Автоматы для шлаковой сварки проволочными электродами

Существует большое количество автоматов, отличающихся способом перемещения, числом и типом электродов, наибольшей толщиной свариваемого металла. Здесь рассматриваются некоторые наиболее характерные типы автоматов.

Автоматы рельсового типа

Использование автоматов рельсового типа дает возможность отказаться от специальных устройств для выхода аппарата в конце шва, создать установки с несущими конструкциями, не связанными с изделиями, что особенно важно при сварке кольцевых швов, создать наибольшее количество комбинаций узлов при сварке различных швов и изделий.

В зависимости от толщины металла применяют одно - , двух - и трехэлектродные автоматы. Приведенный выше полуавтомат А - 820М может выполнять также автоматическую электрошлаковую сварку, если его снабдить моторным приводом вертикального перемещения 1 (рис. 1). Сварка ведется одним электродом, подаваемым по гибкому шлангу через мундштук 2, что позволяет сваривать металл толщиной до 50 мм.

Трехэлектродный автомат А - 535 предназначен для электрошлаковой сварки продольных и кольцевых швов металла толщиной до 450 мм. Сварка осуществляется одним, двумя или тремя электродами. Источниками питания могут служить: трехфазный трансформатор с жесткой характеристикой, однофазные трансформаторы или источники постоянного тока с жесткой характеристикой. Сварка ведется электродными проволоками или пластинами. Электродные проволоки применяют для сварки металла толщиной до 450 мм без ограничения длины шва, пластины - для сварки прямолинейных швов длиной не более 1,5 м.

Основной частью автомата А - 535 (рис. 2) является самоходная сварочная тележка 3, на которой размещены головка 12, механизм горизонтальных колебаний электродов 2, бункер 5 для флюса; ползуны 10 и И и мундштуки, предназначенные для подвода сварочного тока к электродам и направления электрода в зазор между свариваемыми кромками. Для увеличения надежности подачи электродной проволоки подающий и прижимной ролики механизма подачи выполнены ведущими (один с канавкой, другой гладкий). Во время сварки самоходная тележка движется по рельсовому пути 4, установленному параллельно свариваемым кромкам и прикрепленному непосредственно к изделию или к несущей конструкции. Длина рельсового пути соответствует наибольшей длине швов. Рельс имеет зубчатую рейку, с которой сцепляется шестерня самоходной тележки.

Рис. 1. Сварочная головка автомата А - 820М:
1 - ходовая тележка, 2 - мундштук

По мере выполнения шва самоходная тележка передвигается вдоль шва снизу вверх со скоростью сварки.

Рис. 2. Универсальный рельсовый аппарат А - 535, настроенный на сварку проволочными электродами:
1 - пульт управления, 2 - механизм колебаний, 3 - ходовая тележка, 4 - рельс, 5 - бункер, 6 - корректор положения мундштуков, 7 - планка, 8 - мундштуки, 9 - тяга, 10,11 - ползуны. 12 - головка, 13 - катушка

Уровень металлической ванны относительно мундштуков 8 или ползунов 10 и 11 и глубина шлаковой ванны поддерживаются постоянным регулятором. Это одно из основных условий получения равномерного провара свариваемых кромок и хорошего качества шва. Скорость вертикального перемещения тележки регулируется автоматически в зависимости от уровня металлической ванны. Кроме того, скорость вертикального перемещения может регулироваться и вручную. Ходовой механизм позволяет при настроечных операциях перемещать аппарат с увеличенной маршевой скоростью. Переключение с рабочей скорости на маршевую осуществляется кулачковой муфтой.

Величина сварочного тока определяется скоростью подачи электродов, которая настраивается ступенчато переключателем, установленным на пульте 1 одновременно для всех электродов. Три пары сменных зубчатых колес позволяют настраивать скорость подачи каждого электрода в отдельности.

При сварке с колебанием электродов головка 12 передвигается по суппорту при помощи механизма с отдельном электроприводом. Скорость горизонтального колебательного перемещения электрода постоянная и настраивается сменой зубчатых колес. Изменение направления производится реверсированием электродвигателя. При возвратно - поступательном движении мундштуки останавливаются в крайних точках (у формирующих ползунов), где теплоотвод наиболее интенсивен. Точки остановки электродов и начало движения их в обратном направлении задаются системой концевых выключателей.

Электродная проволока направляется в зазор мундштуком 8 (стальной трубой), из которого она выходит изогнутой по дуге окружности. Контактная вилка мундштука, изгибая проволоку в обратном направлении, выпрямляет ее и создает необходимое контактное давление. Возможна продольная и поперечная корректировка электродов. Расстояние между катушками может изменяться корректорами 6. .

Медные формирующие ползуны подвешены: передний 11 - к кронштейну, задний 10 - к тяге 9, связанной с ходовой тележкой планкой 7, проходящей вдоль кромок свариваемого изделия (длина планки зависит от толщины свариваемого металла). Ползуны подвешены на ножах, прижимаются к изделию пружинами и охлаждаются проточной водой. Подвеска переднего ползуна позволяет осуществлять его поперечную корректировку в пределах ±25 мм, совместно с кронштейном и головкой. Для сварки продольных швов применяются шарнирные ползуны, обеспечивающие хорошее формирование швов при смещении кромок до ±8 мм. Для сварки кольцевых швов используют жесткие или составные ползуны, изогнутые по радиусу, соответствующему свариваемому изделию.

При электрошлаковой сварке с принудительным формированием шва расход флюса незначителен; флюс подается небольшими порциями флюсодозатором из бункера 5. Электродная проволока сматывается с трех катушек 13 открытого типа, расположенных вне автомата. Во избежание произвольного разматывания проволоки во время работы каждая катушка снабжена тормозом.

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема аппарата А - 535:
СТ - сварочный трансформатор, КТ - контактор, TT1 - TT3 - трансформаторы твка, ПН - переключатель вольтметра, ПВ - выключатель пакетный, IIK1 - ПК4 - переключатели, BK1, KB2 - выключатели, Др - дроссель, ТП1 - трансформатор многообмоточный, ТПБ - трансформатор повышающий, В1 - В5 - выпрямители, РП1 - РП6 - реле промежуточные, Мвд - двигатель вертикального движения, Мпэ - двигатель подачи электрода, Мпд - двигатель возвратно - поступательных движений мундштука, ТГ - тахогенератор, Двр - двигатель вращателя (в комплект аппарата не входит), Vпэ - указатель скорости двигателя, Мпэ, Грд - ДГрд - электромашинный усилитель, ПМ - пускатель магнитный, РТ - реле тепловое, Д - датчик уровня сварочной ванны, Пр - сопротивление нелинейное, ЛС1 - ЛСЗ - лампы сигнальные, R - потенциометр, R₁ - R₅ - сопротивления добавочные, KB1 - KB3 - концевые выключатели, В6 - выпрямитель, ЛО - лампа освещения

Электрическая схема автомата А - 535 (рис. 3) обеспечивает: опускание электродной проволоки в начале сварки и подъем ее при установочных операциях и после сварки; регулировку скорости подачи электродной проволоки во время сварки и прекращение подачи ее по окончании сварки; вертикальное перемещение автомата; автоматическое регулирование уровня жидкой ванны относительно ползуна; дистанционное включение сварочной цепи и возбуждение дугового процесса в начале сварки, а также, отключение сварочной цепи в конце сварки; горизонтальное возвратно - поступательное передвижение сварочной головки с мундштуками; вертикальное перемещение автомата с маршевой скоростью при отключенной сварочной цепи; сварку на переменном токе одним, двумя или тремя электродами.

Для управления электродвигателем механизма подачи электродных проволок М_ПЭ при установочных операциях (закорачивание электрода, подъем электрода из расплавленного шлака и т. д.) служат две кнопки. При нажатии кнопки «Вниз» включается реле РП2, замыкаются его контакты в цепи электродвигателем М_ПЭ и проволока подается вниз. При нажатии кнопки «Вверх» включается реле РПЗ, замыкаются его контакты в цепи электродвигателя Мпэ и проволока подается вверх.

Перед началом сварки электродная проволока закорачивается на изделие через металлическую стружку. Аппарат включают нажатием кнопки «Пуск», при этом срабатывает промежуточное реле РП1, которое замыкает свои контакты в цепи силового контактора КТ. Контактор включает сварочную цепь, а реле РП2 - электродвигатель подачи электродной проволоки.

Если микропереключатель КВ1 или КВ2 не сработает либо в случае залипания реле РП4 или РП5, срабатывает аварийный микропереключатель КВЗ, который включает реле РПЗ. Реле РПЗ при включении отключает электродвигатель Мпд и зажигает сигнал аварийной остановки механизма возвратно - поступательного движения.

Электродвигатель вертикального перемещения М_вд автомата питается от генератора Грд. Скорость вертикального перемещения автомата изменяется во время сварки автоматически в зависимости от уровня ванны. Для этого в переднем ползуне смонтирован датчик - щуп Д.

Электродвигатель подачи электродных проволок Мпэ получает питание с секционированной вторичной обмотки многообмоточного трансформатора ТП1 и выпрямителя В₄. При наладке и сварке регулирование числа оборотов электродвигателя Мпэ в пределах от 1000 до 3300 об1мин осуществляется примерно равными ступенями регулировочным переключателем, расположенным на пульте управления. Число оборотов электродвигателя контролируется по прибору Удэ, который включен на напряжение тахогенератора ТГ. Возможно подключение прибора к якорю электродвигателя Мп.

Напряжение на всех трех электродах может быть изменено во время сварки и контролируется по вольтметру V, который с помощью переключателя ПН (на пульте управления) подключается к соответствующему мундштуку аппарата. Величина сварочного тока контролируется по амперметрам А₁, А₂, и А₃ (в шкафу управления) .

При сварке кольцевых швов необходимо вместо электродвигателя Мвд включить электродвигатель вращения изделия Мвр. Переключение производится с помощью выключателя Пк4, находящегося в шкафу управления. Переключатель Пк2 включает не только электродвигатель Мт, но и электродвигатель Мвр.

Переключатель ПкЗ настраивает автомат на сварку либо проволочными, либо пластинчатыми электродами.

Возможны несколько исполнений автомата. Наиболее часто встречается исполнение автомата Л - 535 для сварки стыковых соединений металла толщиной до 250 мм с двусторонним принудительным формированием шва (рис. 2). Для сварки других типов соединений необходимо заменить отдельные узлы или детали.

Вариант автомата Л - 535 - Т предназначен для сварки стыковых соединений металла толщиной 250 - 450 мм. Для формирования наружной стороны шва предусмотрена независимая подвеска заднего ползуна, состоящая из колонны, тележки, передвигающейся но колонне при помощи ручной лебедки и балансировочных ножей.

Вариант автомата Л - 535 - К предназначен для сварки кольцевых швов (рис. 4). Рельс 4 монтируется независимо от изделия. При сварке кольцевых швов наружная сторона шва формируется ползуном 6 с удлиненной подвеской. Внутренняя сторона шва может формироваться медной охлаждаемой с остающейся стальной подкладкой пли ползуном со специальной подвеской, независимой от автомата.

При сварке кольцевых швов автомат неподвижен, а изделие вращается. Однако в связи с тем, что для замыкания шва мундштуки 5 необходимо вывести из разделки, автомат обеспечивает выполнение, нужных технологических приемов. В частности, автомат постепенно перемещается вверх и область колебания мундштуков постепенно уводится влево. Для перемещения области колебания служит корректор 3, а для смещения ползуна вправо корректор 2.

Вариант А - 535 - У для сварки угловых и тавровых соединений отличается тем, что сварочная головка имеет установное перемещение вокруг вертикальной оси О и снабжена специальными удлинителями 1. Это позволяет выполнять сварку мундштуками изогнутыми «в плане» (рис. 5). Примененная подвеска обеспечивает прижим ползуна к обеим стенкам таврового или углового соединения. В случае сварки таврового соединения с полкой, величина которой затрудняет доступ к пульту управления, последний может быть снят с кронштейна и установлен отдельно от автомата.

Рис. 4. Установка для сварки кольцевых швов с автоматом А - 535 - К:
1 - подвеска ползуна, 2 - корректор ползуна, 3 - корректор с плавающим винтом, 4 - рельс, 5 - мундштуки, 6 - ползун передний, 7 - тележка для установки автомата

В настоящее время разработан новый рельсовый унифицированный автомат А - 1170 для сварки проволочными электродами. Он имеет трубчатую раму, к верхней части которой прикреплен механизм вертикального движения с суппортом механизма колебания. На суппорте размещены привод механизма колебания система концевых выключателей с плавающим винтом, радиальный корректор и механизм подачи электрода.

Механизмы, расположенные над суппортом, закрыты кожухом, на котором крепится откидной пульт управления. Это дает возможность поворачивать головку вокруг вертикальной оси ее подвески и сваривать угловые и тавровые швы мундштуком, изогнутым в плане, или швы, расположенные слева и справа от рельсового пути.

С увеличением длины свариваемых швов, с усложнением конфигурации изделия рельс становится тяжелым и громоздким. Это затрудняет его установку на изделие с нужной точностью.

Автоматы безрельсового типа

При сварке металла толщиной до 90 - 100 мм можно обойтись без сложных механизмов, свойственных универсальным автоматам типа А - 535. Длинные швы встречаются при сварке металла сравнительно небольшой толщины (до 100 мм); для сварки таких изделий и вообще швов практически любой длины целесообразно применение безрельсовых автоматов.

Из безрельсовых автоматов наибольшее распространение получили аппараты с механическим прижимом и магнитошагающие.

Автомат А - 612 предназначен для сварки продольных стыковых швов металла толщиной от 20 до 100 мм. Сварка производится при вертикальном положении с двусторонним удержанием сварочной ванны. Автомат состоит из двух тележек 4 и 6, расположенных по обе стороны стыка и связанных через зазор стыка винтовой тягой 7, прижимом 10 и толкающей планкой 8. Тяга 7 снабжена пружиной, обеспечивающей постоянное давление ведущих роликов на кромку. Планка 8, жестко связанная с передней ведущей тележкой, толкает заднюю холостую тележку 6.

Приводные бегунки передней тележки 4, на которой укреплена сварочная головка 1, имеют насечку, что обеспечивает надежное сцепление тележки с изделием и равномерное ее передвижение в процесс сварки. Достаточно точное копирование шва во время сварки обеспечивается ребордами бегунков, которые входят в зазор и за счет некоторого перекоса осей плотно прижимаются к одной из кромок свариваемых листов. Скорость вертикального перемещения изменяется автоматически, в зависимости от положения ванны, как это выполнено в автомате А - 535.

К передней .и задней тележкам при помощи рычагов подвешены ползуны 11. Привод головки 1, кроме подачи электрода, осуществляет его перемещение вдоль сварочной ванны. Для колебания электродов служит встроенный в головку кривошипно - шатунный

Рис. 5. Настройка автомата А - 535У для сварки угловых швов:
1 - удлинитель, 2 - суппорт механизма перемещения головки с электродом, 3 - рельс

механизм 2, Шарнир шатуна закреплен неподвижно к тележке 4, головка же вместе с мундштуком 9 может передвигаться относительно тележки в трубчатых направляющих 3. При необходимости можно отключить механизм колебаний и осуществить сварку без перемещения электрода.

Так как автомат перемещается по свариваемому изделию, то для доведения шва до конца необходимо устанавливать выездную пластину.

Магнитошагающий автомат А - 501 - М предназначен для сварки угловых, тавровых и стыковых соединений металла толщиной до 100 мм. Сварка производится одним или двумя электродами. Автомат (рис. 6) состоит из шагающего магнитного ходового механизма 2 с токоподводящими мундштуками 3, формирующего устройства 4 и бункера 1 для флюса, а также из отдельно установленного механизма, проталкивающего проволоку через гибкий направляющий шланг.

Основным рабочим органом аппарата является шагающий механизм. При сварке угловых швов поверхность одной из свариваемых кромок копируется магнитами, а другая ползуном и копирующим роликом, так же как в тракторе ТС - 17. При сварке стыковых швов параллельно одной из кромок устанавливается копирная линейка.

Электрическая схема автомата А - 501М позволяет настраивать скорость сварки плавным изменением числа оборотов двигателя шагающего магнитного механизма. Кроме того, для надежного перешагивания через препятствия предусмотрена возможность форсирования двигателя. В схеме имеется аккумуляторная батарея, предотвращающая падение автомата при случайном выключении питания сети.

Рис. 6. Сварочная головка магнитошагающего автомата А - 501М:
1 - бункер, 3 - ходовой механизм, 3 - мундштук, 4 - ползун