Современные методы и оборудование для сварки

Контрольные вопросы.

1. Какие причины вызывают появление остаточных напряжений и деформаций в сварных конструкциях?

2. Как классифицируются сварочные напряжения?

3. Основные признаки классификации сварочных напряжений.

4. Что такое статическая прочность сварных соединений?

5. Как рассчитывается прочность стыковых сварных соединений?

6. От каких факторов зависит усталостная прочность сварных соединений?

Источники питания сварочной дуги. В зависимости от степени механизации сварочного процесса в комплект установки для сварки входят:

1. источник питания сварочной дуги (сварочный электромашинный преобразователь, сварочный трансформатор, сварочный выпрямитель;

2. аппаратура для осуществления процесса ручной или механизированной (автоматической, полуавтоматической) сварки.

При ручной сварке (РДС) основной частью установки является источник питания сварочной дуги, к которому присоединяются провода сварочной цепи, подводящие сварочный ток к свариваемому изделию и электрододержателю с закреплённым в нём электродом.

При автоматической сварке механизированы подача электродной проволоки в дугу и перемещение её вдоль сварного соединения и автоматизирован процесс поддержания устойчивого горения дуги; при полуавтоматической сварке процесс перемещения проволоки вдоль сварного соединения осуществляется вручную.

В зависимости от защиты различают механизированную электродуговую сварку под флюсом, в среде инертных газов (Аr, Hе, N₂) и в среде углекислого газа (СО₂).

Сварочные установки для механизированной сварки автоматами бывают стационарными и переносными. Первые как правило, не нашли широкого применения в судостроении, так как судовые конструкции имеют достаточно большие размеры (секции палуб, бортов и днища).

Установки для механизированной сварки автоматами имеют следующие основные части:

1. источник питания сварочной дуги;

2. шкаф управления, в котором располагаются источники питания двигателей автомата, электромагнитный включатель и приборы контроля тока и напряжения;

3. устройство (сварочная головка) для зажигания дуги, подачи проволоки в дугу и автоматического поддержания длины дуги постоянной;

4. самоходную каретку, которая служит для перемещения сварочной головки вдоль сварного соединения и на которой размещён барабан (катушка) со сварочной проволокой, пульт управления и бункер с флюсом. Последние модели сварочных автоматов оборудованы электронным слежением за направлением движения автомата по стыку.

При сварке колебания сварочного тока, как правило, не должны выходить за пределы ±25А, а напряжения ±2 В. Величины сварочного тока и напряжения могут существенно изменяться из-за колебаний длины дуги, вызванных, например, неровностями поверхности изделия, колебаниями напряжения в силовой сети и т.п.

Сварочная головка должна быстро реагировать на эти изменения, так как стабильность процесса сварки определяется тем, что проволока, поступающая в дугу, плавится равномерно, причём скорость плавления проволоки должна равняться скорости подачи проволоки.

При нарушении длины дуги неизбежно нарушение равенства между скоростью плавления и скоростью подачи проволоки. Равновесие может быть восстановлено либо временным изменением скорости подачи проволоки, либо временным изменением скорости её плавления. Для изменения скорости подачи проволоки при изменении длины дуги необходим автоматически действующий регулятор. Изменение скорости плавления проволоки при нарушении стабильности процесса происходит автоматически благодаря явлению саморегулирования дуги, о чём говорилось выше. В этом случае воздействовать на интенсивность изменения скорости плавления проволоки можно изменением типа внешней характеристики источника питания дуги.

В настоящее время существуют два типа сварочных головок, отвечающих указанным выше условиям:

- головки, автоматически изменяющие скорость подачи электродной проволоки с целью восстановления заданной длины дуги (напряжения);

- головки, подающие электродную проволоку в дугу с постоянной скоростью, независимо от колебаний длины дуги; благодаря саморегулированию при изменениях длины дуги автоматически изменяется скорость плавления проволоки.

После открытия явления саморегулирования дуги (1942 г., Дятлов В.И.), был предложен принципиально новый тип сварочной головки с постоянной скоростью подачи проволоки в дугу.

Учитывая изложенное выше, в зависимости от способа сварки и типа вольтамперной характеристики дуги, источники питания дуги должны иметь следующие внешние характеристики:

- при автоматической сварке под флюсом в случае применения головки с автоматически регулируемой скоростью подачи проволоки, характеристика источника в рабочей части должна быть крутопадающей; только в этом случае при колебаниях длины дуги изменения I_св будут небольшими и система автоматического регулирования скорости подачи проволоки будет эффективной;

- при РДС характеристика источника в рабочей части также должна быть крутопадающей, так как при колебаниях длины дуги I_св должно изменяться мало для сохранения постоянными тепловой мощности дуги и размеров шва;

- при автоматической сварке под флюсом с применением головок с постоянной скоростью подачи проволоки источники должны иметь пологопадающие внешние характеристики в рабочей части, так как в этом случае при колебаниях длины дуги процессы саморегулирования идут интенсивно и быстро восстанавливается заданный режим сварки;

- при сварке в среде защитных газов внешняя характеристика источника должна быть жёсткой или возрастающей, так как при колебаниях длины дуги только такая характеристика обеспечивает необходимую интенсивность процесса саморегулирования и устойчивость процесса горения дуги.

Источники питания должны удовлетворять некоторым общим требованиям:

1. напряжение холостого хода (U_хх) должно быть достаточным для зажигания дуги;

2. источники должны иметь устройство для регулирования силы сварочного тока;

3. источники должны обладать хорошими динамическими характеристиками, т. е. обладать малой электрической инерцией и должны быстро восстанавливать заданный режим;

4. источники должны иметь малый вес и малые габариты, высокий к.п.д., низкую стоимость, должны быть простыми в эксплуатации и ремонте.

Основные признаки, по которым можно классифицировать источники для сварки:

- по роду тока – на источники постоянного и переменного тока;

- по количеству постов, питающихся от одного источника – на многопостовые и однопостовые;

- по виду внешней характеристики – на источники с крутопадающей, пологопадающей, жёсткой и возрастающей внешней характеристикой или универсальные, которые позволяют получать внешние характеристики различного вида (пример – ПСУ-500);

- по роду привода – на источники с приводным электродвигателем или с ДВС;

- по компоновке – на однокорпусные и двухкорпусные.