Наплавка металла

Куртка и брюки шьются из брезентовой  парусины, иногда из специальной (пленочной) ткани. Брюки надевают поверх обуви для предохранения ног от ожогов горячими огарками, образующимися при смене электродов, и брызгами металла. Куртка одевается поверх брюк, но не в коем случае не заправляется. Все сварщики должны пользоваться брезентовыми рукавицами. При выполнении сварочных работ внутри замкнутых сосудов (котлов, емкостей, резервуаров и др.) сварщиков обеспечивают резиновыми ковриками, галошами, особыми наколенниками, подлокотниками и деревянными подставками.

 

Средства защиты органов дыхания

При выполнении сварочных, наплавочных  и резательных работ малые  замкнутые объемы и пространства (котлы, цистерны, резервуары, колодцы) быстро наполняются газами, парами, пылью и другими аэрозолями, вредно воздействующими на органы дыхания. Чтобы исключить отравление, на сварочных и других работах сварщиков, наплавщиков, резчиков и их подручных рабочих обеспечивают индивидуальными средствами защиты: респираторами типа «Лепесток» (рис.5), специальными масками, шланговыми противогазами или дыхательными приборами.

Когда запыленность воздуха превышает  предельно допустимую санитарную норму (более 4 мг/м³ воздуха), а концентрация газов и окислов в допустимых пределах, можно применять противопылевые респираторы типа «Лепесток». Если сварщик или наплавщик работает в условиях высоких концентраций не только пыли, но и газов, их обеспечивают маской с принудительной подачей воздуха в зону дыхания. Наличие фильтров и подогревателя обеспечивает подачу под маску чистого, а в холодное время подогретого воздуха.

 

 

 

3.4 Оборудование, применяемое при сварке

 

Для выполнения ручной дуговой наплавки используется обычное оборудование сварочного поста.

 

Сварочный пост

Сварочный пост (рис.6) - это рабочее место сварщика, оборудованное всем необходимым для выполнения сварочных работ. Сварочный пост  укомплектован: источником питания, электрическими проводами, электрододержателем, сборочно-сварочными приспособлениями,  инструментами, щитком или маской. Сварочные посты в зависимости  от  рода питаемого  тока и типа  источников питания  бывают:  постоянного тока с питанием  от  однопостового или многопостового сварочного преобразователя или сварочного выпрямителя, переменного тока с питанием от сварочного трансформатора.  Сварочные посты могут быть  стационарными и  передвижными.

Рис.6 Сварочный пост для ручной дуговой сварки:

1 – ящик для электродов; 2 –  рабочий стол; 3 – вытяжная вентиляция; 4 – ящик для инструментов; 5 –  электрододержатель; 6 – источник  питания; 7 – сварочные провода

 

Стационарные посты   представляют собой открытые сверху кабины для сварки изделий небольших размеров.  При питании сварочных постов  от многопостовых преобразователей постоянного тока и выпрямителей  сварочный ток разводят по кабинам проводами или шинами, в кабине  устанавливается рубильник или магнитный пускатель для включения источника сварочного  тока. На рабочем столе  располагаются специальные приспособления для сборки и  зажатия свариваемых  деталей, а также ящик  для электродов  и инструментов,  на  стены кабины подвешивают сушильный шкаф  для прокалки электродов. Стационарные посты располагают в цехе, преимущественно  в отдельных  сварочных кабинах,  в которых сваривают изделия небольших размеров. К посту подают собранную под сварку конструкцию и при выполнении нескольких сварных швов, сварщик передвигается и его рабочее место меняется от шва к шву, а источник питания и пусковая аппаратура остаются на месте. Передвижения сварщика могут быть в пределах длины сварочного кабеля – не более 30-40 м.

Рабочей зоной сварщика является пространство высотой до  2м над уровнем пола или площадки, на которых находится рабочее место. Для электросварочных работ отводят специальные помещения, свободная   площадь (без оборудования) должна быть  не меньше 4 м² для каждого поста.   Стенки кабины могут быть выполнены из тонкого металла, фанеры, брезента. Фанера и брезент должны быть пропитаны огнеупорным составом (раствором алюмо-калиевых квасцов). Каркас кабины изготавливается из стальной трубы или уголка. Пол выкладывается из огнестойкого материала кирпич, бетон, цемент), он должен быть плотным, прочным, не скользким, слабо проводить тепло. Стены окрашивают в светло-серые тона красками, хорошо поглощающими  ультрафиолетовые лучи. При   сварке в закрытом помещении рабочие места электросварщиков должны быть отделены от смежных рабочих мест и проходов экранами (ширмами). При сварке  на открытом воздухе ограждения следует ставить, если рядом работают несколько сварщиков, или в местах прохождения других рабочих.

Для удаления вредных газов и  пыли при  производстве электросварочных работ внутри  закрытых помещений должны устанавливаться вытяжная вентиляция,  обеспечивающая полную замену загрязненного воздуха чистым. Когда  трудно обеспечить необходимую вентиляцию и содержание вредных веществ в атмосфере превышает допустимое, следует применять средства индивидуальной защиты органов дыхания сварщика – респираторы или противогазы.  Вентиляция может быть общей и местной. При работе на открытом воздухе рабочее место сварщика должно  быть защищено от дождя и ветра. Для работы в сидячем или  лежащем положении сварщик должен быть обеспечен специальными ковриками.

Передвижные посты применяют при сварке крупногабаритных изделий непосредственно на производственных площадях цехов или строительных площадках. Защита от лучей дуги в этих случаях производится щитами, а защитой источников питания дуги от дождя и снега служат передвижные машинные залы.

 

Сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы — это специальные понижающие трансформаторы, имеющие требуемую внешнюю характеристику и обеспечивающие питание сварочной дуги и регулирование сварочного тока. Трансформаторы обычно имеют падающую характеристику. Их используют для ручной дуговой сварки и автоматической сварки под флюсом.

Трансформатор состоит из сердечника — магнитопровода, выполненного из трансформаторной стали. На сердечнике размещаются две обмотки — первичная и вторичная. Переменный ток из сети, проходя через первичную обмотку трансформатора, намагничивает сердечник, создавая в нем переменный магнитный поток, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней переменный ток.

Напряжение индукционного тока зависит от числа витков вторичной  обмотки: чем меньше витков, тем напряжение индуктируемого тока будет ниже и, наоборот, чем больше витков, тем напряжение выше. Регулирование сварочного тока и создание внешней характеристики обеспечиваются изменением потока магнитного рассеяния или включением в сварочную цепь дополнительного индуктивного сопротивления.

В соответствии с этим сварочные трансформаторы подразделяют на две основные группы.

К первой группе относят трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием. Эти трансформаторы можно разделить на три основных типа: трансформаторы с магнитными шунтами, подвижными катушками и витковым (ступенчатым) регулированием (трансформаторы типов ТС, ТД, СТШ, ТСК, ТСП).

Во вторую группу входят трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и дополнительной реактивной катушкой — дросселем (типов СТН, ТСД).

Трансформатор типа ТСК  имеет следующее устройство (рис.7). Трансформатор с повышенным магнитным рассеянием имеет подвижную катушку. При ее перемещении регулируется сварочный ток. В нижней части сердечника находится первичная обмотка, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях магнитопровода. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно.

Рис.7 Схема сварочного трансформатора ТСК-500:

а – внешний вид, б  – схема регулирования сварочного тока, в – электрическая схема

1 – сердечник, 2 – вторичная обмотка, 3 – первичная  обмотка, 4 – конденсатор, 5 – винт, 6 – рукоятка

Вторичная обмотка, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток соединены параллельно. Вторичная обмотка подвижная и может перемещаться по сердечнику с помощью винта, с которым она связана, и рукоятки, находящейся на крышке кожуха трансформатора.

Сварочный ток регулируют изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитный поток рассеяния и индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, индуктивное сопротивление и магнитный поток рассеяния растут и сварочный ток уменьшается.

Пределы регулирования сварочного тока 165— 650 А. Последовательное соединение катушек первичной и вторичной  обмоток позволяет получать малые  сварочные токи с пределами регулирования 40—165 А. Для приближенной установки  сварочного тока на крышке кожуха расположена шкала с делениями. Более точно ток устанавливают по амперметру.

Для повышения коэффициента мощности сварочный трансформатор типа ТСК имеет в первичной цепи конденсатор большой мощности.

Для автоматической дуговой сварки под флюсом выпускаются сварочные трансформаторы типа ТДФ.

 

Сварочные выпрямители

Сварочные выпрямители — это источники постоянного сварочного тока, состоящие из сварочного трансформатора с регулирующим устройством и блока полупроводниковых выпрямителей. Иногда в комплект сварочного выпрямителя входит еще дроссель, включаемый в цепь постоянного тока. Дроссель служит для получения падающей внешней характеристики. Действие сварочных выпрямителей основано на том, что полупроводниковые элементы проводят ток только в одном направлении. Наибольшее применение в сварочных выпрямителях получили селеновые и кремниевые полупроводники.

В сварочных выпрямителях используют трехфазную мостовую схему  выпрямления, дающую меньшую импульсацию  выпрямленного напряжения, более  равномерную загрузку питающей сети переменного тока и лучшее использование трансформатора, питающего выпрямитель.

Сварочные выпрямители  имеют высокие динамические свойства вследствие меньшей электромагнитной инерции. Ток и напряжение при  переходных процессах изменяются практически  мгновенно. Отсутствие вращающихся частей делает установки более простыми и надежными в эксплуатации, чем генераторы постоянного тока.

Выпрямители серии ВД предназначены для ручной дуговой сварки и автоматической сварки под флюсом. Они выполнены передвижными и рассчитаны на перемежающийся режим работы при принудительном охлаждении.

На металлической раме выпрямителя ВД-306У3 размещены выпрямительный блок с вентилятором и трехфазный понижающий трансформатор с усиленными магнитными полями рассеяния. С трех сторон конструкция защищена кожухом, а сверху крышкой, на которой размещена рукоятка плавного регулирования сварочного тока. На лицевой панели конструкции расположены амперметр, кнопки «Пуск» и «Стоп», переключатель диапазонов сварочного тока, два разъема для подключения сварочного кабеля, имеющие соответствующую полярность (+) и (-), и разъем для подключения выпрямителя к сети. Для обеспечения необходимого температурного режима полупроводниковых диодов в выпрямительном блоке имеется вентилятор. Металлическая рама установлена на двух колесах.

Выпрямитель ВД-306У3 (рис.8) имеет плавноступенчатое регулирование сварочного тока. Две ступени регулирования обеспечиваются одновременным переключением фаз первичных и вторичных обмоток сварочного транс-форматора со звезды на треугольник с помощью переключателя. При переключении со звезды на треугольник пределы изменения тока увеличиваются в 3 раза. Плавное регулирование в пределах каждой ступени достигается изменением расстояния между обмотками. При сближении обмоток индуктивность рассеяния и их индуктивное сопротивление уменьшаются, сварочный ток возрастает, а при увеличении расстояния между обмотками — наоборот.

Первичные обмотки подвижные, а  вторичные — неподвижные и  закреплены у верхнего ярма магнитопровода трансформатора.

Выпрямители типа ВДГ применяют для механизированной сварки в углекислом газе. Они имеют дистанционное переключение режимов сварки.

Универсальные сварочные выпрямители  типа ВДУ предназначены для однопостовой механизированной сварки в углекислом газе и под флюсом. Их используют также для ручной дуговой сварки электродами.

Выпрямители типа ВДГИ служат для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом в защитных газах.

Многопостовые сварочные  выпрямители типа ВКСМ, ВДМ, ВДУМ рассчитаны на номинальные длительные токи 1000—5000 А. Число постов определяют по номинальной силе тока одного поста и коэффициенту одновременности нагрузки, равному 0,6—0,7. Например, выпрямитель ВДУМ-4Х401У3 используют для питания четырех сварочных постов при механизированной сварке в углекислом газе и ручной дуговой сварке.

Сварочные выпрямители имеют жесткую  внешнюю характеристику. Получение  падающей внешней характеристики и  регулирование силы сварочного тока поста осуществляют балластными  реостатами РБ-300, поставляемыми комплектно с выпрямителями.

Выпрямители многопостовые состоят  из следующих элементов: силового трехфазного  понижающего трансформатора, выпрямительного  кремниевого блока с вентилятором, пускорегулирующей и защитной аппаратуры.

 

 
Специальное оборудование для наплавки

Электродуговая наплавка применяется  для восстановления изношенных и  исправления дефектных деталей, а также для изготовления новых  биметаллических деталей, в которых  на рабочие поверхности, подверженные износу, наносится слой износостойкого металла. Наплавка может выполняться полуавтоматами или автоматами.

Полуавтоматическая наплавка может  выполняться любыми сварочными полуавтоматами, преимущественно полуавтоматами, предназначенными для порошковой проволоки. Некоторые  полуавтоматы приспособлены, главным  образом, для наплавочных работ. Это полуавтоматы стационарного типа, снабженные емкой катушкой для проволоки, со сравнительно небольшой зоной действия, так как наплавка производится обычно на постоянном рабочем месте. Примером специализированного полуавтомата служит полуавтомат А - 1072С (рис. 9) для заварки дефектов литья. Он состоит из тех же узлов, что и обычные сварочные полуавтоматы. Однако для повышения производительности (до 50 кг наплавленного металла в час), наплавка предварительно подогретых отливок выполняется тремя проволоками на токе до 1600 А. Применение трех проволок позволяет увеличить суммарное сечение электрода при сохранении достаточной гибкости шланга. Для удобства работы с подогретой деталью полуавтомат снабжен удлиненной горелкой.