях режим сварки (сила тока, напряжение, вылет электрода) оказывает большое влияние на возможность возникновения в швах пор. Повышает вероятность образования пор также влага, попавшая в наполнитель при хранении проволоки, а кроме того, смазка и ржавчина, следы которых имеются на металлической ленте. 
Порошковую проволоку можно использовать и при сварке в углекислом газе. Вероятность образования в швах пористости в этом случае снижается. В зависимости от состава наполнителя для сварки используют постоянный ток прямой или обратной полярности от источников с жесткой или крутопадающей характе-ристикой.