594704

газа в камере уменьшается. Автоматическое поддержание рабочего давления в редукторе постоянным происходит таким образом. С уменьшением расхода газов в баллоне давление его в камере низкого давления будет возрастать и он с большей силой будет давить на мембрану, которая отойдет вниз и сожмет пружину. При этом пружина прикроет клапан и будет держать его в таком положении до тех пор, пока давление в камере не станет вновь равным первоначальному. Наоборот, с увеличением расхода газа его давление в камере низкого давления уменьшается, мембрана под действием пружины перемещается вверх и открывает клапан. Таким образом, автоматически регулируется подача газа из камеры высокого давления в камеру низкого давления и тем самым поддерживается постоянным рабочее давление. При случайном давлении свыше допустимого в камере низкого давления откроется предохранительный клапан и сжатый газ выйдет в атмосферу.

При сварке в аргоне применяют редукторы АР-10, АР-40 или АР-150. При сварке в углекислом газе или в его смесях используют редукторы обратного действия, одновременно являющиеся расходомерами (У-30 и ДЗД-1-59М). Возможно применение также обычных кислородных редукторов, например РК-53, РКД-8-61 и др.

Подогреватель (рис 10.5) предназначен для подогрева углекислого газа, поступающего из баллона в редуктор, с целью предотвращения замерзания редуктора.

Рис. 10.5. Подогреватель углекислого газа

При большом расходе углекислого газа (вследствие поглощения теплоты при испарении жидкого углекислого газа) температура газа понижается, что может привести к замерзанию имеющейся в нем влаги и закупорке каналов редуктора. Подогреватель используют только при сварке в углекислом газе. Он состоит из корпуса 1, трубки-змеевика

131

3, по которой проходит углекислый газ, кожуха 2, теплоизоляции 4

инагревательного элемента 5 из хромоникелевой проволоки, расположенного внутри змеевика. Подогреватель крепят к баллону накидной гайкой 6. Питание его осуществляется постоянным током напряжением 20 В или переменным током напряжением 36 В. Провода от шкафа управления присоединяют к зажимам 7.

Осушитель, применяемый при использовании влажного углекислого газа для поглощения из него влаги, может быть высокого и низкого давления. Осушитель высокого давления устанавливают перед понижающим редуктором. Он имеет малые размеры и требует частой замены влагопоглотителя, что неудобно в работе. Осушитель низкого давления (рис. 10.6), имеющий значительные размеры, устанавливают после понижающего редуктора. Он не требует частой замены влагопоглотителя. Осушители низкого давления целесообразно применять главным образом при централизованной газовой разводке. В качестве влагопоглотителя используют силикагель или алюмогликоль, реже – медный купорос

ихлористый кальций. Силикагель и медный купорос, насыщенный влагой, поддаются восстановлению путем прокаливания при 250–300 °С.

Рис. 10.6. Осушитель углекислого газа: 1 – камера; 2 – решетка;

3 – влагопоглотитель

Расходомеры предназначены для измерения расхода защитного газа. Они могут быть поплавкового и дроссельного типов. Расходомер поплавкового типа – ротаметр (рис. 10.7, а) – состоит из стеклянной трубки 1 с коническим отверстием. Трубка располагается вертикально, широким концом отверстия вверх. Внутри трубки находится легкий поплавок 2, который может свободно в ней перемещаться. При прохождении снизу вверх газ будет поднимать поплавок до тех пор, пока зазор между ним и стеклянной трубкой не достигнет величины, при которой напор струи газа уравновешивает массу поплавка. Чем больше расход газа и его плотность, тем выше поднимается поплавок. Ротаметр снабжен

132

шкалой 3, тарированной по расходу воздуха. Для пересчета на расход защитного газа пользуются графиками. Общий вид ротаметра РС-3 показан на рисунке 10.7, б.

а	б
	Рис. 10.7. Расходомеры газа

Расходомер дроссельного типа построен на принципе измерения перепада давления на участках до и после дросселирующей диафрагмы, который зависит от расхода газа и замеряется манометрами. О примерном расходе защитного газа можно судить также по показанию манометра низкого давления газового редуктора. Для этого на выходе редуктора устанавливают дроссельную шайбу (дюзу) с небольшим калиброванным отверстием. Скорость истечения газа через его отверстие, а следовательно, и расход газа будут пропорциональны давлению газа в рабочей камере. Этот принцип использован в редукторе У-30, где манометр показывает непосредственно расход газа, а не давление в рабочей камере. С этой целью редуктор снабжен двумя дюзами с калиброванными отверстиями разных диаметров. Поворотом корпуса клапана предельного давления против соответствующей дюзы устанавливают канал, каждому положению которого соответствует деление шкалы на манометре.

Смесители предназначены для получения смесей газов СО2+О2 и С0О2+Аr+О2. Постовой смеситель УКП-1-71 для получения смеси газов СО2+О2, отбираемых из баллонов, и автоматического поддержания

133

постоянным заданного состава и расхода газовой смеси состоит из регулятора давления с редуктором ДКП-1-65 и узла смешения газов. Изменяют состав смеси заменой дюз. Рамповый смеситель УКР-1-72 позволяет получить смесь СО2+О2 при отборе кислорода от рампы баллонов, а углекислого газа – от изотермической емкости, предназначенной для сжиженного переохлажденного диоксида углерода. Смеситель обеспечивает питание газом 10–50 сварочных постов.

Газовый клапан, используемый для экономии защитного газа, следует устанавливать по возможности ближе к сварочной горелке, иногда его встраивают в ее ручку. Наибольшее распространение получили электромагнитные газовые клапаны. Газовый клапан следует включать так, чтобы была обеспечена предварительная (до зажигания дуги) подача газа, и выключать после обрыва дуги и полного затвердевания кратера шва.

Перепускную рампу применяют для подачи в сварочный цех защитного газа при значительном его расходе. Она состоит из двух групп поочередно подключаемых баллонов, коллектора с газовой аппаратурой и трубопровода, по которому защитный газ подается к сварочным постам. Трубопроводы для подачи углекислого газа и его смесей окрашивают в черный цвет.

10.4. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРОДНОЙ ПРОВОЛОКИ ПРИ СВАРКЕ ПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ

Как было определено ранее, одним из перспективных направлений реализации управляемого переноса и снижения разбрызгивания является импульсная подача сварочной проволоки в зону сварки.

Для реализации этого процесса необходимо специальное устройство – механизм импульсной подачи сварочной проволоки, которое осуществляет процесс подачи, а также управление параметрами импульса.

Существующие механизмы импульсной подачи сварочной проволоки можно разделить по ряду признаков определяющих их характерные особенности.

Одним из важных признаков механизмов подачи как постоянной, так и импульсной является способ подачи проволоки. Согласно этому признаку механизмы можно разделить:

механизмы толкающего типа (подающее устройство располагается перед направляющим каналом, его работа заключается в проталкивании проволоки через сварочный шланг в зону сварки);

134

механизмы тянущего типа (подающее устройство находится после направляющего канала, механизм работает на вытягивание проволоки из сварочного шланга).

Применимость механизмов подачи в системах тянущего типа особенно актуальна в условиях роста монтажных работ, когда габариты подающего устройства имеют решающее значение. Поэтому разработка малогабаритных подающих механизмов дает возможность создания мобильных сварочных постов.

Для механизмов импульсной подачи сварочной проволоки особенно важна возможность использования их в системах тянущего типа, т.к. это определяет не только портативность системы, но и, что более важно, более точную передачу формы импульса. Это объясняется тем, что перемещение проволоки через шланг полуавтомата чувствительно к форме и размеру изгиба шланга. Перемещение проволоки в импульсном режиме через сопротивление шланга в любом случае сопровождается демпфированием переднего и заднего фронтов импульса, но если учесть, что положение шланга может меняться в ходе каких-либо манипуляций сварщика, то будет меняться и форма импульса и соответственно условия воздействия на процесс сварки.

Другим классификационным признаком может являться вид применяемого привода подачи сварочной проволоки. В соответствии с данным признаком можно выделить два основных направления развития механизмов импульсной подачи сварочной проволоки:

1.Механизмы с приводом от электродвигателя (постоянного или переменного тока, шаговые электродвигатели).

2.Механизмы с приводом подачи от электромагнитов.

Приоритет механизмов той либо другой группы довольно сложно, так как те и другие обладают отличительными положительными и отрицательными чертами. С одной стороны, электромагнитные механизмы более сложны в изготовлении, требуют дополнительного оборудования для управления работой электромагнитов и более чувствительны к условиям электромагнитных возмущений, но с другой стороны – наличие обратных связей позволяет более точно адаптировать систему. В механизмах же с приводом от электродвигателя довольно сложна реализация обратных связей вследствие их большой инерционности. Но с другой стороны, механизмы с приводом от электродвигателя более просты в изготовлении, не требуют никакого дополнительного оборудования и в большинстве случаев могут работать в комплекте со штатными источниками питания. Кроме того, использование в некоторых случаях малогабаритных двигателей постоянного тока позволяет использовать подобные устройства в системах тя-

135

нущего типа, что как было отмечено ранее предоставляет свои положительные результаты.

Еще одним классификационным признаком может послужить способ воздействия рабочего органа (кулачка, ролика, шестерни, мальтийского креста и т.д.) на сварочную проволоку. Данный способ по нашему мнению позволяет разграничить механизмы импульсной подачи по принципу действия.

К отдельной группе импульсных подающих механизмов можно отнести устройства, разработанные кафедрой сварочного производства Юргинского технологического института Томского политехнического университета, которые преобразуют постоянную подачу проволоки, осуществляемую стандартным подающим механизмом (полуавтоматом) в импульсную. Это осуществляется с помощью установки электромагнитного механизма в сварочном держателе, который производит принудительную остановку движения проволоки с частотой, обеспечивающей образование капли оптимального размера. Шаг подачи и скорость импульса зависят от скорости подачи проволоки серийным подающим механизмом и энергии, которую накопит сварочная проволока в направляющем канале во время ее торможения в конце шланга. Как показывают экспериментальные исследования, при применении данных механизмов потери металла на угар и разбрызгивание составляют для проволоки диаметром 1,2 мм – 3,74 % (IСВ=200 А), для проволоки диаметром 1,6 мм – 2,4 % (IСВ= 240 А).

Существует множество подходов к созданию подобных устройств, которые можно классифицировать по способу взаимодействия с проволокой:

механизмы с подвижным захватом; механизмы с непостоянным взаимодействием проволоки и рабочего звена механизма;

механизмы с поперечным движением рабочего звена, относительно направления подачи (отклоняющего типа).

На рисунке 10.8 представлена схема классификации механизмов по предлагаемому признаку.

Рассмотрим устройство и принцип действия некоторых из этих механизмов.

10.4.1. МЕХАНИЗМЫ С ПОДВИЖНЫМ ЗАХВАТОМ

На рисунке 10.9 представлен механизм импульсной подачи сварочной проволоки с электродвигателем и регулятором на основе квазиволнового преобразователя.

136

Рис. 10.8. Классификация механизмов импульсной подачи по способу взаимодействия проволоки и рабочего органа

Рис. 10.9. Механизм импульсной подачи с наружным зацеплением:

1 – вал электродвигателя; 2,3 – диск; 4 – пружина; 5 – регулятор; 6 – ролик

Данный механизм действует следующим образом: при включении электродвигателя вал 1 начинает вращаться. Так как диск 2 зафиксирован относительно собственной оси, то он перекатывается по поверхности взаимодействия с диском 3. При наличии угла наклона α и эксцентриситета е, а также благодаря фрикционным свойствам поверхности

137

взаимодействия и усилию пружины 4 диск 3 получает вращение. Амплитуда импульсов зависит от отклонения регулятора 5 от среднего положения. При взаимодействии ролика 6 с регулятором 5 происходит периодическое колебание диска 3 относительно собственной оси, что вызывает его импульсное вращение вместе с подающим роликом, а, следовательно, и импульсное движение проволоки.

Более сложный, но более надежный механизм, работающий по этому принципу, имеет внутреннее зубчатое зацепление дисков. Вариант конструкции таких механизмов представлен на рисунке 10.10.

Рис. 10.10. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки с внутренним зацеплением: 1 – сателлит; 2 – эксцентриковая втулка; 3 – шестерня; 4 – рычаг; 5 – опорный подшипник; 6 – подшипник;7 – подающий ролик;

8 – прижимной ролик

Механизм работает следующим образом: при вращении вала электродвигателя сателлит 1 на эксцентриковой втулке 2 проворачивается и обкатывается внутри центральной шестерни 3. При этом сателлит 1 через рычаг 4 и опорный подшипник 5 взаимодействует с опорным элементом, который заставляет дополнительно вращаться сателлит в подшипнике 6. Совершая сложное вращательное движение, сателлит 1 входит в зацепление с центральной шестерней 3, производящей периодическое вращение. Оно передается подающему ролику 7, который совместно с прижимным роликом 8 обеспечивает импульсное перемещение сварочной проволоки.

Описанные выше механизмы по своей сути несколько напоминают механизмы с волновой передачей. Поэтому они получили название – механизмы с квазиволновым преобразователем.

Продолжением идеи реализации подобного рода устройств являются механизмы с эксцентриковым валом в вариантах с одним и двумя

138

подвижными захватами, представленные на рисунках 10.11 и 10.12 соответственно.

Первый из этих механизмов представляет собой устройство с подшипником 1, установленным эксцентрично на валу электродвигателя 2. При этом наружная обойма шарнирно связана с подвижным односторонним захватом 3 (стопорный захват не показан). Система представляет собой кривошип, образованный отрезком между центрами подшипника и эксцентрикового вала, а также шатун в виде отрезка между двумя шарнирами и ползуном, образованным односторонним захватом с движимой им проволокой (на рис. 10.11 не показана).

Рис. 10.11. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки с одним подвижным захватом: 1 – подшипник; 2 – электродвигатель; 3 – захват

Рис. 10.12. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки с двумя подвижными захватами: 1, 2 – захват

При конструировании механизмов импульсной подачи зачастую используют конструкцию с двумя движущимися навстречу друг другу захватами 1 и 2. Такой алгоритм работы механизма решает задачу его уравновешивания посредством двух симметричных систем подачи.

К недостаткам подобных устройств можно отнести довольно сложную в изготовлении конструкцию: появление насечки на проволоке, что

139

увеличивает сопротивление канала проталкиванию проволоки и, как следствие, необходимость более высоких усилий проталкивания, а также снижение долговечности самого направляющего канала. Большие габариты устройства не позволяют использовать данный механизм в системах тянущего типа.

Другим конструктивным решением являются безредукторные механизмы, имеющие привод от электродвигателя.

В НИКИМТе разработан способ импульсной подачи сварочной проволоки и изготовлен для его реализации ряд механизмов механического типа. В качестве двигателя в них применены малогабаритные электродвигатели постоянного тока ДПР-52, Д-15 и др.

На рисунке 10.13 представлен механизм импульсной подачи сварочной проволоки диаметром 1,2…2,0 мм со скоростью 10–400 м/ч.

Рис. 10.13. Механизм импульсной подачи сварочной проволоки МИП 53.24.01:

1 – электродвигатель; 2 – эксцентрик; 3 – подшипник; захват; 5 – втулка; 6 – пружина; 7 – захват

Работа механизма осуществляется следующим образом: на валу электродвигателя 1 установлен эксцентрик 2, на цапфе которого установлен шарикоподшипник 3. В точке К шарикоподшипник соприкасается с рабочим захватом 7, на который с обратной стороны действует пружина 6, установленная на втулке 5 для предварительного поджатия кромок отверстия шайбы к проволоке. Захват 4 является пассивным и служит для удержания проволоки на месте при перемещении рабочего захвата в исходное положение. Усилие подачи, развиваемое захватом (типа шайбы), в зависимости от мощности электродвигателя может составлять 50–100 Н.

140