Сварочное оборудование - Оборудование для дуговой сварки и наплавки

Оборудование для дуговой сварки и наплавки

1.1. Общие сведения

Самым распространенным  способом сварки и наплавки является дуговая сварка и наплавка. Сварка (наплавка) может выполняться без внешней защиты дуги, под флюсом и в среде защитных газов.

Сварка (наплавка) без внешней защиты дуги и в среде защитных газов может быть ручной, механизированной и автоматической, а сварка под флюсом — механизированной и автоматической. Различаются эти способы лишь степенью механизации отдельных операций.

При ручной сварке (наплавке) подача электрода в зону дуги и передвижение его вдоль свариваемого соединения производятся вручную. В качестве основного оборудования для ручной дуговой сварки применяют рабочие места, инструмент и защитные приспособления. При механизированной сварке (наплавке) механизирована только подача электрода, а перемещение его вдоль линии сварочного соединения и некоторые другие операции выполняются вручную. Наиболее распространенным способом механизированной сварки является сварка тонкой электродной проволокой диаметром 2 мм и менее, которая подается в зону сварки по гибкому шлангу. В качестве основного оборудования при механизированной дуговой сварке (наплавке) применяют шланговые полуавтоматы с различными горелками (держателями), а также специальные типы полуавтоматов, в которых используются дополнительные устройства, например ручные механизмы передвижения дуги, прижимные механизмы в случае сварки электрозаклепками и т. п. Полуавтоматы для дуговой сварки применяются как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

При автоматической дуговой сварке (наплавке) такие процессы, как возбуждение дуги в начале сварки, поддержание дугового процесса, подача сварочных материалов в зону плавления и перемещение дуги вдоль линии сварного соединения путем перемещения сварочного инструмента или изделия, защита дуги и сварочной ванны от воздействия воздуха (по необходимости), колебательные движения электрода (по необходимости), прекращение процесса сварки, заварка кратера в конце шва, и другие выполняются механизмами без непосредственного участия человека по заданной программе. Сварочный аппарат, выполняющий эти функции, является сварочным автоматом [7, 26]. Основным оборудованием для автоматической дуговой сварки (наплавки) являются: сварочные автоматы, станки и установки. Автоматы для дуговой сварки имеют плавящиеся и неплавящиеся электроды как со свободным формированием шва, так и с принудительным.

Эффективность (повышение качества и производительности) технологических процессов сварки в большой мере зависит от технического уровня существующего и вновь создаваемого сварочного (наплавочного) оборудования: сварочных аппаратов, установок и станков (станов).

Определение "аппарат для дуговой сварки и наплавки" объединяет понятия "автомата" и "полуавтомата". Основной частью автомата для дуговой сварки является сварочная головка — устройство, осуществляющее подачу сварочной проволоки и поддержание заданного режима сварки. Подвесная сварочная головка (автомат) закреплена неподвижно, а самоходная перемещается механизмом по направляющим вдоль изделия. Трактор для дуговой сварки — это переносной сварочный автомат с самоходной тележкой, которая перемещает его вдоль свариваемого шва по поверхности изделия или переносному пути.

В состав сварочной установки, станка (стана) входят: сварочный аппарат, источник питания, аппаратура управления и регулирования процесса сварки, механизмы (устройства) для крепления и передвижения в заданном направлении сварочных аппаратов, для установки, крепления, перемещения и изменения ориентации свариваемого изделия, а также вспомогательное оборудование (флюсовые аппараты, скользящие токоподводы и др.). Четкое разграничение в определениях сварочной установки и сварочного станка отсутствует. Станком называют комплекс перечисленного оборудования, основные части которого объединены станиной. Станами обычно называют установки для сварки крупных изделий в массовом производстве (трубосварочные и картосварочные станы).

Механизация и автоматизация отдельных операций технологического процесса может быть частичной или полной. Механизированное производство — способ выполнения технологического процесса (операции) с помощью машин и механизмов, получающих энергию от специального источника. Управление машинами и механизмами, часть вспомогательных операций выполняются вручную. Комплексно-механизированное производство — способ выполнения технологического процесса по всему циклу машинами, механизмами, другим оборудованием. Основные и вспомогательные операции взаимосвязаны и обеспечивают заданный темп, производительность и осуществление в срок всего процесса. Управление частично выполняется вручную. Автоматизированное производство — способ выполнения технологического процесса, при котором основные и вспомогательные процессы, процессы управления и регулирования осуществляются машинами, механизмами автоматически, без участия человека, который только выполняет наладку и наблюдает за ходом процесса.

Комплексно-автоматизированное производство — способ выполнения производственного процесса, при котором все основные и вспомогательные операции, в том числе управление и регулирование осуществляются машинами, механизмами так, что заданная производительность и качество продукции достигаются без участия человека. Человек лишь наблюдает за работой специальных устройств или систем управления. Автоматическая (механизированная) поточная линия — ряд машин (автоматов, полуавтоматов), расположенных по технологическому циклу и соединенных транспортными устройствами. Следует отметить, что термины "автоматическая сварка" и соответственно "сварочный автомат" несколько условны и не отражают того, что сварочный автомат работает без участия человека, как это понимается в машиностроении. В то же время определение "сварочные станки-автоматы" соответствует принятому в машиностроении понятию "станок-автомат", которое обозначает агрегат, работающий по автоматическому циклу.Прогресс, достигнутый в области производства силовой производственной техники, микроэлектроники, новых электротехнических материалов, позволил разработать широкую номенклатуру современного электросварочного оборудования, отличающегося расширенными технологическими возможностями, повышенной надежностью и меньшими массой и размерами. Рост производительности и качества при сварочных работах достигается за счет применения сборочно-сварочных линий, оснащенных автоматами, сварочными роботами, инверторными источниками сварочного тока.

Тип оборудования, при выбранном способе сварки, определяют по силе сварочного тока, которую рассчитывают в зависимости от заданной производительности сварки или наплавки и площади сечения шва. Имеются ряд полуавтоматов на силу тока 160...630 А, ряд автоматов на 500... 1600 А, источники сварочного тока силой 100...2000 А. При определении типа оборудования и правильной его эксплуатации (кроме производительности, качества сварных соединений, металлургических особенностей, необходимости термообработки) следует учитывать ряд критериев, связанных с технологическими и эксплуатационными характеристиками оборудования.

К ним относятся следующие условия:

• связанные с конструкцией свариваемого изделия (протяженностью и пространственным расположением швов, удобством подхода к шву и доступностью соединения для автомата), числом изделий в партии, а следовательно, периодичностью переналадки оборудования, точностью подготовки соединения под сварку, подачей изделия к месту сварки, необходимостью отвода оборудования после сварки, кантовкой или перемещением изделия;
• производственные — цеховые или монтажные условия, необходимость энергоснабжения, газо- и водоснабжения, возможность отвода аэрозолей от места сварки, требования по очистке от брызг как изделия, так и частей оборудования, уборка флюса, предотвращение ослепления окружающего персонала;
• организационные — необходимость обучения сварщиков и наладчиков при переходе на новую технику, создание фонда сменных и запасных частей оборудования, снабжение сварочными материалами и подготовка их для правильной эксплуатации оборудования и др.

В индивидуальном и мелкосерийном производстве предпочтение следует отдавать универсальному оборудованию, а также построенному на модульном принципе. В крупносерийном и массовом производстве применяют специальное сварочное оборудование, входящее в состав поточно-механизированных линий.

1.2. Классификация оборудования

Основным оборудованием для дуговой сварки и наплавки являются источники сварочного тока для ручной сварки штучными электродами, полуавтоматы, автоматы, станки и установки для сварки плавящимся электродом без внешней защиты дуги, под флюсом и в защитных газах, оборудование для импульс- но-дуговой сварки плавящимся электродом в инертных газах, установки для ручной и автоматической сварки вольфрамовым электродом, специальное оборудование для сварки конкретных изделий. Универсальное оборудование имеет различные степень сложности и эксплуатационные возможности: от простых полуавтоматов и источников со ступенчатым регулированием режимов до сложных с микропроцессорным управлением.

Классификация оборудования должна проводиться с учетом многих признаков: назначения — тип изделия и вид сварочного соединения; степени механизации сварочного процесса — ручная, механизированная и автоматическая сварка; способа защиты дуги — открытая дуга, газовая защита, слой флюса; степени специализации — универсальное, специализированное и специальное оборудование; количества электродов — для одно- и многоэлектродной сварки; способа осуществления сварочного движения — движение изделия или подвесного сварочного аппарата; способа формирования металла — свободное и принудительное; типа электродов — плавящийся и не- плавящийся, проволока, пластина, лента; количества одновременно работающих сварочных головок — или других рабочих органов; количества позиций, через которые изделие проходит последовательно в процессе сварки — одно- и многопозиционные и др.

Такое большое число признаков и отсутствие связи между ними определяют сложность построения классификационной системы оборудования для сварки. Выбор наиболее характерных признаков, которые сделали бы систему универсальной и по возможности пригодной для различных видов сварочного оборудования, может служить основой при разработке типажа и индексации оборудования, а также способствовать унификации узлов и деталей. При этом конечной целью использования системы является выбор и оценка технических характеристик различного сварочного оборудования, а также обеспечение развития работ по новым направлениям.С учетом изложенного все признаки могут быть разделены на три основные группы [24, 25|.

1.    Целевые признаки: вид сварного соединения (стыковые, угловые, нахлесточные, тавровые); форма линии шва (прямолинейная, круговая, сложная); свариваемый материал (сталь, медь, алюминий и пр.); тип изделия (сосуды, балки, листовые конструкции и т. д.).

2.    Технологические признаки: характер процесса сварки (непрерывный, импульсный, с колебаниями электрода); тип электрода (плавящийся, неплавящийся) и присадочного материала (проволока, пруток, металлическая крошка и др.); количество электродов и их взаимосвязь; состояние сварочной ванны (свободное или принудительное формирование шва); способ защиты дуги и давление среды, в которой протекает процесс (сварка в защитных газах, под флюсом, без внешней защиты при нормальном или повышенном давлении, а также в вакууме); прочие факторы (например, действие гравитации, невесомость и др.).

3.    Эксплуатационные признаки: степень механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций.

Кроме того, все оборудование в зависимости от назначения может быть универсальным, специализированным и специальным. Характеристика сварочного оборудования будет полной при условии, если учитываются все перечисленные признаки.

Патон Б.Е. "Машиностроение Энциклопедия т.IV-6. Оборудование для сварки”