Введение
Целью данной курсовой работы является проведение информационного поиска с составлением отчета и презентации по теме «Российское и зарубежное оборудование для сварки вращающейся дугой».
Сварка вращающейся дугой получила широкое применение для сварки кольцевых стыков труб.
Сварка вращающейся дугой — сварка давлением с нагревом торцов деталей, имеющих замкнутый контур, до температуры оплавления тонкого слоя металла на поверхности кромок электрической дугой и последующим осевым сжатием. Дуга обычно возбуждается между торцами деталей и перемещается по их контуру, взаимодействуя с магнитным полем, создаваемым катушками, охватывающими эти детали. Вращающуюся дугу можно возбудить также между изделием и вспомогательным электродом.
Основной особенностью нагрева при сварке дугой, управляемой магнитным полем, является то, что скорость движения дуги значительно превышает скорость плавления металла, т. е. скорость сварки. [1]
2. Технология сварки дугой в магнитном поле
Сущность и техника сварки дугой, вращающейся в магнитном поле. Интересно применение дуги при перемещении ее специально создаваемым внешним магнитным полем. На рис. 1 а показана схема сварки кольцевых стыков труб. Дуга вращается по внутренней поверхности кольцевого медного охлаждаемого водой электрода и по внешней поверхности свариваемых кромок труб. Взаимодействие магнитного поля дуги, создаваемого радиально направленным током и аксиально направленным магнитным полем в зазоре между трубами и электродом, создаваемым внешним электромагнитом, вызывает перемещение дуги. После необходимого разогрева кромок труб происходит их осадка вдоль оси труб. Трубы с толщиной стенки до 1,5 мм собирают без зазора и сваривают без осадки.
Рисунок 1. Сварка дугой, вращающейся в магнитном поле, [1]: а - дуга, горящая между неплавящимся электродом и поверхностью трубы; б - дуга, горящая между кромками свариваемых труб; в - дуга, горящая между вольфрамовым электродом и поверхностью изделия: 1 - трубы; 2 - катушка или катушки электромагнитов; 3 - дуга; 4 - электрод; 5 - трубная доска
При сварке по схеме, представленной на рис. 1 б, трубы собирают с определенным зазором. Дуга возбуждается в зазоре между кромками; направление тока дуги совпадает с осью труб. Катушки создают внешние магнитные потоки, направленные встречно, что приводит к созданию в зазоре между трубами радиальной составляющей магнитного поля. Взаимодействие радиальной составляющей с магнитным полем дуги приводит к перемещению дуги по кромкам труб. После их оплавления производят осадку труб вдоль их оси. Трубы к трубной решетке (рис. 1, в) также приваривают дугой, перемещаемой под влиянием совместного взаимодействия продольного магнитного поля и магнитного поля дуги. Анодное пятно дуги находится на вольфрамовом электроде. Скорость перемещения дуги по кромке трубы достигает нескольких метров в секунду, и зрительно создается впечатление горения одной конусной дуги. В рассмотренных случаях перемещения дуги в магнитном поле ее скорость зависит от величины сварочного тока, напряженности внешнего магнитного поля, металла изделия и ряда других условий сварки. Используя бегущее магнитное поле, такое же как в статорах электродвигателей переменного тока, можно управлять скоростью вращения дуги.
Эффект перемещения дуги в поперечном магнитном поле используется для ее вращения на конической или цилиндрической поверхности.
Вращающаяся «конусная» дуга применима для сварки кольцевых швов малого диаметра (рис. 2). По оси труб располагается неплавящийся электрод. С помощью соленоида создается магнитное поле, параллельное оси электрода. При горении дуги «электрод - кромка» столб ее оказывается направленным поперек поля H, что и вызывает вращение дуги. Частота вращения n пропорциональна напряженности поля и току дуги и практически достигает обычно нескольких тысяч оборотов в минуту. Сварка изделия происходит за несколько секунд, что соответствует 100...1000 оборотам дуги. Использование вращающейся дуги весьма упрощает аппаратуру.
Рисунок. 2. Схема сварки вращающейся «конусной» дугой,[2]
Применяют также не стержневой, а фигурный неплавящийся электрод, соответствующий по форме конфигурации свариваемой кромки. Сдвиг электрода относительно кромок изделия должен обеспечить взаимодействие столба дуги с поперечным магнитным полем. Фигурным медным электродом удается сваривать детали произвольной формы, что весьма перспективно при массовом производстве таких изделий, как конденсаторы, герметизированные изделия автоматики и т.д.
Способ сварки кольцевых швов труб вращающейся «бегущей» дугой заключается в том, что на концы труб надеваются две катушки, включенные встречно (рис. 3). Благодаря этому в зазоре между трубами создается радиальное магнитное поле H.
Рисунок 3. Стыковая сварка труб вращающейся «бегущей» дугой, [2]
Если между торцами труб зажечь дугу, то на нее будет действовать тангенциальная сила. Движение бегущей дуги вначале ограничивается той скоростью, с которой может перемещаться по поверхности холодной трубы катодное пятно. По мере разогрева торцов скорость движения υсв возрастает, достигая весьма больших значений. После выключения дуги осуществляется осадка.