Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Электродуговая сварка: современные решения Развитие сварочного производства, а точнее — его модернизация на основе внедрения новых технологий, оборудования и материалов, самым непосредственным образом связано с ростом конкурентоспособности продукции во всех отраслях. Такое положение дел напрямую или косвенно способствует повышению качества и эффективности выполнения работ. Поэтому выставки сварочной тематики пользуются особым интересом специалистов, занятых в самых различных отраслях. За семь лет участие в екатеринбургской выставке «Сварка» стало плановым мероприятием для многих российских производителей и потребителей сварочного оборудования и материалов. По данным социологического опроса, организованного ЗАО «Уральские выставки» во время проведения прошлого форума 2006 г., более 50% экспонентов смогли достичь поставленных целей, а свыше 90% выразили желание участвовать в подобных экспозициях и в дальнейшем. Кроме того, 24% посетителей заключили договоры о намерениях, 61% установили деловые контакты, а 90% ознакомились с интересными изделиями. В рамках 7-й специализированной выставки, традиционно прошедшей в Екатеринбургском центре международной торговли в конце 2007 г., состоялась научно-техническая конференция «Упрочнение рабочих поверхностей деталей машин». На форуме прошел также семинар главных сварщиков УрФО (Уральского федерального округа) по теме «Повышение ресурса работоспособности сварных изделий и конструкций». Для молодых же специалистов были устроены конкурсы «Молодой сварщик» и «Мисс Сварка Урала». Ручная импульсно- дуговая сварка На стенде компании ООО «АСОИК» (г. Пермь) посетители смогли ознакомиться с инверторным сварочным источником ФЕБ-315Р «Магма», производимым НПФ «ФЕБ» (г. Санкт-Петербург). На примере этого аппарата были показаны все возможности и преимущества ручной адаптивной импульсно-дуговой сварки. Как известно, при ручном способе сварки неповоротных стыков магистральных трубопроводов около 90% изъянов, выявляемых в результате контроля качества соединений, являются дефектами корневых слоев швов. Это подрезы, непровары, поры и неметаллические включения. Что закономерно, поскольку качественно выполнять швы во всех пространственных положениях, обеспечивая при этом хороший корень, могут только высококлассные сварщики при тщательной подготовке стыка и использовании качественных материалов. Главная трудность для сварщиков средней квалификации состоит в том, что требуется постоянно находить компромисс между достаточным проплавлением кромок разделки и размерами сварочной ванны. Сварочный ток при этом устанавливается не ниже допустимого тока электрода и не меняется за все время работы. Поэтому единственным доступным сварщику способом управления процессом является перемещение дуги от сварочной ванны на кромку разделки шва. Метод же ручной импульсно-дуговой сварки полностью лишен таких сложностей. Здесь задача сварщика сводится практически к ведению электрода по стыку. Остановимся на этом подробнее. При импульсно-дуговом способе в течение всего цикла сварки осуществляется непрерывное автоматическое управление параметрами. Их корректировка происходит в зависимости от стабильности технологического процесса на разных этапах формирования шва, определяемых его пространственным положением. Сварочный ток в этом случае представляет собой повторяющиеся микроциклы, состоящие из токов импульса и паузы. Последний выбирается меньше, чем минимальный ток, рекомендованный для данного типа электрода. На таком токе электрод плавится меньше всего, а перенос металла осуществляется крупными каплями с короткими замыканиями дугового промежутка. Для обеспечения устойчивости и постоянства длины дуги ток паузы дополнительно модулируется короткими высокочастотными импульсами, что является главным отличием и преимуществом ручной импульсно-дуговой сварки. Эти импульсы вносят незначительный вклад в средний сварочный ток и в основном предназначены для поддержания стабильности существования дугового разряда в интервале паузы. В интервалах коротких замыканий (во время перехода капель электродного металла в сварочную ванну) сварочный ток меняет свои свойства (выходные характеристики), обеспечивая перетекание металла и снижая вероятность прилипания электрода. После окончания короткого замыкания сварочный источник нормирует энергию повторного возбуждения дуги для успокоения колебаний сварочной ванны. Основное плавление электрода и оплавление кромок разделки происходит за время действия импульса. Оно выбирается таким, чтобы кромки оплавлялись на 1–1,5 мм (это около 0,2–0,5 с). Ток импульса рассчитывается исходя из оптимального тока электрода (например, для электрода ОК.53.70 диаметром 3 мм устанавливается ток 100 А). При этом ток паузы выбирается из тех соображений, чтобы в течение паузы сварочная ванна не увеличивалась и не замерзала, а оставалась одного размера (подходящая величина — 30–50 А). Время паузы выбирается из расчета успокоения сварочной ванны и заполнения «замочной скважины», образованной проплавленными кромками разделки (0,4–0,6 с). Задание параметров тока и времени для каждой фазы (горячего старта, сварочного импульса и сварочной паузы) производится путем нажатия соответствующих кнопок на панели управления ФЕБ-315Р «Магма». Все настроенные параметры сварочного режима записываются в память устройства. Оно способно запомнить до 10 таких режимов, каждый из которых активируется по желанию. Зависимость энергетических параметров режима сварки от характера переноса электродного металла в сварочную ванну повышает устойчивость процесса и снижает требования к квалификации сварщика. Во время действия импульса, когда хорошо видно оплавление кромок разделки, рабочий перемещает электрод на один шаг в направлении формирования шва. Каких-либо других движений или манипуляций электродом сварщику производить не требуется. При оптимально настроенных параметрах импульсно-дуговая сварка покрытым электродом обеспечивает качественное формирование корневого шва с обратным усилением (с образованием обратного валика) во всех пространственных положениях. В них же она позволяет выполнять облицовочные и заполняющие швы. В качестве иллюстрации улучшения качественных и прочностных свойств сварных соединений, получаемых подобным способом, можно привести следующий пример. При сварке труб большого диаметра (1020 или 1420 мм) из марганцовистых сталей марок 10Г2С и 17Г1СУ повышается однородность шва, в 2–3 раза уменьшается размер его зерен и зоны термического влияния основы. Использование импульсно-дуговой сварки позволяет повысить пластичность зон сварного соединения труб из стали марки 10Г2С и увеличить ударную вязкость соединения труб из стали 17Г1СУ. При положительной (отрицательной, около -60 °С) температуре ударная вязкость металла шва увеличивается на 8–27 (15–24) %. Повышается (на 25–30%) и усталостная прочность соединений, причем как в металле шва, так и зоне термического влияния. Инверторный сварочный источник обеспечивает регулировку сварочного тока в диапазоне от 5 до 350 А, а напряжение холостого хода устанавливается в диапазоне 50–85 В. ФЕБ-315Р «Магма» может питаться от однофазной сети переменного тока (с перепадами напряжения от 175 до 245 В), трехфазной сети (с перепадами от 300 до 495 В) и сети постоянного тока напряжением 220–350 В и 400–700 В. Источник при этом автоматически определяет, какое напряжение на него подано, и выполняет необходимые настройки. На максимальной выходной мощности энергопотребление аппарата не превышает 18 кВА. Система управления ФЕБ-315Р «Магма» построена на базе универсального микроконтроллера. Благодаря возможностям специально разработанного программного обеспечения (версии не ниже 169) она в реальном времени определяет все сварочные параметры и поддерживает их с высокой точностью. При необходимости такая система позволяет оперативно изменять характеристики, причем как статические, так и динамические. Источник имеет прочную конструкцию корпуса и рассчитан на эксплуатацию в жестких условиях (аттестован в соответствии с требованиями РД 03-614-03) или при наличии в окружающей среде большого количества пыли. Он применяется и на опасных производственных объектах, подверженных механическим вибрациям, или предприятиях с низким качеством питающей сети. Рабочий температурный диапазон аппарата составляет от -40 до +40 °С. Стоит ФЕБ-315Р «Магма» около 80 тыс. руб. Сварочный источник выпускается также в универсальном исполнении, позволяющем (помимо ручной импульсно-дуговой сварки) выполнять и сварку неплавящимся электродом в среде защитных газов. Им поддерживаются полуавтоматическая сварка в среде активных и инертных газов, а также сварка порошковой проволокой. В полной комплектации цена аппарата составляет 140 тыс. руб. Агрегаты с частотным регулированием Завод сварочного оборудования «Уралтермосвар» (г. Екатеринбург) ежегодно пополняет ассортимент своей продукции новыми разработками. В этот раз широкому кругу специалистов впервые были продемонстрированы сварочный агрегат АДД-4005 «Урал», частотный постовой регулятор сварочного тока ЧПР-315 и установка для воздушно-плазменной резки УПР-151У3. Агрегат АДД-4005 «Урал» предназначен для питания одного поста ручной дуговой сварки покрытыми электродами, а также для обеспечения энергией электроинструмента и осветительных устройств при автономной работе в полевых условиях. Генератор агрегата представляет собой усовершенствованную модель индукторной машины, вырабатывающей ток с частотой 1000 Гц (эта характеристика у обычного генератора составляет 240 Гц) и синусоидальной формой напряжения. Благодаря высокой частоте тока, подаваемого на выпрямитель, пульсации сварочного тока при выполнении работ почти отсутствуют, что позволяет повысить «эластичность дуги» и улучшить перенос металла. Малое разбрызгивание металла способствует формированию качественного шва. Регулирование и стабилизация тока осуществляются высокочастотным транзисторным ключом (так называемым чоппером), позволяющим, кроме плавной настройки тока во всем диапазоне, выполнять форсирование тока короткого замыкания и безопасное снижение напряжения холостого хода. Чоппер имеет защиту силовых транзисторов от перегрева и повышенного напряжения на входе. В стандартной комплектации приводным двигателем агрегата служит дизель ВАЗ-3413 (а при необходимости — дизель Perkins или Deutz), устанавливаемый с топливной аппаратурой фирмы Bosch. Привод хорошо запускается при низких температурах и защищен от пониженного давления масла и перегрева. С целью снижения расхода топлива и уровня шума в промежутках между сваркой агрегат оснащен реле, сбрасывающим обороты до частоты вращения холостого хода. АДД-4005 «Урал» обеспечивает возможность регулирования сварочного тока в диапазоне от 40 до 400 А, причем как с панели управления, так и с помощью дистанционного пульта. При максимальном сварочном токе 400 (250) А продолжительность непрерывной работы составляет 60 (100) %. Мощность высокочастотного генератора устройства — 4 кВт, а номинальная частота вращения достигает 3000 об/мин. Расход топлива в режиме средней условной нагрузки при токе 250 А не превышает 4,1 кг/ч. Цепи агрегата напряжением 220 В защищены дифференциальным автоматом и прибором непрерывного контроля изоляции. При повреждении последней такой прибор включает звуковую и световую сигнализацию. Панель управления снабжена смотровым стеклом, что позволяет производить работы и во время снежных осадков. Температурный диапазон эксплуатации АДД-4005 «Урал» — от -40 до +40 °С. Он может устанавливаться на одноосное шасси, а в комплект поставки по желанию входит предпусковой подогреватель и термопенал. Частотный постовой регулятор сварочного тока ЧПР-315 (чоппер в виде отдельного устройства, не встроенного в агрегат) предназначен для управления сварочным током на одном посту ручной дуговой сварки в многопостовой системе, работающей от источника типа ВДМ. Использование регулятора вместо постового балластного реостата (РБ) устраняет потери энергии, затрачиваемой на нагрев сопротивлений последнего, что позволяет от того же источника (ВДМ) запитать вдвое большее количество постов (например, 16 вместо 8). При этом исключается их взаимовлияние, а сам процесс регулирования сводится не к подбору комбинации ножей, а к повороту ручки, расположенной на панели управления. Важной особенностью ЧПР-315 является понижающая трансформация тока. В результате потребляемый устройством ток значительно меньше сварочного, благодаря чему регулятор может подключаться к ВДМ кабелем небольшого сечения и работать на значительном удалении от источника. Замена балластного реостата чоппером ЧПР-315 приводит к следующим преимуществам. Во-первых, происходит плавное регулирование сварочного тока и стабилизация его величины на требуемом уровне. Во-вторых, становится возможным контроль тока и напряжения непосредственно на рабочем месте (по приборам на панели управления чоппера). В-третьих, реализуется функция увеличения тока короткого замыкания и настройка кратности его форсирования. И, наконец, безопасное напряжение холостого хода составляет 12 В. ЧПР-315 позволяет регулировать сварочный ток в диапазоне от 25 до 315 А, причем при максимальном значении продолжительность непрерывного включения — 100%. Напряжение питания чоппера (холостого хода ВДМ) составляет 50–80 В при частоте преобразования 22 кГц. Габаритные размеры устройства массой 12 кг — 400і240і460 мм, КПД — 96%. Стоит частотный постовой регулятор сварочного тока 35 тыс. руб. с НДС. Установка воздушно-плазменной резки УПР-151У3 предназначена для разделительной резки металлов толщиной до 50 мм ручным способом или труб с помощью орбитальной установки. УПР-151У3 имеет бесконтактный поджиг и три ступени регулирования тока — 50, 90 и 150 А, причем длительный режим работы возможен при любом из этих значений. Пневматическая система устройства оснащена регулятором расхода воздуха, манометром, защитным реле давления и фильтрами очистки. Скорость резки стального листа толщиной 10 мм составляет 1600 мм/мин. Эксплуатироваться УПР-151У3 может при температуре окружающего воздуха от -40 до +40 °С. Стоит установка около 95 тыс. руб. Сварочные полуавтоматы Компания «Шторм-ИТС» (г. Екатеринбург) в качестве новинки представила сварочный полуавтомат ПДГО-528М. Он предназначен для дуговой сварки в защитных газах (СО2, аргон) или сварки открытой дугой (порошковой проволокой) изделий из малоуглеродистых, легированных и низколегированных сталей, а также сплавов алюминия и меди протяженным или прерывистым швом. Полуавтомат имеет диапазон регулирования сварочного тока от 60 до 500 А и может функционировать со сварочными выпрямителями различных серий (ВДУ, ВС, ВДГ). Продолжительность его непрерывной работы (при токе 500 А) составляет 60%. Сварка осуществляется током обратной полярности плавящейся электродной проволокой. В ПДГО-528М используется четырехроликовый механизм подачи проволоки Fortrans (Венгрия), оборудованный роликами диаметром 37 мм и исключающий появление рывков и задержек. Скорость подачи регулируется в пределах от 45 до 960 м/ч. Благодаря высокому крутящему моменту и раздельному управлению степенью прижатия проволоки аппарат обладает значительным усилием ее проталкивания, что позволяет подключать сварочные горелки с шлангом длиной до 5 м. Полуавтомат имеет регулировку длительности продувки газа до и после сварки, а также настройку времени «растяжки дуги», предотвращающую избыточный вылет проволоки из горелки после окончания работы. При наладке продувка газа и заправка проволоки производятся без включения сварочного тока. Расход защитного газа не превышает 1200 л/ч. Еще одним достоинством аппарата является удобная конструкция и наружное расположение кожуха под кассету с проволокой, обеспечивающие простоту ее замены и хорошую защиту от загрязнений. Откидная крышка полуавтомата облегчает доступ к роликам и позволяет быстро производить их смену. При комплектации роликами соответствующего диаметра ПДГО-528М может осуществлять подачу стальной (алюминиевой, порошковой) проволоки диаметром 0,8–1,6 (1,2–2, 1–3,2) мм. Наибольшая мощность, потребляемая полуавтоматом от питающей сети напряжением 24–48 В, не превышает 0,2 кВА, а максимальная длина подсоединяемых кабелей, не снижающая функциональных возможностей устройства, составляет 50 м. Защитные газовые смеси Завод «Уралтехгаз» (г. Екатеринбург) более 40 лет работает на рынке технических и медицинских газов. В настоящее время он входит в ОАО «Линде Газ Рус» (г. Балашиха, Московская обл.). На стенде завода в качестве новой продукции были представлены защитные газовые смеси аргона с водородом Varigon Н для электросварки, выпускаемые предприятием по технологии немецкой компании Linde Gas. Востребованность таких смесей современными сварочными производствами связано с тем, что они позволяют без изменения технологии и оборудования увязать решение нескольких противоречивых задач. К ним относятся повышение производительности, снижение энергопотребления и обеспечение высокого качества продукции. Поскольку аргон, используемый обычно для аргонодуговой (TIG) сварки ответственных конструкций и изделий из нержавеющих сталей, содержит следы кислорода, шов в процессе сварки не защищен в полной мере от окисления. На нем образуется окисная пленка характерного цвета (от желтого до сине-черного), которая затем удаляется путем механической полировки или химического травления. Аргон же высокой чистоты (без следов кислорода) является очень дорогим продуктом и его применение для сварки считается нецелесообразным. Смеси Varigon Н, содержащие небольшое количество водорода (обычно от 2 до 5%) как восстановителя, позволяют нейтрализовать действие присутствующего в них кислорода и исключить окисление шва. Предполагается, что нейтрализация происходит в результате образования в зоне горения дуги воды, понижающей температуру шва, что сводит к минимуму вероятность остаточной деформации изделия и увеличивает скорость сварки. (Ранее такое увеличение скорости сопровождалось мощным тепловыделением в рабочей зоне, что вызывало коробление изделия.) Интересна и технология приготовления однородной смеси аргона с водородом. На обычный баллон устанавливается вентиль специальной конструкции с патрубком, хвостовиком и надетой на него длинной пластиковой трубкой (со срезанным под углом 45° концом). Сперва в баллон через находящуюся внутри него трубку закачивается вспомогательный водород, а затем через нее же подается аргон (под давлением около 150 атм). Благодаря скосу на конце трубки вырывающийся газ направляется на стенку баллона. Возникающая в результате реактивная тяга заставляет пластиковую трубку вибрировать, чем и обеспечивается эффективное равномерное смешивание газов. Стоят смеси Varigon H в 2–3 раза дороже традиционных аргоновых. Однако, по данным начальника отдела развития бизнеса компании «Линде Газ Рус» Игоря Музанова, их применение (с учетом отсутствия расходов на механическую полировку/травление и исправление искривлений) экономически и технологически целесообразно. Инструмент На стенде ПКП «Корд» (пос. Львовский, Московская обл.), хорошо известного на рынке сварочного оборудования и аксессуаров, в качестве новинок были представлены магнитная клемма для фиксации нулевого провода и электрододержатели ЭД-50/60М «Корд». Контактная поверхность клеммы закрепляется на металлоконструкции с помощью постоянного магнита, расположенного в цилиндрическом отверстии корпуса. Ручка клеммы через эксцентрик связана со штоком магнита и нажатие на нее вызывает втягивание последнего внутрь корпуса, что ослабляет силу притяжения и позволяет оторвать клемму и переставить ее на другое место. Для соединения с нулевым проводом на ее корпусе предусмотрен специальный разъем. Приспособление очень удобно в эксплуатации и, по данным ООО «Корд», аналогов не имеет. Такое изделие, рассчитанное на ток 300 (500, 600) А, стоит 400 (500, 600) руб. Главное отличие электрододержателей (на сленге сварщиков — «держаков») ЭД-50/60М «Корд» от известных моделей заключается в том, что рабочими в них являются как верхний, так и нижний прижимы ложемента. Они обеспечивают токоподвод к электроду по четырем линиям касания. Такое их количество получается за счет фиксации электрода между двумя V-образными пазами, имеющимися в верхнем и нижнем прижимах. В обычных современных электрододержателях верхний прижим не является тоководом и касается электрода практически одной точкой поверхности стального шарика. Подобное решение еще недавно считалось оптимальным, поскольку позволяло уменьшить нагрев ручки, составляющей с верхним прижимом единое целое. Однако при этом в электрододержателях более ранних конструкций при больших токах зачастую выгорали латунные детали тоководов, а ручки оплавлялись. В держателях новой конструкции, разработанных компанией «Корд», потери токопередачи от трансформатора к электроду сведены к минимуму, а ручка не нагревается, поскольку выполнена как отдельная деталь, не контактирующая с прижимом. Еще одно усовершенствование, отличающее ЭД-50М и ЭД-60М от аналогов, заключается в расположении конической прижимной пружины ближе к месту закрепления электрода. Это позволило сместить центр тяжести держателя и сделать его более легким и удобным в работе. Усилие прижима регулируется специальным винтом, а предупреждение сдвига электрода вдоль своей оси в ложементе осуществляется специальными торцевыми упорами. Для защиты рук сварщика от искр и брызг расплавленного металла над рукояткой предусмотрен металлический экран (как, например, на шпаге). На держателе также имеется рычаг, нажатие на который вызывает автоматическое отстреливание огарка. При этом усилие нажатия для смены электрода на 20% меньше, чем у ранее выпускаемых моделей. Новые электрододержатели изготавливаются компанией в обычном и универсальном исполнении. В последнем случае возможен поворот прижимных шайб и фиксация электрода под любым углом относительно рукоятки. В обычном же варианте предусмотрены лишь значения 45, 90 и 180°. Цена ЭД-50М «Корд» (ЭД-60М «Корд») в универсальном исполнении, рассчитанного на ток 500 (600) А, составляет 265 (285) руб. В обычном варианте держатели стоят соответственно 255 и 275 руб. По словам директора ПКП «Корд» Александра Моторина, на выставке в Эссене эти разработки компании вызвали большой интерес немецких специалистов. Последние отметили продуманность конструктивных и технических решений, реализованных в новых «держаках» российскими коллегами. Александр Пуховский, фото автора
мосмедклиник