Оборудование для дуговой и плазменной наплавки

Для руч­ной ду­говой нап­лавки ис­пользу­ют­ся раз­личные сва­роч­ные тран­сфор­ма­торы и вып­ря­мите­ли.

Сва­роч­ные вып­ря­мите­ли пред­назна­чены для пи­тания элек­три­чес­кой сва­роч­ной ду­ги пос­то­ян­ным то­ком при руч­ной ду­говой свар­ке, рез­ке и нап­лавке ме­тал­лов от се­ти пе­ремен­но­го то­ка и ис­пользо­вании штуч­ных сва­роч­ных элек­тро­дов ди­амет­ром 2…6 мм. Для ду­говой нап­лавки ши­роко ис­пользу­ют­ся сва­роч­ные вып­ря­мите­ли мо­делей ВД-160 и ВД-301.

Вып­ря­митель мно­гопос­то­вой мо­дели ВДМ-1202С пред­назна­чен для мно­гопос­то­вой руч­ной ду­говой свар­ки и рез­ки ма­ло­уг­ле­родис­тых и ле­гиро­ван­ных ста­лей штуч­ны­ми элек­тро­дами с за­щит­ным ле­гиру­ющим пок­ры­ти­ем пос­то­ян­но­го и пе­ремен­но­го то­ка ди­амет­ром 2…8 мм в про­из­водс­твен­ных ус­ло­ви­ях. Вып­ря­митель соз­дан для ра­боты про­фес­си­ональных свар­щи­ков на от­ветс­твен­ных про­из­водс­твен­ных и ре­мон­тных объек­тах. Си­ловая часть элек­три­чес­кой схе­мы обес­пе­чива­ет жес­ткую внеш­нюю ха­рак­те­рис­ти­ку с нап­ря­жени­ем хо­лос­то­го хо­да, не­об­хо­димым для уве­рен­но­го под­жи­га ду­ги.

Нас­тройка сва­роч­но­го 8-пос­то­вого вып­ря­мите­ля мо­дели ВДМ-1202С про­из­во­дит­ся с по­мощью удоб­ной руч­ки. Встро­ен­ный вен­ти­лятор осу­щест­вля­ет при­нуди­тельное ох­лажде­ние наг­ре­ва­юще­гося во вре­мя ра­боты си­лово­го тран­сфор­ма­тора. По срав­не­нию с ана­логич­ны­ми мно­гопос­то­выми сва­роч­ны­ми вып­ря­мите­лями вы­пря­митель мо­дели ВДМ-1202С от­ли­ча­ет­ся луч­ши­ми тех­ни­ко-эко­номи­чес­ки­ми по­каза­теля­ми, сов­ре­мен­ным про­мыш­ленным ди­зайном и по­вышен­ным сро­ком служ­бы.

Вып­ря­митель ин­вертор­ный пред­став­ля­ет со­бой ком­пак­тный ин­вертор­ный ис­точник пи­тания, пред­назна­чен­ный для элек­тро­дуго­вой свар­ки и рез­ки из­де­лий из ста­ли и спла­вов раз­личных ма­рок тол­щи­ной 0,5…8,0 мм штуч­ны­ми элек­тро­дами ди­амет­ром 1,6…4,0 мм как для пос­то­ян­но­го, так и пе­ремен­но­го то­ка, с его по­мощью так­же воз­можна свар­ка неп­ла­вящи­мися элек­тро­дами. Плав­ная ре­гули­ров­ка сва­роч­но­го то­ка от 10 до 160 А поз­во­ля­ет уп­ростить вы­пол­не­ние осо­бо слож­ных вер­ти­кальных и по­толоч­ных швов.

Ис­ходны­ми кри­тери­ями для раз­ра­бот­ки сва­роч­но­го вып­ря­мите­ля бы­ли удобс­тво в при­мене­нии, вы­сокие про­из­во­дительность и ма­нев­ренность. Мно­гос­то­рон­ние свойства и прос­то­та уп­равле­ния вып­ря­мите­лем бы­ли дос­тигну­ты бла­года­ря при­мене­нию сов­ре­мен­ной элек­тро­ники. Ис­пользу­емая в нем схе­ма вы­соко­час­тотно­го клю­чево­го пре­об­ра­зова­теля обес­пе­чива­ет сох­ра­нение ос­новных па­рамет­ров ап­па­рата да­же при зна­чительном из­ме­нении нап­ря­жения пи­та­ющей се­ти, а элек­трон­ная быс­тро­действу­ющая ста­били­зация то­ка поз­во­ля­ет по­высить элас­тичность ду­ги и зна­чительно уменьшить раз­брыз­ги­вание ме­тал­ла в зо­не свар­ки. Вып­ря­митель (сва­роч­ный ин­вентарь) име­ет от­но­сительно не­большую мас­су, по­это­му его лег­ко пе­ренес­ти к сва­рива­емо­му объек­ту. Он мо­жет вы­пол­нить свою ра­боту очень эф­фектив­но да­же в слож­ных ус­ло­ви­ях.

В нас­то­ящее вре­мя се­рийно вы­пус­ка­ют ус­та­нов­ки для плаз­менно­го на­пыле­ния и нап­лавки, а так­же спе­ци­али­зиро­ван­ные ус­та­нов­ки для плаз­менной нап­лавки, нап­ри­мер нап­лавки фа­сок кла­панов. Сва­роч­ные плаз­менные ус­та­нов­ки так­же мож­но при­менять и для нап­лавки.

Ус­та­нов­ки для плаз­менно­го на­пыле­ния мо­гут быть ис­пользо­ваны при плаз­менной нап­лавке пос­ле из­ме­нения элек­три­чес­кой схе­мы и за­мены на­пыля­юще­го плаз­мотро­на плаз­мотро­ном для нап­лавки.

Плаз­мотро­ны. В нас­то­ящее вре­мя в за­виси­мос­ти от ви­да тех­но­логи­чес­ко­го про­цес­са (рез­ка, на­пыле­ние, свар­ка, нап­лавка и др.), ро­да то­ка (пос­то­ян­ный, пе­ремен­ный), чис­ла дуг (од­но­дуго­вые, мно­году­говые) су­щес­тву­ет мно­жес­тво раз­личных конс­трук­ций плаз­мотро­нов. Для нап­лавки по­рош­ко­выми спла­вами и нап­ла­воч­ны­ми про­воло­ками на­ибольшее рас­простра­нение по­лучи­ли плаз­мотро­ны пос­то­ян­но­го то­ка пря­мой по­ляр­ности. Плаз­мотро­ны об­ратной по­ляр­ности при­меня­ют глав­ным об­ра­зом для нап­лавки на алю­мини­евые из­де­лия.

Нес­мотря на большое раз­но­об­ра­зие конс­трук­ций плаз­мотро­нов, прин­цип их действия и ус­тройство при­мер­но оди­нако­вы. Прин­цип действия ос­но­ван на сжа­тии ду­ги во­до­ох­лажда­емым соп­лом и про­ходя­щим че­рез не­го га­зом.

Плаз­мотрон сос­то­ит из во­до­ох­лажда­емых ка­тода и ано­да, от­де­лен­ных друг от дру­га изо­лято­ром, из­го­тов­ленным ча­ще все­го из тек­сто­лита. В ка­тоде кре­пит­ся вольфра­мовый неп­ла­вящийся элек­трод, в ано­де пре­дус­мотре­ны ка­налы для фор­ми­рова­ния плаз­менной ду­ги, по­дачи га­зов и нап­ла­воч­но­го по­рош­ка. Прин­ци­пи­альное от­ли­чие конс­трук­ций этих плаз­мотро­нов от дру­гих плаз­менных го­релок с по­дачей по­рош­ка в зо­ну ду­ги — ис­пользо­вание га­за, тран­спор­ти­ру­юще­го по­рошок и слу­жаще­го од­новре­мен­но для за­щиты сва­роч­ной ван­ны. Эта важ­ная конс­трук­тивная осо­бен­ность поз­во­ля­ет на 50…60% сок­ра­тить об­щий рас­ход га­зов, уменьшить раз­ме­ры го­релок и улуч­шить за­щиту сва­роч­ной ван­ны.

Эко­номи­чес­ки на­ибо­лее це­лесо­об­разно вос­ста­нов­ле­ние и уп­рочне­ние де­талей нап­лавкой сжа­той ду­гой плаз­мотро­нами, поз­во­ля­ющи­ми в ка­чес­тве тран­спор­ти­ру­юще­го (за­щит­но­го) га­за ис­пользо­вать сжа­тый воз­дух, по­дава­емый из воз­душной ма­гис­тра­ли или по­луча­емый ком­прес­со­ром и че­рез ре­сивер под­во­димый к плаз­мотро­ну.

При нап­лавке с ко­леба­ни­ями по­луча­ют­ся ров­ные слои с еди­нич­ны­ми по­рами. По­дача по­рош­ка воз­ду­хом че­рез од­но от­вер­стие без кру­говой за­щиты не обес­пе­чива­ет по­луче­ния ка­чес­твен­ной нап­лавки: об­ра­зу­ет­ся мно­го пор и ра­ковин. Только ком­би­ниро­ван­ная фи­зико-хи­мичес­кая за­щита, т. е. от­тесне­ние на­руж­но­го воз­ду­ха воз­душно-по­рош­ко­вым по­током от сва­роч­ной ван­ны, и ак­ти­вация нап­ла­воч­но­го спла­ва по­рош­ко­вым алю­мини­ем поз­во­ля­ют по­лучать слои нап­лавки хо­роше­го ка­чес­тва.

На­ибо­лее це­лесо­об­разно при­менять плаз­мотро­ны с за­щит­ной воз­душно-по­рош­ко­вой сре­дой для вос­ста­нов­ле­ния и уп­рочне­ния де­талей, не тре­бу­ющих пос­ле их нап­лавки ме­хани­чес­кой об­ра­бот­ки, нап­ри­мер де­талей сельско­хозяйствен­ных ма­шин (ле­мехов, дис­ков сош­ни­ков, лу­щильни­ков и др.).

Фор­ма и раз­ме­ры плаз­мо­об­ра­зу­юще­го соп­ла в зна­чительной сте­пени оп­ре­деля­ют свойства и па­рамет­ры сжа­той ду­ги. Уменьше­ние ди­амет­ра соп­ла и уве­личе­ние его дли­ны ве­дут к воз­раста­нию ско­рос­ти по­тока плаз­мы и по­выше­нию нап­ря­жения ду­ги: ду­га ста­новит­ся бо­лее кон­цен­три­рован­ной, жес­ткой, ее проп­лавля­ющая спо­соб­ность по­выша­ет­ся. Эти важ­ные свойства ду­ги спо­собс­тву­ют по­выше­нию про­из­во­дительнос­ти при плаз­менной рез­ке и свар­ке ме­тал­лов. Од­на­ко при нап­лавке ка­чес­тво пок­ры­тий по­луча­ет­ся бо­лее вы­сокое при ра­боте на сред­них и мяг­ких ре­жимах, обес­пе­чива­емых пу­тем вы­бора на­ибо­лее ра­ци­ональных раз­ме­ров плаз­мо­об­ра­зу­юще­го соп­ла, со­от­ветс­тву­юще­го оп­ре­делен­но­му зна­чению то­ка.

По­рош­ко­вые пи­тате­ли пред­назна­чены для со­дер­жа­ния по­рош­ка, ре­гули­рова­ния его рас­хо­да и обес­пе­чения ста­бильной и рав­но­мер­ной по­дачи че­рез плаз­мотрон в зо­ну нап­лавки.

Пос­ле плаз­мотро­на по­рош­ко­вый пи­татель яв­ля­ет­ся на­ибо­лее важ­ным уз­лом, оп­ре­деля­ющим ка­чес­тво нап­лавки. В нас­то­ящее вре­мя в ус­та­нов­ках, глав­ным об­ра­зом для га­зотер­ми­чес­ко­го на­пыле­ния, при­меня­ют раз­личные по конс­трук­ции ти­пы по­рош­ко­вых пи­тате­лей: ин­жектор­ные, вер­ти­кально- и го­ризон­тально-ба­рабан­ные, шне­ковые и др. Как пра­вило, пе­речис­ленные ти­пы пи­тате­лей обес­пе­чива­ют ста­бильную ра­боту по­рош­ка при рас­хо­де не ме­нее 25 г/мин.

В шка­фу уп­равле­ния ус­та­нов­кой сос­ре­дото­чены пус­ко­вые, из­ме­рительные, сиг­нальные при­боры и ус­тройства, кон­тро­лиру­ющие про­цесс плаз­мо­об­ра­зова­ния и во­до­снаб­же­ния. Ос­новное наз­на­чение шка­фа уп­равле­ния при плаз­менной нап­лавке с по­дачей по­рош­ка в сва­роч­ную ван­ну — обес­пе­чение вклю­чения ус­та­нов­ки только пос­ле по­дачи в плаз­мотрон ох­лажда­ющей во­ды и плаз­мо­об­ра­зу­юще­го га­за. В про­тив­ном слу­чае плаз­мо­об­ра­зу­ющее соп­ло мо­жет рас­пла­виться и плаз­мотрон выйдет из строя. Это свя­зано с тем, что в плаз­мотро­нах для на­пыле­ния рас­ход плаз­мо­об­ра­зу­юще­го га­за сос­тавля­ет не ме­нее 25 л/мин, а в плаз­мотро­нах для нап­лавки по­рош­ка­ми не пре­выша­ет 2,5 л/мин, и ра­бота на­чина­ет­ся с пер­во­начально­го за­жига­ния кос­венной ду­ги при то­ках, не пре­выша­ющих 70 А.

Ко­леба­тельный ме­ханизм (ко­леба­тель) пред­назна­чен для воз­врат­но-пос­ту­пательно­го пе­реме­щения плаз­менной го­рел­ки вдоль оси нап­лавля­емой ци­лин­дри­чес­кой де­тали с за­дан­ной час­то­той и ам­пли­тудой в це­лях по­выше­ния про­из­во­дительнос­ти тру­да пу­тем по­луче­ния нап­равля­емо­го ва­лика тре­бу­емой ши­рины за один обо­рот де­тали. При нап­лавке плос­ких по­вер­хнос­тей ко­леба­тель пе­реме­ща­ет плаз­мотрон пер­пенди­куляр­но нап­равле­нию по­дачи нап­лавля­емой де­тали, фор­ми­руя ва­лик не­об­хо­димой ши­рины.

При вос­ста­нов­ле­нии де­талей плаз­менной нап­лавкой с по­дачей по­рош­ка в зо­ну нап­лавки не­об­хо­димо, что­бы ко­леба­тель обес­пе­чивал час­то­ту ко­леба­ний в пре­делах 50…70 кол/мин с ам­пли­тудой 4…30 мм. При­меня­ют ко­леба­тели с пнев­ма­тичес­ким и элек­три­чес­ким при­водом. Пос­ледние обес­пе­чива­ют бо­лее плав­ные и рав­но­мер­ные ко­леба­ния, что поз­во­ля­ет по­лучать ка­чес­твен­ные нап­лавлен­ные слои без под­ре­зов.

Для пи­тания ус­та­нов­ки плаз­менной нап­лавки с по­дачей по­рош­ка в сва­роч­ную ван­ну тре­бу­ет­ся ис­точник пи­тания пос­то­ян­но­го то­ка с па­да­ющей вольт-ам­перной ха­рак­те­рис­ти­кой (ВАХ) и нап­ря­жени­ем хо­лос­то­го хо­да не ни­же 60 В. Это­му тре­бова­нию удов­летво­ря­ют се­рийно вы­пус­ка­емые сва­роч­ные вып­ря­мите­ли мо­делей ВД-306, ВД-303, ВДУ-505, ВДУ-506, ВДУ-601, ИПН-160/600 и др.

Контрольные вопросы

1. Для ка­ких це­лей на­ибо­лее эф­фектив­на руч­ная ду­говая нап­лавка?

2. Ка­ковы осо­бен­ности руч­ной ду­говой нап­лавки неп­ла­вящим­ся элек­тро­дом?

3. Ка­кие по­рош­ко­об­разные нап­ла­воч­ные ма­тери­алы ис­пользу­ют­ся при руч­ной ду­говой нап­лавке?

4. Ка­ковы ре­жимы нап­лавки угольным элек­тро­дом?

5. На­зови­те осо­бен­ности руч­ной ду­говой нап­лавки пла­вящим­ся элек­тро­дом.

6. Ука­жите ос­новные па­рамет­ры ре­жимов руч­ной ду­говой нап­лавки в ниж­нем по­ложе­нии.

7. Ка­кие ис­точни­ки то­ка ис­пользу­ют­ся для руч­ной ду­говой нап­лавки?

8. Для че­го пред­назна­чены сва­роч­ные вып­ря­мите­ли?

9. Ка­ковы осо­бен­ности га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?

10. В ка­кой пос­ле­дова­тельнос­ти ре­комен­ду­ет­ся вы­пол­нять нап­лавку на­пыле­ни­ем с од­новре­мен­ным оп­лавле­ни­ем?

11. Ка­кие ма­тери­алы ис­пользу­ют­ся для га­зопо­рош­ко­вой нап­лавки?