1 Технико-экономическое обоснование
В настоящий момент на рынке сварочного оборудования пользуются спросом механизмы подачи электродной проволоки, которые используются в составе сварочных полуавтоматов, предназначенных для сварки изделий из углеродистых и легированных сталей в среде активных и инертных газов или их смесей. Параметры механизмов подачи проволоки, имеют относительно небольшие массогабаритные показатели, а также обеспечивают высокую надёжность работы. Поэтому многие предприятия занимаются проектированием и изготовлением данного оборудования.
В данном дипломном проекте ведётся разработка механизма подачи проволоки, с помощью которого обеспечивается стабильная подача сварочной проволоки различных видов (сплошная, порошковая, самозащитная и др.) диаметром 0,6 – 2,0 мм. для оборудования MIG/MAG сварки. Необходимость проектирования данного устройства связана со следующими факторами.
При производстве сварных металлоконструкций, ремонте с целью повышения ресурса работы машин и механизмов, а в последнее время и резке, обоснованный выбор оборудования (полуавтоматов для осуществления дуговых механизированных процессов) является ведущим звеном организации сварочного производства, особенно если ставится задача обеспечения минимальных энерго- и ресурсозатрат. При этом разработчики, конструкторы и производители дугового механизированного оборудования постоянно сталкиваются с необходимостью выбора механизма подачи электродной проволоки.
Существующие механизмы подачи проволоки, отличаются малой функциональностью, что ведёт к невозможности полного регулирования сварочного процесса
Существуют механизмы подачи проволоки, с помощью которых также можно осуществлять стабильную подачу сварочной проволоки, но такое оборудование имеет очень большие габариты, а также отличается относительно высокой стоимостью.
Также существуют механизмы подачи проволоки более узкого профиля, которые не соответствуют условиям данного дипломного проекта
В силу перечисленных выше факторов появляется необходимость в разработке механизма подачи электродной проволоки, который будет отвечать всем требованиям потребителя, обеспечивать стабильную подачу сварочной проволоки различных видов требуемого диаметра, иметь приемлемые массогабаритные показатели, а также относительно невысокую цену.
2 Обзор литературы
Разрабатываемый механизм подачи электродной проволоки на основе широтно-импульсного преобразователя предназначен для полуавтоматической сварки электродной проволокой в среде защитного газа - инертного (аргона) или активного (углекислого) газа (метод MIG/MAG) и использует ШИМ - контроллер для регулировки скорости подачи проволоки. Приведём краткий обзор литературы на тему полуавтоматической сварки и ШИМ - контроллера.
2.1 Сварка в среде защитных газов
Наибольшее распространение получили сварочные полуавтоматы для сварки в среде защитного газа (метод MIG/MAG). По сравнению со сваркой с флюсовой защитой метод MIG/MAG позволяет вести сварку в любом пространственном положении, кроме того, упрощаются операции последующей обработки сварного шва (удаление шлаковой корки и т. д.). Иногда этот метод сварки обозначают GMA (Gas Metal Arc).
Применение термина "полуавтоматическая" не вполне корректно, поскольку речь идет об автоматизации только подачи присадочной проволоки, а сам метод MIG/MAG с успехом применяется при автоматизированной и роботизированной сварке. Словосочетание "в углекислом газе", к которому привыкли многие специалисты, умышленно упущено, так как при этом методе все чаще используются многокомпонентные газовые смеси, в состав которых помимо углекислого газа могут входить аргон, кислород, гелий, азот и другие газы.
В зависимости от свариваемого металла и его толщины в качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности (минус на изделии). При использовании постоянного тока прямой полярности (плюс на изделии) количество расплавляемого электродного металла увеличивается на 25…30 %, но резко снижается стабильность дуги, и повышаются потери металла на разбрызгивание. Применение переменного тока невозможно из-за нестабильного горения дуги.
При сварке плавящимся электродом шов образуется за счет проплавления основного металла и расплавления дополнительного металла − электродной проволоки. Поэтому форма и размеры шва помимо прочего (скорости сварки, пространственного положения электрода и изделия и др.) зависят также от характера расплавления и переноса электродного металла в сварочную ванну. Характер переноса электродного металла определяется в основном материалом электрода, составом защитного газа, плотностью сварочного тока и рядом других факторов (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 - Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа
Одним из основных элементов, обеспечивающих качество и производительность MIG/MAG сварки, является подающий механизм. Существуют два основных типа подающих механизмов — роликовый и планетарный, промышленные образцы которого начинают появляться в последнее время. Конструкции подающих механизмов наиболее распространенного (98% от общего кол-ва подающих механизмов) роликового типа могут существенно различаться, однако всегда содержат два основных элемента — приводной ролик (как правило, с канавкой), который, вращаясь, передает движение электродной проволоке, и ответный ролик (его роль часто выполняет шарикоподшипник), прижимающий проволоку к приводному ролику при помощи пружины (усилие прижатия может регулироваться винтом). Двухроликовый тип подающего механизма рассчитан на протяжку проволоки диаметром от 0,6 до 1,2 мм и приводится в движение от электродвигателя мощностью 25–65 Вт.