книги / Технология, механизация и автоматизация сварочного производства. Аппараты, оборудование и станки для комплексной механизации
.pdfСистема 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
|
чения диаметром 1,2-2 мм, а также |
|||||
|
для вибродуговой наплавки откры |
|||||
|
той дугой самозащитной порошко |
|||||
|
вой проволокой диаметром 2-3 мм. |
|||||
|
Опорный |
узел |
5 |
позволяв! |
||
|
менять положение основной части |
|||||
|
аппарата |
по высоте, |
поворачивать |
|||
|
аппарат вокруг горизонтальной оси. |
|||||
|
Благодаря |
использованию различ |
||||
|
ных мундштуков 4 можно вести на |
|||||
|
плавку с боковым или верхним под |
|||||
Рис. 28. Вибродуговой аппарат ОКС-6569: |
водом электродной проволоки к де |
|||||
тали, с различным смещением места |
||||||
/ - электродвигатель; 2 - механизм подачи |
||||||
проволоки; 3 - вибратор; 4 - хоботок для |
подвода проволоки с верхней точки |
|||||
подвода проволоки к детали (мундштук); |
детали. |
|
|
|
|
|
5 - опорный узел; б - механизм подъема |
Аппарат |
снабжен |
мундшту |
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
сравнению |
со |
сварочными |
автомата |
|
ми, поэтому |
ниже рассматриваются |
|
||
только автоматы. Техническая харак |
|
|||
теристика |
автоматов для |
дуговой |
|
|
сварки плавящимся электродом (с од |
|
|||
ной дугой) с принудительным форми |
|
|||
рованием шва приведена в табл. 9. |
|
|||
Сварочный трактор ТС-32 предназна |
|
|||
чен для дуговой сварки в нижнем по |
|
|||
ложении под флюсом стыковых швов |
|
|||
металла толщиной 3-12 мм (рис. 29). |
Рис. 29. Трактор ТС-32 |
|||
Односторонняя сварка с полным |
||||
проваром осуществляется на скользя |
для дуговой сварки |
|||
|
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.
|
|
|
|
|
|
Таблица 9 |
|
|
|
|
Техническая характеристика автоматов_____________ |
||||
|
|
|
Тракторы для сварки |
Автоматы для сварки |
|||
Наименование |
вертикальных и наклонных |
||||||
в нижнем положении |
|||||||
|
|
|
стыковых швов |
||||
|
|
|
|
|
|||
Номинальная сила |
ТС-32 |
ТС-44 |
А1150У |
А1381М |
|||
1000 |
1600 |
500 |
450 |
||||
сварочного тока при |
|
|
при ПВ 60 % |
при ПВ 60 % |
|||
ПВ100 %, А |
|
|
|
|
|
||
Исполнение |
|
- |
- |
Безрельсовый |
Рельсовый |
||
Защита зоны сварки |
Флюсовая |
Флюсовая |
Газовая |
Газовая |
|||
Толщина |
свариваемого |
|
|
10-25 |
|||
металла, мм |
|
3-12 |
10-20 |
8 -3 0 |
|||
Электродная проволока. |
|
|
|
||||
диаметр, мм |
|
2-5 |
3-6 |
2,5-3,5 |
2,6 -3 |
||
скорость подачи, м/ч |
137-284 |
60-360 |
180-220 |
150-300 |
|||
Способ |
регулирования |
|
|
|
|||
скоростей |
подачи |
и |
|
|
|
||
сварки |
|
|
С |
П |
П |
П |
|
Скорость сварки, м/ч |
24-50 |
8-45 |
3-10 |
4-12 |
|||
Источник питания |
ТДФ-1001 |
ВДУ-1601 |
ВДУ-504 |
ПСГ-500 |
|||
Габаритные |
размеры |
|
|
|
|||
автомата, мм |
|
805x495x440 |
940x610x390 |
470x280x875 |
800x445x440 |
||
Масса автомата, кг |
45 |
115 |
31,5 |
42,5 |
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
мат АДСВ-7. Диапазон регулирования скорости сварки (перемещения тележ ки) автомата 0,0014-0,02 м/с. В состав головки АСГВ-5 входит программи руемая система управления процессом сварки.
Рис. 30. Подвесная сварочная головка АСГВ-5: 1 - горелка; 2 - механизм кре пления горелки; 3, 9 - механизмы вер тикального и поперечного перемещения; 4 , 7 - приводы; 5 , 8 - блоки тахогенератора; 6 - катушка; 10 - кронштейн кре
пления головки; 11 - редуктор подачи проволоки; 12 - устройство для крепле ния индуктивного датчика; 13 - датчик
Техническая характеристика головки АСГВ-5:
Номинальная сила сварочного тока при ПВ60%,
А ......................................................................... |
315 |
Номинальное напряжение трехфазной сети час
тотой 50 Гц, В .......................................... |
380±10% |
|
Диаметр вольфрамового электрода, мм |
1-5 |
|
Диаметр присадочной проволоки, мм |
0,8-2 |
|
Диапазон регулирования скорости подачи при |
||
садочной проволоки, м/с................ |
0,0022-0,030 |
|
Установочные перемещения горелки, мм: |
|
|
поперек стыка.................................................... |
|
100 |
по вертикали к стыку......................................... |
|
100 |
Скорость перемещения горелки, м/с: |
|
|
поперек стыка...................................... |
0,001±20% |
|
по вертикали......................................... |
0,005±20% |
|
Угол наклона горелки в плоскости сварки, |
|
|
град.................................................................... |
|
± 90 |
Максимальная погрешность при слежении, мм:
за свариваемым стыком................................ . |
±0,3 |
за установленной величиной дугового..проме
жутка................................................................. |
±0,2 |
Максимальная мощность, кВт |
19,6 |
Габаритные размеры, мм.......... |
290x385x675 |
Масса, кг |
26,5 |
4.6. Механическое сварочное оборудование
Как уже отмечалось, механизация и автоматизация отдельных свароч ных операций не решает в полной мере проблемы существенного повышения эффективности сварочного производства, так как собственно сварочные опе рации, как правило, не превышают 15-20% общей трудоемкости производст ва сварных конструкций. Решающее значение для снижения трудоемкости изготовления сварных конструкций имеет наличие механического сварочно го оборудования, включаемого в общий технологический процесс изготовле-