Аппаратура для сварки неплавящимся электродом

Неплавящимся электродом можно сваривать вручную, полуавтоматически, когда механизирована подача присадочной проволоки, или автоматически, когда механизировано передвижение горелки и, при необходимости, подача присадочной проволоки.

Ручная сварка выполняется при помощи горелки (рис. 1), состоящей из электрода, закрепленного в токоподводящей цанге 1, сопла 2 для направления защитного газа и системы охлаждения (водяной или воздушной). Диаметр электрода выбирается в зависимости от величины сварочного тока таблица 1.

При сварке с присадочной проволокой применяются шланговые полуавтоматы, в которых проволока подается по гибкому шлангу так же, как и в шланговых полуавтоматах для плавящегося электрода. В сварочную ванну проволока направляется наконечником, электрически изолированным от корпуса горелки (рис. 2). Скорость подачи присадочной проволоки выбирается в соответствии с ее диаметром и мощностью дуги. Так как направление движения проволоки параллельно поверхности .увариваемой детали, то в выбранном режиме скорость сварки и скорость подачи проволоки должны быть равны. Оператор как бы опирается на конец подаваемой проволоки, контролируя скорость движения горелки.

Полуавтоматы такого типа не получили большого распространения из-за повышенного веса горелки и низкой ее маневренности. Часто сварщики предпочитают подавать присадочный металл вручную.

Автоматическая сварка неплавящимся электродом обычно сводится к перемещению сварочной горелки или изделия по заданной траектории и с заданной скоростью. Подача вольфрамового электрода вследствие незначительного расхода (порядка сотых долей грамма на 1 м шва), как правило, не механизируется.

Рис.1 Ручная горелка для сварки неплавящимся электродом:

1 - токоведущая цанга, 2 - сопло, 3 - газовая камера, 4 - колпак защитный, 5 - мундштук, 6 - газовый вентиль, 7 - газо- и токоподвод, 8 - рукоятка, 9 - провод, 10 - накидная гайка

На рис. 3 показана схема горелки для механизированной сварки. Вольфрамовый электрод 1 зажимается в токоподводящей цанге 9 при помощи гайки 4. Для подъема и опускания электрода служит маховичок 6, при вращении которого обойма 5, охлаждаемая проточной водой, передвигается в корпусе 7. Цанга 9 является сменной деталью, рассчитанной для электродов разных диаметров.

Инертный газ должен защищать от контакта с воздухом не только зону сварки, но и разогретый электрод 1. Поэтому газ подводится к штуцеру 3 и проходит по пространству между обоймой и корпусом.

Требования к конструкции сопел и к характеру истечения газа при сварке неплавящимся электродом те же, что и при сварке плавящимся электродом, однако отсутствие брызг позволяет широко применять керамические сопла и- газопроницаемые сеточные вкладыши, так называемые газовые линзы 8, представляющие собой набор металлических сеток (4-5 шт.) с числом отверстий порядка 200-250 на 1 см2. Газовая струя, проходя через набор сеток, «успокаивается» и выходит из сопла в виде равномерного плавного потока.

При сварке неплавящимся электродом качество шва в большой степени зависит от длины дуги (см. рис. 5). Для поддержания нужной длины дуги достаточно применения ручных корректоров или механических копирных устройств, аналогичных устройствам, применяемым при сварке плавящимся электродом. Если длина дуги должна поддерживаться с высокой точностью, применяются автоматические регуляторы.

На рис. 4 показана структурная схема регулятора, реагирующего на изменение напряжения дуги. Применяются также регуляторы, реагирующие на изменение интенсивности светового излучения дуги или на изменение расстояния между изделием и электромагнитным щупом. В первом случае напряжение в фотоэлементе пропорционально интенсивности излучения дуги и, следовательно, ее длины. Во втором случае датчик представляет собой электромагнит с незамкнутым магнитопроводом. Магнитный поток датчика замыкается через металл свариваемого изделия. Величина потока, естественно, зависит при этом от зазора между магнитопроводом и изделием.

Рис. 2. Горелка полуавтомата для сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки

Автоматическая сварка с подачей присадочной проволоки требует применения головок, снабженных механизмами подачи. Такая головка (рис. 5) содержит, как правило, горелку 1, механизм 5 подачи проволоки с катушкой 3 и направляющий шланг 8 с наконечником 9. Условием надежной работы такой головки является точное направление проволоки в ванну и постоянство скорости подачи. Для этого служит система корректоров 6 и 7 положения наконечника 9 относительно горелки 1. Ролик 10 прижимает проволоку к свариваемым кромкам. Кроме перечисленных корректоров, аппарат снабжен механизмами для корректировки положения горелки с присадочной проволокой относительно других элементов автомата: 2 - поперек стыка, 4 - по вертикали и т. д.

Рис. 3. Схема горелки для механизированной сварки вольфрамовым электродом:
1 - электрод, 2 - зазор, 3 - штуцер, 4 - гайка колпачковая, 5 - обойма, 6 - маховичок, 7 - корпус горелки, S - сетка, 9 - цанга, 10 - сопло

Рис. 4. Схема автоматического регулятора длины дуги Iд при сварке неплавящимся электродом:
Г - горелка, СУ - сравнивающее устройство, БУ - блок управления, ИМ - исполнительный механизм

Как уже указывалось, присадочная проволока изолирована от сварочной цепи. Она подается в сварочную ванну в холодном состоянии. Однако иногда по технологическим соображениям (например, для повышения производительности сварки или наплавки) проволока подвергается предварительному подогреву при помощи токов высокой частоты или путем пропускания через отрезок проволоки электрического тока.

Рис. 5. Головка для сварки неплавящимся электродом с подачей присадочной проволоки:
1 - горелка, 2 - поперечный корректор, 3 - катушка, 4- вертикальный корректор, 5 - механизм подачи, 6, 7- корректоры присадочной проволоки, 8-направляющий шланг, 9 - наконечник, 10 - прижимной ролик

Существует несколько типов подвесных и самоходных головок, а также тракторов для сварки неплавящимся электродом. На рис. 6 показан сварочный трактор АДСВ-2. Он предназначен для дуговой сварки в среде аргона (постоянным или переменным током) неплавящимся вольфрамовым электродом. Трактор снабжен механизмом подачи присадочной проволоки 2. Все механизмы трактора смонтированы на самоходной тележке 1, которая может передвигаться по изделию или по рельсовому пути, уложенному вдоль свариваемых кромок. Вследствие большого веса трактор используется, в основном, для движения по рельсу, т. е. в качестве самоходной головки. Скорость движения тележки (скорость сварки) может изменяться в пределах от 9 до 85 м/ч при помощи коробки скоростей и за счет изменения числа оборотов двигателя.

Рис. 6. Сварочный трактор АДСВ-2:
1 - самоходная тележка, 2 - механизм подачи, 3 наконечник, 4-горелка, 5 -штанга

Механизм поворота сварочной головки состоит из стойки с горизонтальной штангой 5, выдвижение которой позволяет изменять расстояние от электрода до ходовой тележки. Кроме того, горизонтальная штанга вместе с головкой может поворачиваться на 360° вокруг своей оси и на 240° вокруг вертикальной оси стойки. Трактор имеет вертикальный и поперечный суппорты, позволяющие перемещать сварочную головку соответственно на 100 и 65 мм.

Сварочная головка состоит из горелки 4 с вольфрамовым электродом, механизма подачи присадочной проволоки и наконечника 3 для направления присадочной проволоки в зону дуги. Эти механизмы унифицированы с головкой, показанной на рис. 5. Скорость подачи присадочной проволоки может меняться в пределах 10-100 м/ч изменением числа оборотов двигателя, а также с помощью перестановки сменных шестерен.

Электрическая схема аппарата обеспечивает зажигание дуги пробоем дугового промежутка и заварку кратера при прекращении процесса сварки уменьшением сварочного тока.

Головки для сварки угольным электродом отличаются тем, что они снабжаются механизмами подачи электрода. Это вызывается значительным расходом электрода (порядка 1 мм/мин). Подача электрода может осуществляться вручную при помощи привода периодического действия или механизированным путем. Такая головка (рис.7 ) состоит из электродвигателя 6, червячного привода 5 с поводковой шпонкой 4, вращающей штангу 7. Штанга с цангой 2 для крепления электрода ввинчивается в гайку 3 корпуса и подает электрод в зону сварки. Горелки для сварки угольным электродом часто снабжаются скользящим токоподводом 1. Скорость и направление подачи электрода зависят от напряжения дуги.

Рис. 7. Схема головки для сварки угольным электродом:
1 -токоподвод, 2 - цанга, 3 -гайка, 4--шпонка, 5- червячный привод, 6 - электродвигатель, 7 - штанга