Области применения оборудования для дуговой сварки

Основу оборудования для дуговой сварки составляют источники сварочного тока для ручной сварки штучными электродами, полуавтоматы и автоматы для сварки плавящимся электродом под флюсом и в защитных газах, оборудование для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в инертных газах, установки для сварки неплавящимся электродом, специальное оборудование для  сварки  конкретных  изделий.

При выбранном способе дуговой сварки тип оборудования определяют по основному параметру — сварочному току, который рассчитывают в зависимости от заданной производительности сварки или наплавки и площади сечения шва.

Для определения типа оборудования и правильной его эксплуатации, наряду с главными требованиями выбранного способа сварки — производительностью, качеством сварных соединений, металлургическими особенностями, необходимостью термообработки, следует учитывать ряд критериев, связанных с технологическими и эксплуатационными характеристиками оборудования. К ним относятся:

Условия, связанные с конструкцией свариваемого изделия — протяженность и пространственное расположение швов, удобство подхода к шву и доступность соединения для автомата, число изделий в партии и связанная с этим периодичность переналадки оборудования, точность подготовки соединения под сварку, подача изделия к месту сварки, необходимость отвода оборудования после сварки, связанная  с кантовкой или  перемещением изделия.

Условия производства — 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 условия — 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 т. д.

В индивидуальном и мелкосерийном производстве предпочтение отдают универсальному оборудованию, а также оборудованию, которое построено на модульном принципе и может быть использовано для различных технологических процессов. В крупносерийном и массовом производстве применяют специальное сварочное оборудование, входящее в состав поточно-механизированных линий.

При выборе оборудования ориентируются на традиции, сложившиеся в сварочном производстве по применению основных   групп  оборудования  для  дуговой  сварки.

Оборудование для сварки штучными электродами остается наиболее распространенной группой оборудования, включающей в себя трансформаторы, преобразователи, агрегаты и выпрямители. Выпускается ряд источников сварочного тока, обеспечивающих сварку всеми типами штучных электродов разнообразных видов соединений сталей на токах до 500 А. Благодаря технологической гибкости ручной сварки штучными электродами, возможности сварки в различных пространственных положениях и простоте организации работ эти источники широко применяются в промышленности, строительстве, в монтажных условиях и эксплуатируются в сложных климатических   условиях.

Основной объем работ выполняется электродами диаметром 2—6 мм, лишь в небольшом количестве используются электроды меньшего или большего диаметра.

Недостатками ручной сварки штучными электродами являются весьма низкая производительность и большие потери металла на угар, разбрызгивание и огарки, в сумме составляющие до 30 %  массы стержня.

Ручную сварку покрытыми электродами следует применять только в случаях, когда механизированные способы сварки технически  или  экономически  нецелесообразны (например, при ремонте, сварке разнородных материалов, при мелкосерийном производстве изделий, а также в труднодоступных местах).

Выбор источника сварочного тока для ручной дуговой сварки по роду тока. Перед потребителем часто встает вопрос, какой тип оборудования использовать для ручной дуговой сварки — трансформатор или выпрямитель.

Стабильность горения дуги. При использовании трансформатора сварщикам низкой квалификации трудно поддерживать длину дуги постоянной — возникают довольно частые короткие замыкания, в результате чего дуга гаснет и электрод прилипает к изделию. В некоторой степени это явление исключается применением электродов со специальными покрытиями, например рутиловыми, способствующими стабильному поддержанию дуги.

Главной особенностью управляемых полупроводниковых выпрямителей является быстрота реакции на возможные изменения длины дуги вплоть до короткого замыкания, что позволяет резко повысить стабильность горения дуги. Следовательно, с этой точки зрения выбор выпрямителя   является   предпочтительным.

Магнитное дутье. При ручной сварке дуга может подвергаться воздействию магнитного поля, что вызывает ее отклонение и уменьшает влияние на сварочную ванну. Хотя это явление может наблюдаться при использовании как переменного, так и постоянного тока, дуга постоянного тока подвергается его воздействию чаще. Влияние дутья дуги может быть уменьшено или устранено совсем путем изменения положения зажима обратного провода или положения самого провода относительно изделия.

Качество сварного шва. Известно, что при сварке переменным током значительно чаще получаются непроплавы, неравномерность проплавления, шлаковые включения, некрасивая форма валика и пористость. Эти дефекты являются следствием нарушения покрытия электрода из-за прилипания, непостоянства длины дуги и частого ее гашения. Кроме того, полная зависимость выходного напряжения трансформатора от изменения напряжения питающей сети приводит либо к недостаточному провару, либо  к   прожогу.

Применение управляемого полупроводникового выпрямителя, имеющего, как правило, устройство стабилизации выходного напряжения, в значительной степени Уменьшает эти дефекты.

При сравнении стоимости трансформатора и выпрямителя необходимо учитывать и затраты на ремонтные работы по исправлению дефектов сварного шва, которые зависят от размеров свариваемого изделия и числа дефектных   швов.

Надежность и условия эксплуатации. Все трансформаторы для ручной сварки, выпускаемые в стране, отличаются простотой конструкции, отсутствием аппаратуры управления, имеют естественное охлаждение и подключаются к однофазным сетям. Они могут работать на открытом воздухе. Имеют весьма высокие показатели надежности.

Выпрямители, как не имеющие электронного управления, так и с электронным управлением, предназначены для эксплуатации внутри помещений, имеют искусственное воздушное охлаждение и подключаются только к трехфазным   сетям.

Если выпрямители без электронного управления по надежности приближаются к трансформаторам, то этого нельзя сказать об управляемых (с электронным управлением) полупроводниковых выпрямителях. Безусловно, что с повышением надежности всей комплектации (транзисторы, тиристоры, микросхемы, печатные платы и т. д.) показатели надежности будут расти. Но в настоящее время по этим показателям предпочтение следует отдать трансформаторам.

Техника безопасности. Известно, что пороговое значение поражающего электрического тока у источников постоянного тока выше, чем у источников переменного тока.

В общем случае выпрямители с напряжением холостого хода до 100 В не требуют ограничителей напряжения, тогда как трансформаторы с напряжением холостого хода до 80 В при эксплуатации в особо опасных условиях должны снабжаться ограничителями. Трансформаторы с напряжением холостого хода свыше 80 В уже независимо от условий эксплуатации должны иметь ограничители.

Ограничитель представляет собой довольно сложное устройство с большим числом электронных элементов. Стоимость трансформатора с ограничителем находится на уровне стоимости выпрямителя (без электронного управления). Кроме того, ограничитель затрудняет зажигание дуги и работа с ним требует большого опыта сварщика.

Оборудование для сварки под флюсом применяется при производстве сварных конструкций, имеющих протяженные швы, например при строительстве мостов, судов, изготовлении вагонов, кранов, резервуаров, цистерн, прямошовных и спиральношовных труб большого диаметра и других изделий. Оборудование общего назначения рассчитано для сварки металлов толщиной 1,5—10 мм, специальные автоматы выполняют сварку металлов толщиной до  400  мм.

Выпускаются автоматы для сварки на постоянном токе до 1250 А и переменном токе до 1000 А. Для обеспечения качества соединений при сварке ответственных конструкций из низко- и высоколегированных сталей различных классов, сплавов на никелевой основе, меди, а также при сварке тонкостенных изделий из малоуглеродистых сталей следует применять автоматы для сварки на постоянном токе.

Специальное оборудование для двух- и трехдуговой сварки комплектуется трансформаторами на токи до 2000 А, в ряде случаев применяют комбинированное питание постоянным и переменным током. Скорость сварки таких  автоматов достигает 300 м/ч.

Полуавтоматы для сварки под флюсом используются ограниченно в связи с тем, что они выполняют швы только в нижнем положении, а также из-за невозможности визуального наблюдения за положением электрода по отношению к кромкам стыка.

Ряд предприятий наряду с полуавтоматами для сварки в защитных газах продолжает традиционно применять полуавтоматическую сварку под флюсом, которая характеризуется отсутствием разбрызгивания, возможностью работы сварщика без щитка и маски. Например, этот способ широко применяется при сварке арматуры железобетонных   конструкций.

Полуавтоматы для сварки плавящимся электродом в углекислом газе используются в цеховых условиях для сварки соединений, имеющих швы малой протяженности или сложной конфигурации, в различных пространственных положениях. Полуавтоматы применяются также для соединения конструкций, точность сборки которых не отвечает требованиям автоматической сварки. При использовании полуавтоматов взамен ручной сварки штучными электродами производительность повышается в 1,5-3 раза.   В   сварочных   полуавтоматах   диапазон   малых токов составляет до 50 А, что обеспечивает возможность сварки изделий из углеродистых сталей толщиной от 0,8 мм, для которых ранее применялась газовая сварка.

Полуавтоматы, работающие как в непрерывном, так и в точечном режимах, используются для сварки электрозаклепками при изготовлении конструкций из горячекатаной стали взамен контактной точечной сварки.

Использование порошковой проволоки при сварке и наплавке в углекислом газе позволяет снизить разбрызгивание, применять полуавтоматы и автоматы при изготовлении конструкций из сталей повышенной прочности. Полуавтоматы и автоматы для сварки порошковой проволокой без дополнительной газовой защиты применяются в монтажных условиях при изготовлении стальных и  железобетонных  конструкций.

Специальные автоматы для сварки порошковой проволоокой с принудительным формированием сварочной ванны используются при сварке в различных пространственных положениях, например при сварке неповоротных стыков магистральных трубопроводов (комплекс «Стык»).

Оборудование для сварки плавящимся электродом в инертном газе применяется при изготовлении конструкций из легированных сталей толщиной начиная с 1,5 мм, титана, цветных металлов и сплавов толщиной свыше 2—2,5 мм. В последние годы предпочтение отдается полуавтоматам для импульсно-дуговой сварки, которые позволяют сваривать металл толщиной от 0,8 мм в различных пространственных положениях с применением проволок диаметром   1,2—2,0 мм.

Оборудование для ручной и автоматической сварки неплавящимся электродом в инертных газах применяется при изготовлении разнообразных изделий из конструкционных, легированных сталей, титана, цветных металлов и сплавов толщиной от десятых долей до нескольких десятков миллиметров. Расширяется использование этого оборудования при производстве различных видов оболочек, сосудов, трубопроводов и других изделий, где предъявляются высокие требования к качеству сварных соединений. Хотя производительность установок для сварки неплавящимся электродом меньше по сравнению с оборудованием для сварки плавящимся электродом, их применению отдается предпочтение, когда требуется однородность проплавления в различных пространственных положениях и недопустимо разбрызгивание электродного металла.

В ряде случаев используются установки для аргоно-дуговой сварки для выполнения соединений со щелевой разделкой кромок толщиной 20—60 мм взамен сварки плавящимся электродом.

Для некоторых изделий эффективно комбинированное применение установок для аргонодуговой сварки первых проходов с последующим заполнением разделки кромок на оборудовании для сварки плавящимся электродом. При таком сочетании достигается высококачественное полное проплавление корня шва и обеспечивается максимальная производительность.

Источник: Смирнов В.В. "Оборудование для дуговой сварки". Л.Энергоатомиздат, 1986