Сварка шин - Полуавтоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом

Полуавтоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом ведется на постоянном токе на обратной полярности. В процессе сварки дуга горит в парах металла, при этом на катодное пятно, располагающееся на поверхности ванны, непрерывно падает поток ионов алюминия, которые, достигая поверхности свариваемого металла, нейтрализуются и тормозятся, выделяя большое количество тепла, способствующего разрушению пленки окиси.
При этом способе дуга между электродной проволокой и свариваемыми шинами расплавляет металл и в образовавшуюся сварочную ванну непрерывно поступает каплями расплавленный металл электрода, заполняя пространство между кромками шин, формуя шов.

Режимы сварки алюминиевых шин неплавящимся электродом в среде аргона

* При вертикальной и горизонтальной сварке технологический зазор не делают, а скашивают кромки под углом 45 ,
** Приведено суммарное время за три прохода.

Пленка окиси алюминия собирается на поверхности шва благодаря волнообразному перемещению металла в сварочной ванне. Основной задачей при полуавтоматической сварке плавящимся электродом является уменьшение размера капель расплавляемого электрода; чем меньше капли, тем короче время нахождения их на торце электрода; чем они быстрее падают в сварочную ванну, тем меньше их температура. Значительную роль в снижении размеров капель играет плотность тока на электродной проволоке.

Рис. 17. Схема включения выпрямительной приставки.
П — контактор или пускатель; СТ — сварочный трансформатор; Дст— дроссель сварочного трансформатора; К — конденсатор: R — резистор; Дг—Д» — диод полупроводниковый; СД — сглаживающий дроссель; ДВ — двигатель вентилятора; ПК — пакетный выключатель; РВК — контакт реле контроля вентиляции.
При повышении плотности тока анодное пятно начинает располагаться и на боковых поверхностях электродной проволоки. При этом конец проволоки приобретает конусообразную форму, так как капли начинают образовываться в том месте, где диаметр проволоки тоньше, они резко уменьшаются в своем размере и легче стекают в процессе сварки.
Перенос металла через дугу вместо капельного становится струйным. Дуга горит устойчиво с характерным ровным шумом, достигается полное разрушение пленки окиси и повышение производительности сварки.
В качестве источника питания установки применяют сварочные генераторы постоянного тока, имеющие жесткую внешнюю характеристику, например ПСГ-500, ПСУ-500 и др. Можно также использовать и сварочные преобразователи, имеющие падающую характеристику, например ПСО-500, в которых для этого отключают лишь последовательную обмотку. В других машинах выполняют переключения по схемам, разработанным для этой цели заводами-поставщиками машин.
Источником питания установки могут служить и сварочные трансформаторы типов СТЭ, СТН, ТС и другие, включаемые совместно с выпрямительной приставкой. Схема такой установки приведена на рис. 17. Качество сварки, выполненной на выпрямленном токе при однофазной схеме выпрямления, не уступает сварке, выполненной на постоянном токе сварочных генераторов.
При работе со сварочными трансформаторами с дросселями в однокорпусном исполнении приставку включают к выводным зажимам со стороны низкого напряжения. При работе со сварочными трансформаторами, имеющими отдельный регулировочный дроссель, приставку включают после дросселя.
Для полуавтоматической сварки алюминиевых шин применяют электродную проволоку марок СвА5С или СвАКЗ (ГОСТ 7874-66) диаметром 1,8—2 мм.
Для полуавтоматической сварки в среде аргона алюминиевых шин применяются полуавтоматы типов ПШП-10, ПМР-2, ПМР-4, ПДР-302 и др. Полуавтомат ПШП-10 состоит из аппаратного ящика, напольной катушки с электродной проволокой и пистолета-горелки. Сварочная проволока подается тянущим механизмом, установленным на пистолете. Полуавтоматы ПРМ-2 и ПРМ-4 (полуавтомат ранцевый монтажный) состоят из аппаратного ящика, ранца с катушкой для электродной проволоки и пистолета-горелки. В этих полуавтоматах проволока подается толкающим механизмом, установленным в ранце, что обеспечило значительное снижение массы пистолета до 0,6 кг. Во всех сварочных полуавтоматах подача проволоки автоматизирована. Перемещение пистолета производится вручную.

Технические данные полуавтоматов для сварки в защитном газе

	Напряжение питающей сети, В	Мак-сималь-ный сварочный ток, А	Диаметр сварочной проволоки, мм	Скорость по	Масса электрод	Комплектность	Размеры, мм			Масса,
Тип				дачи, проволоки, м/мин	ной проволоки на кассете, кг		Дли-на	Ши-рина	Вы-сота
ПРМ-2	220	400	0,8—2,0	1,6—12	2,5	Шкаф аппаратный Ранец Горелка	450 380 250	200 120 40	345 225 150	24 5 2,0
ПРМ-4	220	500	0,8—2,5	1,6—13	2,5	Шкаф аппаратный Ранец Малая горелка Большая горелка	436 372 225 240	204 130 38 40	295 282 100 162	18 4,1
ПДГ-302	220/380	300	0,8—2	3—12	1.5	Шкаф управления Ранец Горелка	500 380 350	500 100 35	500 330 150	30 5,5 0,45
ПШП-10	220	350	1-2,5	2,7—11	6	Ящик управления Горелка Напольная катушка	600 340 400	260 338 500	340 160 500	23,6 1,7 16

Технические данные полуавтоматов, применяемых для аргонодуговой сварки, приведены в табл. 9.
Если сварочная проволока поступает не в герметической упаковке, ее перед сваркой очищают от грязи, жира и пленки окиси.
Проволоку обрабатывают в следующей технологической последовательности: сначала на специальном станке перематывают бухты заводской поставки в малые бухты массой I—1,2 кг. Малые бухты распушивают и скрепляют в двух местах свободными бандажами, после чего их промывают в ванне с горячей проточной водой при 80—90°С в течение 30—40 с. При этом процессе снимается консервирующий слой жировой смазки.
Для полного удаления смазки, а также пленки окиси бухты проволоки помещают в щелочную ванну с электролитом следующего состава: 25 г едкого натра, 25 г тринатрийфосфата, 10 г жидкого стекла «а 1 л воды. Температура электролита 60—70°С. Продолжительность травления 1,5—2 мин.
После травления проволоку вторично промывают в горячей проточной воде при 60—70°С в течение 30— 40 с, затем в проточной холодной воде 30—40 с.
Для осветления бухты проволоки помещают на 40— 60 с в ванну в 10—15%-ный раствор серной или азотной кислоты. Температура кислотного раствора 16—25°С. Осветленную проволоку промывают сначала в холодной, а затем в горячей воде при температуре 60—70°С. Продолжительность промывки в каждой ваине 30—40 с. После промывки бухты проволоки просушивают в шкафу при 105—110°С в течение 30—40 мин. Просушенные бухты проволоки на намоточном станке перематывают на съемные катушки заплечного ранца полуавтомата. Намотанные катушки складируют в бачок с герметической крышкой, откуда их выдают сварщикам по мере надобности.
Химическую обработку проволоки делают из расчета не более двухсуточного ее расхода. Если проволока хранится свыше двух суток, она становится непригодной для сварки из-за образования на ее поверхности нового слоя пленки окиси. Такая проволока требует повторной обработки.

При непрерывной работе сварщика расход проволоки в смену составляет около 10 кг. Поэтому в зависимости от объема предстоящих работ в МЭЗ изготовляют необходимых размеров ванны для травления, осветления и промывки в горячей и холодной воде. На площади 20 м² размещается необходимое оборудование, обеспечивающее обработку 30—40 кг проволоки в смену.

Рис. 18. Схема полуавтомата ПШП-10 для полуавтоматической аргонодуговой сварки.
PIT — трансформатор; ЛЕТ— автотрансформатор; BC1, ВС2 — выпрямитель селеновый; ЯДПП — якорь двигателя подачи проволоки; ОВДПП — обмотка возбуждения двигателя подачи проволоки; КС — контактор сварочный: Я — реле промежуточное; И — реле напряжения; Г — реле газовое; Т — тумблер-   переключатель; ПВ — пакетный выключатель.
Схема полуавтомата типа ПШП-10 приведена на рис. 18.
Приступая к работе на полуавтомате ПШП-10, вначале подключают сварочную цепь к источнику питания постоянного тока, устанавливают тумблер-переключатель Т на положение «сварка», затем поворотом пакетного выключателя ПВ включают первичную обмотку трансформатора ПТ. Загоревшаяся лампа JI показывает наличие напряжения в аппаратном ящике.

Рис. 19. Схема полуавтомата ПРМ-4 для полуавтоматической аргонодуговой сварки.
ПТ — трансформатор; Д,—Да — диод полупроводниковый; Да—Да — стабилитрон; м — электродвигатель подачи проволоки; ОВМ — обмотка возбуждения электродвигателя подачи проволоки; ЛГУ — магнитный усилитель; КЭМ — клапан электромагнитный; Р — реле промежуточное; К — контактор; В3, В2 —тумблер; В3. Bt — микропереключатель; R,, Кг —резистор; Pi. Л« — резистор подгоночный; R* — потенциометр; ПРи ПР2 — предохранитель.
Касаясь сварочной проволокой одной из кромок шины, сварщик нажимает кнопку Пуск, которая находится на сварочном пистолете. При нажатии кнопки включаются контактор КС, промежуточное Я и газовое Г реле. Промежуточное реле П включает ток в обмотку возбуждения и обмотку якоря двигателя подачи проволоки. При этом проволока начинает двигаться от шин, сварочная цепь размыкается и между проволокой и кромками шин возникает дуга. Сопротивление сварочной цепи резко возрастает, при этом возникает напряжение на дуге, а следовательно, и на зажимах реле напряжения Н, которое, срабатывая, переключает направление тока в обмотке возбуждения.

Рис. 20. Ранцевый полуавтомат ПДГ-302.
Двигатель начинает работать в обратном направлении, а сварочная проволока начинает подаваться в сторону свариваемых шин. С включением газового реле начинается подача аргона. Регулировка скорости подачи проволоки осуществляется автотрансформатором АВТ. Тумблер-переключатель, включенный в схему, одновременно служит для изменения направления подачи проволоки при настройке аппарата.
Значительно проще полуавтоматы типа ПРМ, изготовляемые специально для выполнения сварки в монтажных условиях.  Они также состоят из трех основных  частей: ящика с аппаратурой, пистолета-горелки и ранца, в котором находится катушка с электродной проволокой и механизм подачи. Схема полуавтомата ПРМ-4 приведена на рис. 19.
При работе с этим полуавтоматом сварщик после включения сварочной цепи поворотом тумблера Вi подает напряжение в сеть управления, при этом сигнальная лампа покажет наличие напряжения в сети управления.

Рис. 21. Аргонодуговая сварка плавящимся электродом. а — нижняя; б — вертикальная; в — горизонтальная: 1 — шина: 2 — горелка; 3 — шов; 4 — подкладка.
При легком нажатии на пусковую кнопку, находящуюся на пистолете, замыкается контакт В3, включается электромагнитный клапан КЭМ и защитный газ поступает в горелку.
Через 2—3 с после очистки газовых коммуникаций сварщик полностью нажимает на пусковую кнопку и замыкает контакты б4, включается промежуточное реле

Рис. 22. Сварка коробчатых шин полуавтоматом ПРМ.
1 — баллон с аргоном; 2 — ранец с электродной проволокой; 3 — сварочный пистолет: 4 — ящик с аппаратурой; 5 — свариваемая
Таблица 10
Режимы нижней полуавтоматической сварки в защитном газе

Толщина шин, ми	Сварочный ток, А	Скорость подачи электродной проволоки, м/мин	Напряжение на дуге, В	Число про-ходов	Время сварки шва длиной 100 мы, с	Расход на 100 мм
						аргона, л	присадки, г
6	180	3,6	22	1	18—20	15—20	15
10	230	4,5	24	1—2	35—40	20—30	30
15	250	5,4	26	3	100	75	60
20	280	5,6	27	5	200	100—120	100
30	280	5,6	27	10	300	150—180	160

Р, которое в свою очередь включает контактор К сварочной цепи и цепь на обмотку усилителя МУ, от которого подается питание на электродвигатель подачи проволоки М. Скорость подачи проволоки регулируется потенциометром R5. Необходимым условием доброкачественной сварки является соответствие скорости подачи проволоки и времени ее расплавления, которое в свою очередь зависит от плотности тока на электродной проволоке.
Полуавтомат ПДГ-302 отличается тем, что в нем автоматически обеспечиваются необходимые выдержки времени для предварительной и последующей подачи защитного газа при включении и отключении сварочного тока. Общий вид полуавтомата приведен на рис. 20.
При нижней сварке разделку кромок под углом 35° выполняют только при толщине шин свыше 10 мм. При вертикальной, горизонтальной и потолочной сварке разделывают кромки под углом 40° при толщине шин 8 мм и более.
Схема расположения сварочной головки при нижней, горизонтальной и вертикальной сварке приведена на рис. 21. Рабочий момент сварки приведен на рис. 22.
Шины толщиной до 15 мм укладывают для сварки с зазором 3 мм, толщиной более 15 мм — с зазором 4—5 мм.
Рекомендуемые режимы полуавтоматической аргоно-дуговой сварки при нижнем положении шва приведены в табл. 10; при горизонтальном и вертикальном — в табл. 11.
Для лучшей защиты аргоном сварочной ванны от кислорода воздуха расстояние от сопла пистолета до поверхности свариваемого шва стремятся держать минимальным, оно не должно быть свыше 3—4 мм. При толщинах свариваемых шин свыше 20 мм их предварительно подогревают до 200—250°С. Это делают или угольной дугой, или пропано-воздушным пламенем. В процессе нижней сварки сварщик кроме поступательного движения вдоль шва производит и колебательные движения поперек шва с амплитудой 3—4 мм. При вертикальной, горизонтальной и потолочной сварке амплитуду поперечных колебаний уменьшают до 2 мм.
Вертикальную сварку ведут снизу вверх.
Вертикальную полуавтоматическую сварку шин толщиной свыше 20 мм выполняют с применением специального узкого сопла и удлиненного наконечника. Шины собирают с зазором 15—20 мм, разделку кромок не выполняют. Сварку производят наращиванием шва снизу вверх. Для обеспечения хорошего провара применяют остающиеся алюминиевые подкладки толщиной около 5 мм. Для сохранения постоянного расстояния между свариваемыми шинами устанавливают распорки, которые снимают, когда будет проварено примерно две трети шва.

Режимы вертикальной и горизонтальной полуавтоматической сварки в защитном газе

Толщина шин,  мм	Сварочный ток, А	Скорость подачи, электродной проволоки, м/мин	Напряжение на дуге, В	Число проходов	Время сварки шва длиной 100 мм, с	Расход на 100 мм шва
						аргона, л	проволоки, г
6	160	3,2	20	1	25	20	20
10	200	4.0	21	2	60	30	35
15	220	4,9	23	4	120	100	70
20	250	5,0	24	7	240	150	120
30	250	5,0	24	14	350	220	140

Если при многослойной сварке появляется темный напет в виде копоти, то перед нанесением последующего слоя тщательно зачищают стальной щеткой предыдущий слой. Темный налет появляется в результате недостаточной чистоты аргона, применения загрязненной проволоки или неполной защиты сварочной ванны аргоном. Щетка для зачистки кромок шин перед сваркой должна быть чистой и не должна применяться для других работ.