Разновидности сварочных автоматов и полуавтоматов

На поточном производстве сварочный автомат полностью заменяет опытного сварщика. С большой производительностью, без участия человека обеспечивает точное соединение деталей. Автоматическая сварка – полностью механизированная технология.

Аппарат самостоятельно поддерживает стабильное горение дуги, подает присадочную проволоку. Процесс происходит в закрытом корпусе. Оператор не подвергается воздействию вредных факторов. Автоматы-сварщики способны работать без перерывов и выходных. После программирования процедура сварки полностью контролируется в автоматическом режиме. При ускоренном процессе получаются качественные швы.

Сущность автоматической сварки

Процедуру автоматизации сварки по электродуговой технологии условно делят на несколько операций:

• обновление расплавляемого стержня в постоянном режиме;
• поддержание необходимых условий (подача флюса или защитного газа в рабочую камеру);
• равномерное движение дуги по заданной траектории с постоянной скоростью;
• формирование шовного валика.

При этом автомат контролирует:

• расстояние между кончиком электрода и свариваемым металлом до микрон;
• силу сварочного тока;
• скорость образования шва;
• глубину прогрева заготовки.

Автоматы различаются по:

• способу защиты рабочей зоны;
• движению сварочной дуги;
• количеству устанавливаемых электродов, их типу;
• роду рабочего тока.

При таком разнообразии аппаратов сущность процесса одинаковая.

Благодаря автоматическим установкам производителям удалось увеличить производительность и качество сварных соединений.

Конструкция полуавтоматического аппарата

Аппарат представляет собой модульную конструкцию, состоящую из источника тока, подающего механизма и горелки. Устройства для сварки в атмосфере защитного газа комплектуются баллонами. Существует ряд высокопроизводительных моделей с охлаждением, которые подключаются к магистрали или резервуару с водой. Полуавтоматы отличаются небольшим весом и высокой мобильностью. Их можно переносить или перевозить на шасси к месту проведения работ. Аппараты применяются для монтажа инженерных систем, при ремонте в условиях действующего производства и мастерских.

Также существуют полуавтоматы стационарной конструкции − сварочные посты. Их применяют в серийном производстве металлоконструкций, когда большинство швов имеет небольшую длину (до 0,8 м).

Виды сварочных автоматов

Исходя из функционала, в любом оборудовании с автоматической сваркой должны быть базовые элементы:

• источника тока инверторного типа, чтобы обеспечить стабильное горение дуги, поддерживающего нужные вольт-амперные характеристики;
• головки, заменяющей электрод;
• устройства, обеспечивающего движение головки или ванны расплава;
• механизированной подачи присадки;
• блок управления.

Все эти части собраны в едином корпусе. Необходимо предусмотреть стол для укладки заготовок. Устройство формирует шов за счет взаимного движения ванны расплава и головки. Одни из элементов закреплен жестко, другой подвижен. Разработано два типа автоматов:

• с равномерной (устанавливаемой) скоростью подачи присадки в рабочую зону;
• регулированием вращения подающих валиков в зависимости от напряжения дуги.

Автоматы тракторного типа

Они предназначены для сварки стыковых и угловых соединений, перемещаются либо по свариваемому изделию (АДФ-1002), либо по рельсовым направляющим, укладываемым на свариваемое изделие или возле него (АДГ-602, АДФ-1202).

Автомат АДГ-602 предназначен для сварки в защитных газах, а АДФ-1202 для сварки под флюсом на постоянном токе. Их конструкции во многом унифицированы. Они позволяют вести сварку как внутри колеи, так и вне ее на расстоянии до 200 мм. Размер колеи 295 мм. Конструкция позволяет корректировать в поперечном направлении положение электродной проволоки относительно стыка в пределах 60 мм. При сварке под флюсом положение электрода контролируется с помощью светоуказателя. Регулирование скорости подачи электродной проволоки и скорости сварки плавное. Система регулирования частоты вращения двигателей позволяет жестко стабилизировать выбранные скорости.

Автомат АДФ-1002 (ТС-17) предназначен для сварки под флюсом на переменном токе. Он имеет один асинхронный двигатель, соединенный как с редуктором механизма подачи электродной проволоки, так и с редуктором тележки. Такое конструктивное решение позволило создать весьма компактный автомат. Скорость движения проволоки и скорость сварки регулируются сменными шестернями. Из-за малых размеров его применяют для сварки внутренних кольцевых швов в сосудах диаметром ≥ 1 м.

Купить

автомат тракторного типа

Технология автоматической сварки

Главный узел аппарата – токопроводящая сварочная головка. Осуществляется подача:

• присадки;
• разряда, формирующего электрическую дугу.

Автоматическая сварка чаще производится с использованием присадочной проволоки, закрепляемой на бобине или катушке. За счет роликовой системы устанавливается траектория движения, скоростной режим. Предварительно присадка выпрямляется, затем поступает в направляющий мундштук, который в процессе работы размещается над рабочей зоной.

Технология полуавтоматической сварки

Расплавленный металл электрода и соединяемых деталей нуждается в защите от атмосферного кислорода. Существуют две технологии, позволяющие избежать их интенсивного окисления и выгорания легирующих добавок.

• Сварка в среде защитных газов. Технология предполагает использование проволоки сплошного сечения, а также аргона или углекислоты. Газы подаются через сопло под небольшим избыточным давлением, позволяющим вытеснить воздух.
• Сварка порошковой проволокой. Содержащие флюс присадочные материалы позволяют обойтись без защитной атмосферы. При плавлении порошковой проволоки происходит образование шлака и газов, предохраняющих сварочную ванну от окисления.

Процесс выполнения полуавтоматической сварки
В задачи оператора полуавтоматической установки входят выбор режима работы аппарата (настройка силы тока, выбор полярности) в соответствии с диаметром электрода и материалом, активация горелки и выполнение нужного количества проходов вдоль шва. Скорость подачи проволоки (сохранение постоянной длины дуги) регулируется в режиме автомата.

Многие современные аппараты имеют дополнительные функции, облегчающие работу сварщика: повышение напряжения при розжиге дуги, возможность переключения с постоянного тока на переменный или импульсный для соединения деталей из цветных металлов. Некоторые модели перестраиваются на сварку неплавящимся электродом или на обычную ручную.

Полуавтоматы с электронным управлением имеют встроенную память для сохранения настроек. Для перехода в другой режим оператору требуется только выбрать соответствующий номер программы.

Преимущества и недостатки

Визуально швы по автоматической технологии намного ровнее, чем ручной. Сварка автомат обладает другими достоинствами:

1. Перед ручной дуговой, сварочное оборудование необходимо долго настраивать, регулировать параметры тока, напряжения. Использование электронных систем ускоряет настроечный процесс.
2. Производительность автоматов в разы выше, чем у бригады сварщиков. Не нужны перерывы на отдых, качество не зависит от профессионализма.
3. Снижается объем отходов. Количество испорченных деталей зависит от правильности настройки аппаратов, а не от человеческого фактора.
4. Стабильный сварочный шов. Сварка автоматами ценится за аккуратные ровные шовные валики одинаковой высоты без разрывов и наплывов.
5. Экономичность: расход проволоки ограниченный, меньше энергопотерь из-за разбрызгивания, угара.
6. Возможность варить металл:

• в труднодоступных для человека местах;
• замкнутых пространствах;
• вредных условиях: повышенной загазованности, некомфортной для человека температуре.

Теперь о недостатках сварки автоматом:

• низкая маневренность;
• необходимость перестройки при смене операций;
• высокая стоимость оборудования.

По этим причинам сварочные автоустройства не могут полноценно заменить сварщиков.

Сварочные автоматы комплектуются из следующих основных узлов; сварочной головки, тележки, пульта управления, аппаратного шкафа, кассет со сварочной проволокой.

Основными элементами сварочной головки являются механизм подачи проволоки, подающие ролики, токоподводящий мундштук и устройства дія установочных перемещений головки.

Механизм подачи состоит из электродвигателя и редуктора. При использовании электродвигателей переменного тока применя­ют регулируемые редукторы. Электродвигатели постоянного тока могут работать в сочетании с нерегулируемыми редукторами. По­дающие ролики расположены на выходных валах редуктора. Их назначение — стабильная подача сварочной проволоки без про­ скальзывания. Обычно это достигается при использовании двух пар подающих роликов. К корпусу редуктора крепится токоведущий мундштук для обеспечения электрического контакта и направления проволоки в сварочную ванну. Мундштук должен обеспечивать минимальное блуждание торна электрода относительно сварочной ванны. Для этого иногда на головку перед мундштуком устанавли­вают роликовый правильный механизм для правки проволоки. Кроме того, в мундштуке должен обеспечиваться надежный элект­рический контакт со сварочной проволокой. Конструкции мундш­туков различны в зависимости от способа сварки, диаметра и жесткости проволоки. Для сварки электродной проволокой боль­шого диаметра (3—5 мм) наибольшее распространение получили мундштуки с роликовым скользящим контактом. При использова­нии проволок меньшего диаметра (0,Ь—2,5 мм) применяют труб­чатые мундштуки. Скользящий контакт поддерживается за счет сменных наконечников мундштука. Применяют также мундштуки колодочного типа, состоящие из двух подпружиненных колодок, и мундштуки сапожкового типа (рис. 11.2).

Конструкция подвески сварочной головки должна обеспечивать возможность ее установочных перемещений: вертикальное —для установления необходимого вылета электрода или угла наклона его

относительно свариваемого стыка; поперечное—для установки торца электрода по центру стыка в начале и корректировки его в процессе сварки.

Тележка предназначена для перемещения головки вдоль свари­ваемого стыка. В большинстве автоматов тележка выполняет роль базового элемента. На ее корпусе устанавливают сварочную голо­вку, кассету для проволоки и пульт управления автоматом. Тележка должна обеспечивать плавность хода в широком диапазоне скоро­стей сварки. Различают тележки тракторного и кареточного типов. Тележка тракторного типа перемещается с помощью бегунковых колес либо по направляющим рельсам, либо непосредственно по свариваемому изделию. Тележка кареточного типа перемещается только по направляющим стапеля или устройства крепления самого автомата; Конструкция направляющих элементов зависит от формы свариваемого стыка. Для сварки продольных прямолинейных швов часто применяют консольные направляющие. Автоматы консоль­ного типа универсальны. Их можно использовать и для сварки поворотных кольцевых швов. Применяются также направляющие портального типа, смещенные относительно изделия и установлен­ные непосредственно на приспособлениях с закрепленными в них изделиями. В автоматах для сварки неповоротных кольцевых стыков каретка перемещается по направляющим, имеющим форму окруж­ности. Для перемещения каретки применяют механизмы с бегун- ковыми колесами, зубчатыми рейками, ходовыми винтами. Тележки автоматов перемещаются с помощью электродвигателей через ре­дуктор. В автоматах с электроприводом постоянного тока скорость перемещения тележки регулируется изменением частоты вращения двигателя. В приводах переменного тока настройку скорости тележ­ки осуществляют сменными шестернями в редукторе.

В зависимости от способов сварки сварочные автоматы могут снабжаться дополнительными устройствами. Так, при сварке под флюсом сварочные автоматы имеют специальную флюсовую аппа­ратуру, предназначенную для подачи флюса в зону сварки, удержа­ния его на поверхности шва во время сварки и уборки его по окончании процесса. Такие устройства выполняются в виде съем­ных бункеров, в которые флюс засыпается и подается самотеком в место сварки в ходе выполнения сварного шва. Иногда применяют специальные флюсоподающие и убирающие аппараты, работающие с помощью сжатого воздуха.

В автоматах для сварки в защитных газах вместо обычного токоподводящего мундштука используется специальная сварочная горелка, в которой помимо токоподвода имеются устройства для подачи защитного газа в зону сварки и принудительного охлаждения горелки от перегрева.

Устойчивый процесс сварки и хорошее качество сварных швов обеспечиваются при оптимально выбранных — параметрах режима сварки. К основным параметрам режима относят напряжение дуги, силу сварочного тока и скорость сварки. Эти параметры необходимо не только правильно установить, но и поддерживать их неизменно постоянными в процессе сварки. Наиболее часто подвержено из­менениям напряжение дуги, находящееся в прямой зависимости от се длины. При сварке плавящимся электродом постоянство длины дуги обеспечивается при равенстве скорости подачи электродной проволоки V, в зону сварки и скорости ее расплавления К: К ~ К — Если К > К, то произойдет уменьшение длины душ и может возникнуть короткое замыкание электрода с изделием. Если Уэ< Уп, го дуга удлиняется вплоть до обрыва и прекращения процесса. Нарушение равенства скоростей происходит по ряду причин: коле­бания напряжения в сети, наличие волнистости и неровностей, свариваемых поверхностей деталей, неравномерность подачи элек­тродной проволоки за счет пробуксовывания в подающих роликах, наличие прихваток по длине свариваемых кромок, воздействие магнитного дутья, отклоняющего дугу, и т. д. Сварочная головка автомата реагирует на эти нарушения и восстанавливает нормаль­ную (заданную) длину дуги.

В применяемых сварочных автоматах используют два принципа регулирования дуги по напряжению: саморегулирование дуги при постоянной скорости подачи элект^юда; принудительное регулиро­вание, при котором скорость подачи электрода автоматически изменяется в зависимости от напряжения дути.

Принцип саморегулирования дуги основан на изменении ско­рости плавления электрода в зависимости от изменения силы сварочного тока (рис. 11.3). При пересечении вольтамперных ха­рактеристик источ ника и дуги процесс устойчивого горения проис­ходит в точке А. При и в возрастании длины дуги ста­тическая характеристика ду­ги поднимается и процесс горения переместится в точ­ку А3. При этом напряжение дуги растет, а сила сварочно­го тока уменьшится до зна­чения /3. Так как скорость плавления электрода нахо­дится в прямой зависимости

от силы тока, то она умень — р и ^ »;3′ °“ма“PW»

’ НОИ дуги-

ШИТСЯ. При ПОСТОЯННОЙ СКО — / 2 — текшие характеристики источника. ?. 4, рости подачи электродной 5 — статические характеристики луги

проволоки длина дуги, а следовательно, и ее напряжение будут уменьшаться до первоначально заданного значения, пока не вос­становится равновесие: К, = К — И, наоборот, при уменьшении длины дуги статическая характеристика ее опустится ниже и процесс перейдет в тонку Аъ сила тока возрастет до значения 12. Электрод будет плавиться быстрее, длина дуги будет увеличиваться, и равно­весие (К= К) вновь восстановится. На основе принципа саморе­гулирования дуги разработан ряд сварочных автоматов, работающих с постоянной, не зависящей от напряжения дуги скоростью подачи электродной проволоки. В автоматах, работающих по этому прин­ципу, для питания дуги следует применять источники питания дуги с пологопадающей внешней характеристикой. Чем более полога характеристика, тем в больших пределах изменения силы свароч­ного тока при отклонениях длины дуги и тем более интенсивно будет происходить процесс саморегулирования. Автоматы с посто­янной скоростью подачи проволоки отличаются более простым устройством и надежны при работе

нован на изменении скорости подачи электродной проволоки в зависимости от напряжения на дуге. Если по какой-либо причине длина дута возрастает, та возрастает и напряжение дуги. Двигатель привода подачи электродной проволоки начнет вращаться быстрее, увеличивая скорость подачи. Длина дуги, а следовательно, и ее напряжение восстановятся до первоначального значения. И, на­оборот, при уменьшении длины дуги скорость подачи замедляется и параметры дути вновь восстанавливаются. Равенство скоростей Vt — Vn обеспечивается изменением скорости подачи электродной проволоки. На рис. 11.4 показана упрощенная схема автоматиче­ского регулирования параметров дуги сварочного автомата АДС — 1000. Электродвигатель (ДГ) подающего механизма сварочной го­ловки питается постоянным током от специального генератора

(ГДГ), имеющего две обмотки возбуждения, включенные встречно. Независимая обмотка / питается от постороннего источника тока и создает постоянный, независимый от напряжения дуги магнитный поток Фн. Обмотка II генератора через выпрямитель (В) подклю­чена к дуге и создает переменный, зависимый от напряжения дуги магнитный поток Фр всегда больше магнитного потока Фн. Получим результирующий магнитный поток Фр,., = Фд — Фн. Генератор (ГДГ) будет подавать на якорь двигателя (ДГ) напряжение такой поляр­ности и значения, что двигатель вращается в направлении подачи проволоки в зону сварки со скоростью, поддерживающей постоян­ную д лину и напряжение дуги. Предварительно нужное напряжение дуги задается потенциометром (РИД) в цепи независимой обмотки. При холостом ходе магнитный поток Фп будет максимальным. Максимальным будет и результирующий магнитный поток Фрп. Двигатель головки с большой скоростью будет подавать электрод вниз. При коротком замыкании электрода с изделием напряжение между ними станет равным нулю, магнитный поток в дуговой обмотке исчезнет и результирующий поток Фр,, = — Фн. Это значит, что на якорь двигателя (ДГ) головки будет подано напряжение противоположной полярности и двигатель начнет вращаться в сторону подъема электродной проволоки вверх. Возбудится элект­рическая дуга. С увеличением длины дуги ее напряжение будет возрастать, также будет возрастать и магнитный поток Ф;1. При определенном напряжении дуги магнитные потоки Фл и Фи срав­няются, электродвигатель остановится. По мере плавления элект­родной проволоки напряжение дуги будет продолжать возрастать, магнитный поток Фд станет больше магнитного потока Фн, поляр­ность поменяется и двигатель головки снова начнет подавать про­волоку вниз, в зону горения дуги.

Если по каким-либо причинам дуга укоротится, то ее напряже­ние снизится, вследствие чего уменьшатся результирующий маг­нитный поток и напряжение генератора (ГДГ). Напряжение дуга, а следовательно, и напряжение, подаваемое на якорь двигателя головки, уменьшатся. Электродвигатель начнет вращаться медлен­нее, скорость подачи электродной проволоки уменьшится, и длина дуги, а следовательно, и ее напряжение будут возрастать до перво­начально заданных потенциометром (РИД) значений. Таким обра — юм, восстановится равенство скоростей: К, = Vlr И, наоборот, если по каким-либо причинам длина дуги возрастет, напряжение дуги также возрастет, увеличится магнитный поток Фд, а следовательно, и магнитный поток Фрез. Это приведет к увеличению напряжения,- подаваемого на якорь двигателя головки, который увеличит обороты и будет с большей скоростью подавать проволоку в зону сварки. Нарушенное равновесие К = К будет опять восстановлено. Таким об|Х13ом,’ скорость подачи электрода зависит от напряжения дуги,

т. е. от ее длины. Эта схема обеспечивает не только поддержание устойчивого горения дуги, но и автомати веское зажигание ее в начале процесса сварки.

В автоматах для сварки вольфрамовым электродом регулирую­щим воздействием служит принудительное восстановление ранее заданного (опорного) напряжения дуги. Это осуществляется изме­нением длины дугового промежутка путем перемещения электрода по высоте. При возрастании напряжения дуги электрод автомати­чески опускается, и, наоборот, при уменьшении дугового напряже­ния электрод поднимается. С этой целью сварочные головки осна­щаются специальной автоматической системой стабилизации дуго­вого напряжения.