Рецензент материалов ПУМ

ПРОГРАММНО-УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ

«ИНСТРУМЕНТЫ, ОСНАСТКА И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
ПО КОМПЕТЕНЦИИ "СВАРОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"»

Программно-учебный модуль (ПУМ) создан в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования для профессии «Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки)» из списка ТОП-50 и для специальности «Сварочное производство».

В состав ПУМ входят:

§ теоретические материалы, необходимые для освоения профессионального навыка по компетенции «Сварочные технологии»;

§ контрольно-оценочные средства: 40 заданий, позволяющих организовать текущий и итоговый контроль знаний с визуализацией результата.

ПУМ входит в комплект «Сварочные технологии», получивший положительное экспертное заключение Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный институт развития образования» (ФГБУ «ФИРО») (www.firo.ru).

Автор материалов для ПУМ

· В. В. Овчинников — доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», академик Общественной организации «Международная академия информатизации», отличник изобретательства авиационной промышленности.

· Отдельные изображения и/или видео используются по лицензии Shutterstock.com.

Рецензент материалов ПУМ

· К. А. Хайбуллов — кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии машиностроения» ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"».

Версия 1.1.0.0

· © «Академия-Медиа», 2019

· © Издательский центр «Академия», 2019

· © Образовательно-издательский центр «Академия», 2019

 

 

Предисловие

Со­дер­жа­ние прог­рам­мно-учеб­но­го мо­дуля ба­зиру­ет­ся на со­дер­жа­нии ос­новной про­фес­си­ональной об­ра­зова­тельной прог­раммы по про­фес­сии 15.01.05 «Свар­щик (руч­ной и час­тично ме­хани­зиро­ван­ной свар­ки (нап­лавки))» и раз­ра­ботан в со­от­ветс­твии с тре­бова­ни­ями ФГОС сред­не­го про­фес­си­онально­го об­ра­зова­ния по про­фес­сии 15.01.05 «Свар­щик (руч­ной и час­тично ме­хани­зиро­ван­ной свар­ки (нап­лавки))», ут­вер­жден­но­го При­казом Ми­нис­терс­тва об­ра­зова­ния и на­уки Рос­сийской Фе­дера­ции от 29 ян­ва­ря 2016 г. № 50.

В дан­ном прог­рам­мно-учеб­ном мо­дуле пред­став­ле­но опи­сание инс­тру­мен­та, ос­нас­тки и обо­рудо­вания, ко­торые ис­пользу­ют­ся для по­луче­ния свар­ных со­еди­нений и ви­зу­ально­го кон­тро­ля их ка­чес­тва при га­зовой и ду­говой свар­ке.

 

ГЛАВА1Оборудование стационарных сварочных постов

· 1.1. Оборудование поста для газовой сварки

· 1.2. Оборудование поста для ручной дуговой сварки

· 1.3. Пост для ручной аргонодуговой сварки

· 1.4. Схема поста для дуговой сварки плавящимся электродом

· 1.5. Газовая аппаратура для сварки в защитных

 

1.1Оборудование поста для газовой сварки

Вы­бор схем га­зопи­тания сва­роч­но­го пос­та за­висит от сос­та­ва го­рючей сме­си и прин­ци­па ра­боты ап­па­рату­ры. При ис­пользо­вании ин­жектор­ной ап­па­рату­ры с аце­тиле­нокис­ло­род­ным пла­менем пост обо­руду­ют по схе­мам, по­казан­ным на рис. 1.1.

Рис. 1.1.Схемы газопитания рабочего поста:
а — от баллонов; б — от газопроводов; в — от ацетиленового генератора; 1 — баллон с кислородом; 2 — кислородный редуктор; 3 — баллон с ацетиленом; 4 — ацетиленовый редуктор; 5 — шланги; 6 — горелка; 7 — ацетиленовый трубопровод; 8 — кислородный трубопровод; 9 — кислородный постовой редуктор; 10 — кислородный вентиль; 11 — водяной затвор; 12 — ацетиленовый генератор

Ос­новное наз­на­чение ап­па­рату­ры, вхо­дящей в сос­тав пос­та, зак­лю­ча­ет­ся в обес­пе­чении под­во­да го­рючих га­зов к сва­роч­ной го­рел­ке с за­дан­ным рас­хо­дом и пре­дот­вра­щении по­пада­ния пла­мени в бал­ло­ны с го­рючи­ми га­зами при его ава­рийном об­ратном уда­ре.

По сво­ему наз­на­чению пос­ты мо­гут быть пе­ре­движ­ны­ми или ста­ци­онар­ны­ми. Пе­ре­движ­ные сва­роч­ные пос­ты мо­гут быть соб­ра­ны в лю­бом мес­те на пред­при­ятии или в це­хе. В слу­чае ста­ци­онар­ных пос­тов пи­тание га­зом осу­щест­вля­ет­ся цен­тра­лизо­ван­но, ког­да газ по­да­ет­ся по га­зоп­ро­водам к мес­там пот­ребле­ния.

Для пи­тания пос­тов аце­тиле­ном его по­луча­ют в аце­тиле­новых ге­нера­торах из кар­би­да кальция и во­ды или по­да­ют из бал­ло­на или цен­тра­лизо­ван­ной ма­гис­тра­ли.

Аце­тиле­новые ге­нера­торы. Сог­ласно ГОСТ 30829—2002 «Ге­нера­торы аце­тиле­новые пе­ред­вижные. Об­щие тех­ни­чес­кие ус­ло­вия» аце­тиле­новые ге­нера­торы клас­си­фици­ру­ют по дав­ле­нию вы­раба­тыва­емо­го аце­тиле­на, про­из­во­дительнос­ти, конс­трук­ции, при­меня­емой сис­те­ме ре­гули­рова­ния вза­имо­действия кар­би­да кальция с во­дой.

По конс­трук­ции ге­нера­торы из­го­тав­ли­ва­ют пе­ре­движ­ны­ми и ста­ци­онар­ны­ми. Пе­ре­движ­ные ге­нера­торы име­ют про­из­во­дительность до 3 м³/ч. По сис­те­ме ре­гули­рова­ния вза­имо­действия кар­би­да кальция с во­дой ге­нера­торы из­го­тав­ли­ва­ют с ко­личес­твен­ным ре­гули­рова­ни­ем вза­имо­действу­ющих ве­ществ и с ре­гули­рова­ни­ем про­дол­жи­тельнос­ти кон­такта кальция с во­дой, ко­торое на­зыва­ет­ся пов­ре­мен­ным ре­гули­рова­ни­ем.

В ге­нера­торах с ко­личес­твен­ным ре­гули­рова­ни­ем при­меня­ют до­зиров­ку кар­би­да кальция или во­ды. На­ибо­лее пред­почти­тельным ти­пом яв­ля­ет­ся ге­нера­тор ком­би­ниро­ван­ной сис­те­мы «во­да на кар­бид» и «вы­тес­не­ния». Ге­нера­тор рас­счи­тыва­ет­ся для ра­боты на кар­би­де кальция с кус­ка­ми оп­ре­делен­ных раз­ме­ров.

Ге­нера­тор дол­жен обес­пе­чивать хо­рошую очис­тку по­луча­емо­го га­за, как, нап­ри­мер, ге­нера­тор АСП-10 (рис. 1.2).

Рис. 1.2.Внешний вид и схема передвижного ацетиленового генератора среднего давления типа АСП-10:
а — внешний вид; б — схема; 1 — винт; 2 — коромысло; 3 — направляющие; 4 — предохранительный клапан; 5 — трубка; 6 — патрубок; 7 — вентиль; 8 — предохранительный затвор; 9 — крышка; 10 — пружина; 11 — мембрана; 12 — горловина; 13 — корзина для карбида кальция; 14, 16 — сливные штуцера; 15 — контрольная пробка; 17 — поддон; 18 — контрольный манометр; I — уровень воды в промывателе; II — уровень воды в вытеснителе; III — уровень воды в газообразователе

Пре­дох­ра­нительные зат­во­ры и ог­непрег­ра­дите­ли. Пре­дох­ра­нительны­ми жид­кост­ны­ми (во­дяны­ми) зат­во­рами на­зыва­ют ус­тройства, пред­назна­чен­ные для за­щиты аце­тиле­новых ге­нера­торов и тру­боп­ро­водов для го­рючих га­зов от об­ратно­го уда­ра пла­мени.

На рис. 1.3 по­каза­на конс­трук­ция во­дяно­го зат­во­ра низ­ко­го дав­ле­ния от­кры­того ти­па. Аце­тилен пос­ту­па­ет в зат­вор по труб­ке 1, вы­тес­няя сво­им дав­ле­ни­ем во­ду в на­руж­ную труб­ку 3, и вы­ходит че­рез нип­пель 6 в го­рел­ку. Дав­ле­ние оп­ре­деля­ет­ся вы­сотой стол­ба жид­кости в зат­во­ре, на­ходя­щейся на уров­не кон­трольно­го вен­ти­ля 7, и вер­хним ее уров­нем в кольце­вом прос­транс­тве меж­ду труб­ка­ми 1 и 3. При об­ратном уда­ре пла­мени во­да из кор­пу­са зат­во­ра вы­тес­ня­ет­ся в труб­ку 1 и час­тично в во­рон­ку 5, за­пол­няя со­бой всю труб­ку 1; этим соз­да­ет­ся гид­равли­чес­кий столб, пре­пятс­тву­ющий про­хож­де­нию пла­мени че­рез пре­дох­ра­нительный зат­вор. По окон­ча­нии об­ратно­го уда­ра во­да сте­ка­ет в кор­пус зат­во­ра, и он сно­ва го­тов к ра­боте. Мак­си­мальное дав­ле­ние для та­кого зат­во­ра оп­ре­деля­ет­ся вы­сотой тру­бок 1 и 3 и обыч­но не пре­выша­ет 0,01 МПа. Иног­да для пре­дот­вра­щения уно­са во­ды и по­выше­ния на­деж­ности ра­боты га­зовый объем зат­во­ра за­пол­ня­ют ке­рами­чес­ки­ми кольца­ми.

Рис. 1.3.Водяной затвор низкого давления открытого типа:
1 — газоподводящая трубка; 2 — съемное днище; 3 — наружная трубка; 4 — каплеотбойник; 5 — воронка; 6 — ниппель; 7 — контрольный вентиль; 8 — рассекатель; стрелками показано движение ацетилена; I — газ

Су­хие пре­дох­ра­нительные зат­во­ры ти­па ЗСЗ-1 мож­но экс­плу­ати­ровать при лю­бой тем­пе­рату­ре ок­ру­жа­ющей сре­ды. Зат­вор ЗСЗ-1 (рис. 1.4) сос­то­ит из кор­пу­са 1 и крыш­ки 17, ко­торые кре­пят­ся меж­ду со­бой шпилька­ми 15, 20. Меж­ду крыш­кой и кор­пу­сом ус­та­нов­ле­ны от­бойник 16, пла­мега­сящий эле­мент 19, мем­бра­на 12 и кла­пан 4. Зат­вор при­водит­ся в ра­бочее сос­то­яние вво­дом што­ка 29. Газ по нип­пе­лю 26 пос­ту­па­ет в зат­вор, сво­им дав­ле­ни­ем от­жи­ма­ет мем­бра­ну 12 от што­ка 6 и че­рез вы­ход­ной нип­пель пос­ту­па­ет в го­рел­ку или ре­зак.

Рис. 1.4.Затвор сухого типа ЗСЗ-1:
1 — корпус; 2 — уплотнитель; 3, 23 — пружины; 4 — клапан; 5, 10, 13, 28 — кольца; 6 — шток; 7, 18 — шайбы; 8, 14 — прокладки; 9 — втулка фиксатора; 11 — винт; 12 — мембрана; 15, 20 — шпильки; 16 — отбойник; 17 — крышка; 19 — пламегасящий элемент; 21 — проволока; 22 — пломба; 24 — шарик; 25, 27 — гайки; 26 — ниппель; 29 — шток; I — выход; II — вход

Для ло­кали­зации взрыв­но­го рас­па­да аце­тиле­на вы­соко­го дав­ле­ния час­то при­меня­ют ог­непрег­ра­дите­ли ти­па ЗВП-1 (рис. 1.5). Ос­новной эле­мент ог­непрег­ра­дите­ля — пла­мега­ситель, сос­то­ящий из ме­тал­ло­кера­мичес­ко­го эле­мен­та 6, опор­но­го што­ка 7 и стяж­ки 5, на ко­торой ус­та­нов­лен фто­роп­ласто­вый кла­пан 2. Пла­мега­ситель в сбо­ре опи­ра­ет­ся на ре­зино­вую мем­бра­ну 4, края ко­торой за­щем­ле­ны с по­мощью сед­ла 1 и гайки 3.

Рис. 1.5.Огнепреградитель типа ЗВП-1:
1 — седло; 2 — фторопластовый клапан; 3 — гайка; 4 — мембрана; 5 — стяжка; 6 — металлокерамический элемент; 7 — опорный шток; 8 — корпус; I — выход; II — вход

При воз­никно­вении взрыв­но­го рас­па­да аце­тиле­на под действи­ем рез­ко воз­росше­го дав­ле­ния пла­мега­ситель, де­фор­ми­руя мем­бра­ну, пе­реме­ща­ет­ся в сто­рону сед­ла 1. При этом кла­пан 2 пе­рек­ры­ва­ет по­ток га­за че­рез ог­непрег­ра­дитель, и пла­мя ло­кали­зу­ет­ся в по­рах ме­тал­ло­кера­мичес­ко­го эле­мен­та 6.

Бал­ло­ны для сжа­тых га­зов. Стальные бал­ло­ны ма­лой и сред­ней ем­кости для га­зов на дав­ле­ние до 20 МПа (200 кгс/см²) со­от­ветс­тву­ют тре­бова­ни­ям ГОСТ 949—73 «Бал­ло­ны стальные ма­лого и сред­не­го объема для га­зов на PP ≤ 19,6 МПа (200 кгс/см²). Тех­ни­чес­кие ус­ло­вия».

Бал­ло­ны име­ют раз­личную вмес­ти­мость га­зов с оп­ре­делен­ным дав­ле­ни­ем. Бал­ло­ны объемом до 12 дм³ (л) от­но­сят­ся к бал­ло­нам ма­лой вмес­ти­мос­ти. Бал­ло­ны объемом 20…50 дм³ (л) от­но­сят­ся к бал­ло­нам сред­ней ем­кости.

Бал­ло­ны, пред­назна­чен­ные для хра­нения и пе­ревоз­ки сжа­тых, сжи­жен­ных и рас­тво­рен­ных га­зов при тем­пе­рату­ре –50…60°С из­го­тав­ли­ва­ют из бес­шовных труб. Наи­большее рас­простра­нение име­ют бал­ло­ны объемом 40 дм³ (л).

Бал­ло­ны для кис­ло­рода (рис. 1.6) име­ют мас­су 43,5 и 60,0 кг, дли­ну кор­пу­са — 1 390 мм. Для под­сче­та ко­личес­тва кис­ло­рода в бал­ло­не нуж­но ем­кость бал­ло­на в ку­бичес­ких де­цимет­рах ум­но­жить на дав­ле­ние га­за в ки­лог­рамм-си­ле на квад­ратный сан­ти­метр. На­при­мер, при вмес­ти­мос­ти бал­ло­на 40 дм³ и дав­ле­нии зап­равлен­но­го кис­ло­родом бал­ло­на 15 МПа (150 кгс/см²) ко­личес­тво кис­ло­рода в бал­ло­не рав­но 40·150 = 6000 дм³, или 6 м³.

Рис. 1.6.Кислородный баллон:
1 — предохранительный колпак; 2 — запорный вентиль; 3 — кольцо; 4 — корпус; 5 — опорный башмак; L _б — длина баллона, мм; D _б — диаметр баллона, мм; S _б — толщина стенки баллона, мм

Ниж­ней частью бал­ло­ны опи­ра­ют­ся на баш­ма­ки, что­бы из­бе­жать уда­ров по кор­пу­су в про­цес­се тран­спор­ти­ров­ки и обес­пе­чить ус­тойчи­вое вер­ти­кальное по­ложе­ние при ус­та­нов­ке на га­зовом пос­ту. Вер­хняя часть бал­ло­нов так­же за­щище­на от слу­чайных уда­ров тол­стос­тенны­ми кол­па­ками. Бал­лон на сва­роч­ном пос­ту ус­та­нав­ли­ва­ют вер­ти­кально и за­креп­ля­ют цепью или хо­мутом для пре­дох­ра­нения от па­дения.

Аце­тиле­новые бал­ло­ны (рис. 1.7) для бе­зопас­но­го хра­нения га­за под вы­соким дав­ле­ни­ем за­пол­ня­ют спе­ци­альной по­рис­той мас­сой из дре­вес­но­го уг­ля, пем­зы, ин­фу­зор­ной зем­ли и про­питы­ва­ют аце­тоном, в ко­тором аце­тилен хо­рошо рас­тво­ря­ет­ся. На­ходясь в по­рах мас­сы, рас­тво­рен­ный в аце­тоне аце­тилен ста­новит­ся взры­вобе­зопас­ным, и его мож­но хра­нить в бал­ло­не под дав­ле­ни­ем до 2,5…3,0 МПа (25…30 кгс/см²). Но­минальное дав­ле­ние в бал­ло­не для аце­тиле­на ус­та­нов­ле­но 1,9 МПа (19 кгс/см²) при 20 °С.

Рис. 1.7.Ацетиленовые баллоны:
а — сварной БАС-1-58; б — бесшовный; 1 — корпус; 2 — запорный вентиль; 3 — предохранительный колпак; 4 — газовая подушка; 5 — пористая масса с ацетоном; 6 — опорный башмак

Бал­ло­ны для про­пан-бу­тана (рис. 1.8) из­го­тав­ли­ва­ют свар­кой из лис­то­вой уг­ле­родис­той ста­ли с тол­щи­ной стен­ки 3 мм и объемом 40 и 55 дм³ (л), они рас­счи­таны на мак­си­мальное ра­бочее дав­ле­ние 1,6 МПа (16 кгс/см²).

Рис. 1.8.Баллон для пропана и пропан-бутановых смесей:
1 — опорный башмак; 2 — подкладные кольца; 3 — верхняя сфера; 4 — вентиль; 5 — колпак; 6 — табличка паспорта баллона; 7 — обечайка; 8 — корпус; 9 — днище

Вен­ти­ли для кис­ло­род­ных бал­ло­нов из­го­тав­ли­ва­ют из ла­туни. Ла­тунь не го­рит в кис­ло­роде, ее при­мене­ние в кис­ло­род­ных вен­ти­лях бе­зопас­но. Ма­хови­ки, заг­лушки и дру­гие де­тали вен­ти­лей из­го­тав­ли­ва­ют из алю­мини­евых спла­вов или плас­тмасс.

Кис­ло­род­ный вен­тиль (рис. 1.9) име­ет сальни­ковое уп­лотне­ние с фиб­ро­вой про­клад­кой 7, в ко­торую бур­ти­ком упи­ра­ет­ся шпин­дель 5, при­жима­емый пру­жиной 2, а при от­кры­том кла­пане — дав­ле­ни­ем га­за. Вра­щение ма­хович­ка 3 пе­реда­ет­ся кла­пану че­рез муф­ту 8, на­дева­емую на квад­ратные хвос­то­вики шпин­де­ля и кла­пана.

Рис. 1.9.Кислородный баллонный вентиль:
1 — гайка; 2 — пружина; 3 — маховичок; 4, 7 — фибровые прокладки; 5 — шпиндель; 6 — накидная гайка; 8 — муфта; 9 — корпус вентиля; 10 — заглушка; 11 — корпус клапана; 12 — уплотнитель

Аце­тиле­новые вен­ти­ли (рис. 1.10) из­го­тав­ли­ва­ют из ста­ли, при­мене­ние ко­торой в дан­ном слу­чае бе­зопас­но. В аце­тиле­новых вен­ти­лях зап­ре­ща­ет­ся при­менять медь и спла­вы, со­дер­жа­щие свы­ше 70 % ме­ди, так как с медью аце­тилен мо­жет об­ра­зовы­вать взрыв­ча­тое со­еди­нение — аце­тиле­нис­тую медь. К аце­тиле­ново­му вен­ти­лю ре­дук­тор при­со­еди­ня­ют хо­мутом, снаб­женным вин­том. Шпин­дель вра­ща­ют тор­це­вым клю­чом, на­дева­емым на квад­ратный ко­нец шпин­де­ля. Ниж­няя часть шпин­де­ля 8 име­ет встав­ку из эбо­нита и слу­жит кла­паном. Для уп­лотне­ния сальни­ка 6 при­меня­ют на­бор ко­жаных ко­лец. В хвос­то­вик вен­ти­ля встав­ля­ют сет­ча­тый фильтр 10.

Рис. 1.10.Ацетиленовый баллонный вентиль:
1 — войлочная прокладка; 2 — корпус; 3 — прокладка штуцера; 4 — сальниковая гайка; 5 — шайба; 6 — сальниковые прокладки; 7 — сальниковое кольцо; 8 — шпиндель; 9 — уплотнитель; 10 — сетка; 11 — проволочное кольцо

Раз­личные конс­трук­ции кис­ло­род­ных и аце­тиле­новых вен­ти­лей, как и раз­личная ок­раска бал­ло­нов, пре­дуп­режда­ют воз­можность оши­боч­но­го на­пол­не­ния аце­тиле­ном кис­ло­род­но­го бал­ло­на, и на­обо­рот. Ошиб­ка пред­став­ля­ет большую опас­ность, так как мо­жет при­вес­ти к взры­ву бал­ло­нов при на­пол­не­нии их не тем га­зом, для ко­торо­го они пред­назна­чены.

Вен­ти­ли для про­пан-бу­тана (рис. 1.11) име­ют стальной кор­пус 1, кла­пан 14 и шпин­дель 10, со­еди­нен­ные элас­тичной ре­зино­вой прок­ладкой 4, ко­торая обес­пе­чива­ет гер­ме­тич­ность сальни­ковой гайки.

Рис. 1.11.Пропановый баллонный вентиль:
1 — корпус; 2 — заглушка; 3, 4, 11 — прокладки; 5 — букса; 6 — накладная гайка; 7 — гайка; 8 — пружина; 9 — маховичок; 10 — шпиндель; 12 — шток; 13 — шайба; 14 — клапан

Ре­дук­то­ры для сжа­тых га­зов. Га­зовый ре­дук­тор пред­назна­чен для по­ниже­ния дав­ле­ния га­за, пос­ту­па­юще­го из бал­ло­на или га­зоп­ро­вода, и ста­били­зации рас­хо­да и дав­ле­ния на вы­ход­ном нип­пе­ле. Ре­дук­то­ры бы­ва­ют пря­мого действия, ког­да дав­ле­ние пос­ту­па­юще­го га­за стре­мит­ся от­крыть кла­пан, че­рез ко­торый газ вхо­дит в ра­бочую ка­меру ре­дук­то­ра, и об­ратно­го действия, ког­да это дав­ле­ние стре­мит­ся зак­рыть кла­пан. У ре­дук­то­ра пря­мого действия ра­бочее дав­ле­ние по ме­ре рас­хо­да га­за из бал­ло­на нес­колько сни­жа­ет­ся. Это па­да­ющая ха­рак­те­рис­ти­ка ре­дук­то­ра. У ре­дук­то­ра об­ратно­го действия ха­рак­те­рис­ти­ка воз­раста­ющая (с уменьше­ни­ем дав­ле­ния га­за в бал­ло­не ра­бочее дав­ле­ние на вы­ходе из ре­дук­то­ра по­выша­ет­ся). Бо­лее удоб­ны­ми и бе­зопас­ны­ми в экс­плу­ата­ции яв­ля­ют­ся ре­дук­то­ры об­ратно­го действия.

По ро­ду га­за ре­дук­то­ры де­лят­ся на кис­ло­род­ные, аце­тиле­новые, про­пан-бу­тано­вые и ме­тано­вые. Внеш­не они раз­ли­ча­ют­ся ок­раской, цвет ко­торой дол­жен быть та­ким же, как и у бал­ло­на для дан­но­го га­за. Дру­гое от­ли­чие — конс­трук­ция при­со­еди­нительных ус­тройств для креп­ле­ния ре­дук­то­ров к бал­ло­ну. У аце­тиле­новых ре­дук­то­ров это хо­мут с упор­ным вин­том, у ос­тальных ре­дук­то­ров — на­кид­ная гайка с резьбой, со­от­ветс­тву­ющей резьбе на вен­ти­ле бал­ло­на.

По схе­мам ре­дуци­рова­ния ре­дук­то­ры вы­пол­ня­ют од­носту­пен­ча­тыми (од­но­камер­ны­ми) и двух­сту­пен­ча­тыми (двух­ка­мер­ны­ми), в ко­торых дав­ле­ние сни­жа­ет­ся в два эта­па. Прин­цип действия всех ре­дук­то­ров оди­наков. Рас­смот­рим его на при­мере од­носту­пен­ча­того бал­лонно­го ре­дук­то­ра об­ратно­го действия (рис. 1.12).

Рис. 1.12.Схема устройства и работы одноступенчатого баллонного редуктора обратного действия:
а — редуктор закрыт; б — редуктор открыт; 1 — манометр высокого давления; 2, 7 — пружины; 3 — манометр низкого давления; 4 — предохранительный клапан; 5 — вентиль; 6 — резиновая мембрана; 8 — регулировочный винт; 9 — камера низкого давления; 10 — клапан; 11 — камера высокого давления; I — из баллона; II — в горелку

Из бал­ло­на газ по­пада­ет в ка­меру вы­соко­го дав­ле­ния 11, на вхо­де в ко­торую ус­та­нов­лен ма­нометр 1. Дав­ле­ние га­за пре­пятс­тву­ет от­кры­ванию кла­пана 10, ко­торый при­жат к сво­ему сед­лу пру­жиной 2. Для по­дачи га­за в го­рел­ку нуж­но ре­гули­ровоч­ным вин­том 8 сжать пру­жину 7, ко­торая, воз­действуя на ре­зино­вую мем­бра­ну 6, че­рез шток бу­дет воз­действо­вать на кла­пан 10. По­ложе­ние кла­пана 10 за­висит от со­от­но­шения уси­лий сжа­тия пру­жин 2 и 7. Ес­ли уси­лие пру­жины 7 больше, чем пру­жины 2, кла­пан 10 от­кро­ет­ся и газ, пре­одо­левая соп­ро­тив­ле­ние от­вер­стия кла­пана 10, пе­рейдет в ка­меру низ­ко­го дав­ле­ния 9. Чем больше от­крыт кла­пан 10, тем больше бу­дет ра­бочее дав­ле­ние в ка­мере 9. Это дав­ле­ние из­ме­ря­ют ма­номет­ром низ­ко­го дав­ле­ния 3, ус­та­нов­ленным на вы­ходе из ка­меры 9, по ко­торо­му газ че­рез вен­тиль 5 по­да­ет­ся в сва­роч­ную го­рел­ку.

Та­ким об­ра­зом, ре­гули­рова­ние ра­боче­го дав­ле­ния про­из­во­дит­ся вин­том 8: его ввин­чи­вание уве­личи­ва­ет уси­лие пру­жины 7 и про­ход­ное се­чение кла­пана 10, и дав­ле­ние в ка­мере 9 уве­личи­ва­ет­ся, и на­обо­рот.

Ста­били­зация ус­та­нов­ленно­го ра­боче­го дав­ле­ния осу­щест­вля­ет­ся сле­ду­ющим об­ра­зом. При за­дан­ном по­ложе­нии вин­та 8 ра­венс­тво рас­хо­да и пос­тупле­ния га­за в ре­дук­тор обес­пе­чива­ет пос­то­янс­тво ра­боче­го дав­ле­ния. Ес­ли рас­ход га­за ста­нет больше, чем его пос­тупле­ние из бал­ло­на, дав­ле­ние в ка­мере 9 по­низит­ся, пру­жина 7 нач­нет раз­жи­маться, кла­пан 10 от­кро­ет­ся больше, пос­тупле­ние га­за в ка­меру 9 уве­личит­ся, дав­ле­ние в ней воз­растет до ра­боче­го, и на­обо­рот. Ес­ли по ка­кой-ли­бо при­чине ре­гули­ров­ки не про­изойдет и дав­ле­ние в ка­мере 9 уве­личит­ся до опас­ных пре­делов, этим дав­ле­ни­ем сож­мется пру­жина пре­дох­ра­нительно­го кла­пана 4, кла­пан от­кро­ет­ся, и из­бы­ток га­за сбро­сит­ся в ат­мосфе­ру.

Кор­пу­са ре­дук­то­ров ок­ра­шива­ют­ся в тот же цвет, что и бал­ло­ны. Мар­ки ре­дук­то­ров обоз­на­ча­ют­ся бук­ва­ми и циф­ра­ми. Бук­вы не­сут сле­ду­ющую ин­форма­цию: Б — бал­лонный; С — се­тевой; Р — рам­по­вый; А — аце­тилен; В — во­дород; К — кис­ло­род; М — ме­тан; П — про­пан; О — од­на сту­пень с пру­жин­ным за­дани­ем; Д — две сту­пени с пру­жин­ным за­дани­ем; З — од­на сту­пень с пнев­ма­тичес­ким за­дат­чи­ком.

 

 

1.2Оборудование поста для ручной дуговой сварки

В за­виси­мос­ти от ха­рак­те­ра вы­пол­ня­емой ра­боты и га­бари­тов сва­рива­емых конс­трук­ций сва­роч­ный пост рас­по­лага­ет­ся в спе­ци­альных сва­роч­ных ка­бинах или не­пос­ред­ствен­но на из­де­лии.

Сва­роч­ные ка­бины. Сва­роч­ные ка­бины раз­ме­ром 2000×2000 мм или 2000×3000 мм ис­пользу­ют при свар­ке не­больших из­де­лий. Сте­ны ка­бин из­го­тав­ли­ва­ют из нес­го­ра­емых ма­тери­алов и ок­ра­шива­ют ог­нестойкой крас­кой, пог­ло­ща­ющей ультра­фи­оле­товые лу­чи. Сте­ны име­ют вы­соту 1800…2000 мм, а для луч­шей вен­ти­ляции под­ня­ты над по­лом на 200…300 мм. Двер­ной про­ем в ка­бине зак­ры­ва­ют бре­зен­том, про­питан­ным ог­нестойким сос­та­вом. Пол нас­ти­ла­ют из ог­не­упор­но­го ма­тери­ала — кир­пи­ча или бе­тона. Ка­бины дол­жны ос­ве­щаться ес­тес­твен­ным или ис­кусс­твен­ным све­том (80…100 лк), вен­ти­лиро­ваться (воз­ду­хо­об­мен 40 м³/ч) и иметь мес­тные от­со­сы, пог­ло­ща­ющие га­зы и па­ры из зо­ны свар­ки.

Внут­ри ка­бины ус­та­нав­ли­ва­ют ме­тал­ли­чес­кий сва­роч­ный стол вы­сотой 500…600 мм для ра­боты си­дя или око­ло 900 мм для ра­боты стоя (пло­щадью око­ло 1 м²) со стальны­ми бол­та­ми для креп­ле­ния то­копод­во­дяще­го про­вода от ис­точни­ка сва­роч­но­го то­ка и про­вода за­зем­ле­ния сто­ла. С бо­ковой сто­роны сто­ла име­ют­ся гнез­да для хра­нения элек­тро­дов или при­садоч­ной про­воло­ки.

Ис­точни­ки пи­тания ду­ги. Они мо­гут быть од­но­пос­то­выми или мно­гопос­то­выми. На ра­бочем мес­те обыч­но раз­ме­ща­ют од­но­пос­то­вые ис­точни­ки. При пи­тании сва­роч­ных пос­тов от мно­гопос­то­вых ис­точни­ков сва­роч­ный ток раз­во­дят по ка­бинам с по­мощью то­копод­во­дящих про­водов или шин. В ка­бине ус­та­нав­ли­ва­ют ру­бильник или маг­нитный пус­ка­тель для вклю­чения сва­роч­но­го то­ка.

Ис­точни­ки пи­тания для ду­говой свар­ки яв­ля­ют­ся ос­новным инс­тру­мен­том сва­роч­но­го обо­рудо­вания, обес­пе­чива­ющим за­жига­ние и га­шение ду­ги, ее ста­бильное го­рение, уп­равле­ние ее фи­зичес­ки­ми па­рамет­ра­ми и тех­но­логи­чес­ки­ми свойства­ми. Вы­бор ис­точни­ка пи­тания для ду­говой свар­ки, тре­бова­ния к его про­ек­ти­рова­нию и про­из­водс­тву за­висят от ря­да фак­то­ров: фи­зичес­ких ха­рак­те­рис­тик са­мой ду­ги (выс­ту­па­ющей в ка­че­стве наг­рузки в элек­три­чес­кой це­пи), осо­бен­ностей кон­крет­но­го спо­соба свар­ки и сва­рива­емо­го ма­тери­ала, тре­бова­ний к ка­чес­тву свар­но­го со­еди­нения и ус­ло­вий вы­пол­не­ния свар­ки. Пер­вы­ми и оп­ре­деля­ющи­ми ус­ло­ви­ями фун­кци­они­рова­ния лю­бого ис­точни­ка пи­тания яв­ля­ют­ся элек­три­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки ду­ги.

В об­щем слу­чае мож­но вы­делить три ос­новных ти­па внеш­них вольт-ам­перных ха­рак­те­рис­тик (ВВАХ) сов­ре­мен­ных сва­роч­ных ис­точни­ков пи­тания для ду­говой свар­ки: воз­раста­ющие 1, жес­ткие 2 и па­да­ющие 3 (рис. 1.13, а). Поч­ти всег­да они не­линейны (рис. 1.13, б).

Рис. 1.13.Типичные внешние вольт-амперные характеристики сварочных источников питания:
а — линейные; б — нелинейные; 1, 2, 3 — соответственно возрастающая, жесткая и падающая ВВАХ; α_и — угол наклона ВВАХ и оси силы тока I _д сварочной дуги, А,
в точке А, град; U _и — напряжение источника питания, В

Руч­ная свар­ка про­из­во­дит­ся пок­ры­тыми элек­тро­дами ди­амет­ром 2…6 мм при си­ле то­ка 50…350 А и нап­ря­жении 20…40 В. За­жига­ние ду­ги вы­пол­ня­ют раз­ры­вом це­пи ко­рот­ко­го за­мыка­ния — от­дерги­вани­ем элек­тро­да или чир­каньем им. Свар­ка соп­ро­вож­да­ет­ся зна­чительны­ми ко­леба­ни­ями дли­ны ду­ги. Собс­твен­ная вольт-ам­перная ха­рак­те­рис­ти­ка (СВАХ) ду­ги при руч­ной свар­ке име­ет па­да­ющий и жес­ткий учас­тки (рис. 1.14).

Рис. 1.14.Вольт-амперные характеристики источника питания для ручной дуговой сварки и сварочной дуги:
1 — ВВАХ источника питания; 2 — СВАХ сварочной дуги; А — нерабочая точка для сварки; B — рабочая точка на кривой ВВАХ сварки; U _х.х — напряжение холостого хода источника питания (без электрической нагрузки), В; I _к.з — сила тока короткого замыкания, А; U _д, I _д — напряжение, В, и сила тока, А, сварочной дуги соответственно

Сва­роч­ные тран­сфор­ма­торы. Они пре­об­ра­зу­ют се­тевое нап­ря­жение (220 и 380 В) в по­нижен­ное (ме­нее 140 В), не­об­хо­димое для свар­ки. В сфе­ре мас­со­вого про­из­водс­тва вы­пус­ка­ют только од­но­пос­то­вые тран­сфор­ма­торы, пред­назна­чен­ные для руч­ной ду­говой свар­ки пок­ры­тыми элек­тро­дами. Тре­бова­ния к их конс­трук­ции и тех­ни­чес­ким ха­рак­те­рис­ти­кам из­ло­жены в ГОСТ 95—77 «Тран­сфор­ма­торы од­но­фаз­ные од­но­пос­то­вые для руч­ной ду­говой свар­ки. Об­щие тех­ни­чес­кие ус­ло­вия» и ГОСТ 7012—77 «Тран­сфор­ма­торы од­но­фаз­ные од­но­пос­то­вые для ав­то­мати­чес­кой ду­говой свар­ки под флю­сом. Об­щие тех­ни­чес­кие ус­ло­вия».

Тран­сфор­ма­торы дол­жны обес­пе­чивать лег­кое за­жига­ние и ус­тойчи­вое го­рение ду­ги при ис­пользо­вании элек­тро­дов с хо­роши­ми ста­били­зиру­ющи­ми свойства­ми, спе­ци­ально пред­назна­чен­ных для свар­ки на пе­ремен­ном то­ке.

Сва­роч­ные вып­ря­мите­ли. Это ос­новной вид ис­точни­ков пи­тания ду­ги пос­то­ян­но­го то­ка при раз­личных спо­собах свар­ки. На­ибо­лее важ­ны­ми эле­мен­та­ми си­ловой час­ти вы­пря­мите­ля яв­ля­ют­ся по­нижа­ющий тран­сфор­ма­тор и блок вып­рямле­ния, ре­али­зован­ный на ба­зе по­луп­ро­вод­ни­ковых эле­мен­тов. По конс­трук­тивным осо­бен­ностям вып­ря­мите­ли мож­но раз­де­лить на две груп­пы в со­от­ветс­твии со схе­мой уп­равле­ния па­рамет­ра­ми:

§ вып­ря­мите­ли, уп­равля­емые тран­сфор­ма­тором: с сек­ци­они­рован­ны­ми об­мотка­ми, уве­личен­ным маг­нитным рас­се­яни­ем, дрос­се­лем на­сыще­ния;

§ вып­ря­мите­ли, уп­равля­емые бло­ком вып­рямле­ния: с ти­рис­торным уп­равле­ни­ем во вто­рич­ной це­пи тран­сфор­ма­тора, ти­рис­торным уп­равле­ни­ем в пер­вичной це­пи тран­сфор­ма­тора, тран­зистор­ным уп­равле­ни­ем во вто­рич­ной це­пи тран­сфор­ма­тора.

 

1.3Пост для ручной аргонодуговой сварки

Ар­го­ноду­говую свар­ку вольфра­мовым элек­тро­дом вы­пол­ня­ют на пос­то­ян­ном то­ке пря­мой по­ляр­ности или на пе­ремен­ном то­ке. Схе­ма пос­та для руч­ной свар­ки вольфра­мовым элек­тро­дом на пос­то­ян­ном то­ке при­веде­на на рис. 1.15.

Рис. 1.15.Схема установки для аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовым электродом на постоянном токе:
1 — источник питания; 2 — амперметр; 3 — вольтметр; 4 — горелка; 5 — расходомер газа; 6 — баллон с газом; 7 — редуктор; 8 — балластный реостат

В ка­чес­тве ис­точни­ков пи­тания ду­ги пос­то­ян­но­го то­ка при­меня­ют обыч­ные сва­роч­ные ге­нера­торы и уни­вер­сальные вып­ря­мите­ли. Бал­лас­тный ре­ос­тат под­клю­ча­ют в сва­роч­ную цепь для ре­гули­рова­ния и по­луче­ния низ­ких зна­чений си­лы то­ка (при ис­пользо­вании ис­точни­ка по­вышен­ной мощ­ности), а так­же для обес­пе­чения ус­тойчи­вос­ти го­рения ду­ги. Ши­рокое рас­простра­нение для руч­ной ар­го­ноду­говой свар­ки в нас­то­ящее вре­мя по­лучи­ли ин­вертор­ные ис­точни­ки пи­тания.

 

1.4Схема поста для дуговой сварки плавящимся электродом

Схе­ма пос­та для по­лу­ав­то­мати­чес­кой свар­ки пла­вящим­ся элек­тро­дом в сре­де за­щит­но­го га­за по­каза­на на рис. 1.16.

Рис. 1.16.Схема поста для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа проволокой диаметром 0,8…1,0 мм:
1 — источник питания; 2 — вольтметр; 3 — амперметр; 4 — газовый редуктор; 5 — баллон с защитным газом; 6 — подающий механизм с бобиной для проволоки и четырехроликовым приводом; 7 — защитный газ; 8 — капля жидкого металла; 9 — газовое сопло; 10 — контактный наконечник; 11 — сварочная ванна (жидкий металл); 12 — сварочный шов; 13 — сварочный кабель; 14 — кабель управления; 15 — направляющая; 16 — шланг защитного газа; 17 — сварочная горелка с кабелем; 18 — сварочный электродный кабель; 19 — сварочный обратный кабель

В по­лу­ав­то­матах для ду­говой свар­ки осу­щест­вля­ет­ся ме­хани­зиро­ван­ная по­дача сва­роч­ной про­воло­ки. Ав­то­мати­чес­кое под­держа­ние пос­то­янс­тва па­рамет­ров ду­ги дос­ти­га­ет­ся в ос­новном за счет са­море­гули­рова­ния. Од­на­ко из­вес­тны по­лу­ав­то­маты и с при­нуди­тельным ре­гули­рова­ни­ем ду­ги.

Ос­новные эле­мен­ты по­лу­ав­то­матов (рис. 1.17): го­рел­ка, гиб­кие шлан­ги, ме­ханизм по­дачи сва­роч­ной про­воло­ки, кас­се­ты со сва­роч­ной про­воло­кой и блок уп­равле­ния. Конс­трук­тивные осо­бен­ности как са­мих по­лу­ав­то­матов, так и их от­дельных эле­мен­тов за­висят в ос­новном от наз­на­чения (спе­ци­али­зации) по­лу­ав­то­мата.

Рис. 1.17.Основные элементы конструкции сварочного полуавтомата:
1 — блок управления; 2 — источник питания; 3 — сварочная горелка; 4 — механизм подачи проволоки; 5 — катушка для проволоки

На­ибо­лее от­ветс­твен­ный эле­мент по­лу­ав­то­матов — ме­ханизм по­дачи про­воло­ки. Его ком­по­нов­ка и наз­на­чение при­мер­но те же, что и у го­ловок ав­то­матов для ду­говой свар­ки. Конс­трук­тивное офор­мле­ние ме­ханиз­ма по­дачи во мно­гом за­висит от наз­на­чения по­лу­ав­то­мата. В по­лу­ав­то­матах тя­жело­го ти­па ме­ханизм по­дачи раз­ме­щен на пе­ре­движ­ной те­леж­ке и на­ходит­ся в мас­сивном кор­пу­се. В по­лу­ав­то­матах лег­ко­го ти­па ме­ханизм по­дачи ус­та­нов­лен в пе­ренос­ном фут­ля­ре или рас­по­ложен не­пос­редс­твен­но на кор­пу­се дер­жа­теля.

Сва­роч­ные по­лу­ав­то­маты обес­пе­чива­ют только ме­хани­зиро­ван­ную по­дачу сва­роч­ной про­воло­ки, а пе­реме­щение ду­ги вдоль оси шва вы­пол­ня­ет­ся вруч­ную.

Клас­си­фика­ция по­лу­ав­то­матов для ду­говой свар­ки про­водит­ся по сле­ду­ющим приз­на­кам:

§ по спо­собу за­щиты сва­роч­ной зо­ны (для свар­ки под флю­сом, в сре­де за­щит­ных га­зов или от­кры­той ду­гой);

§ ви­ду при­меня­емой про­воло­ки (для свар­ки сплош­ной, по­рош­ко­вой или ком­би­ниро­ван­ной про­воло­кой);

§ спо­собу по­дачи про­воло­ки (по­лу­ав­то­маты тол­ка­юще­го, тя­нуще­го или ком­би­ниро­ван­но­го ти­па);

§ конс­трук­тивно­му ис­полне­нию (со ста­ци­онар­ным, пе­ред­вижным или пе­ренос­ным по­да­ющим ус­тройством).

Для свар­ки вы­пус­ка­ют по­лу­ав­то­маты, рас­счи­тан­ные на но­минальную си­лу то­ка 150…600 А, про­воло­ку ди­амет­ром 0,8…3,5 мм, ско­рость по­дачи 1,0…17,0 м/мин.

Ме­ханизм по­дачи про­воло­ки ос­на­щен дви­гате­лем пе­ремен­но­го или пос­то­ян­но­го то­ка. В пер­вом слу­чае ско­рость по­дачи из­ме­ня­ют сту­пен­ча­то-смен­ны­ми шес­терня­ми, во вто­ром — плав­ным ре­гули­рова­ни­ем час­то­ты вра­щения дви­гате­ля.

На­ибольшее рас­простра­нение по­лучи­ли по­лу­ав­то­маты тол­ка­юще­го ти­па, в ко­торых по­да­ющий ме­ханизм про­тал­ки­ва­ет про­воло­ку че­рез гиб­кий шланг к го­рел­ке. В по­лу­ав­то­матах тя­нуще­го ти­па по­да­ющие ро­лики ме­ханиз­ма по­дачи раз­ме­щены в го­рел­ке. В этом слу­чае про­воло­ка про­тяги­ва­ет­ся че­рез шланг. Име­ют­ся по­лу­ав­то­маты с дву­мя син­хрон­но ра­бота­ющи­ми ме­ханиз­ма­ми по­дачи, од­новре­мен­но осу­щест­вля­ющи­ми про­тал­ки­вание и про­тяги­вание про­воло­ки че­рез шланг (тя­нуще-тол­ка­ющий тип).

Ро­лико­вые ус­тройства для по­дачи элек­трод­ной про­воло­ки час­то со­дер­жат два ро­лика: по­да­ющий и при­жим­ной. Для стальной про­воло­ки ди­амет­ром 1,6…2,5 мм, а так­же для по­рош­ко­вой или алю­мини­евой про­воло­ки при­меня­ют две па­ры при­вод­ных и при­жим­ных ро­ликов. Фор­ма ра­бочей по­вер­хнос­ти ро­ликов мо­жет быть ци­лин­дри­чес­кой глад­кой или с на­кат­кой и ко­ничес­кой.

Кас­се­ты или кас­сетные ус­тройства с уни­фици­рован­ны­ми раз­ме­рами вы­бира­ют в за­виси­мос­ти от ис­полне­ния по­лу­ав­то­мата. Не­кото­рые по­лу­ав­то­маты снаб­же­ны кас­сетны­ми ус­тройства­ми для ус­та­нов­ки больших мот­ков.

 

1.5Газовая аппаратура для сварки в защитных газах

Га­зовая ап­па­рату­ра для свар­ки в за­щит­ных га­зах слу­жит для под­го­тов­ки, по­дачи га­за и уп­равле­ния по­дачей га­за при свар­ке — это га­зовые ре­дук­то­ры, по­дог­ре­вате­ли и осу­шите­ли га­зов, рас­хо­доме­ры, сме­сите­ли га­зов, элек­тро­маг­нитные га­зовые кла­паны и т. д.

Ре­дук­то­ры. Пред­назна­чены для по­ниже­ния дав­ле­ния га­за, пос­ту­па­юще­го из бал­ло­на или рас­пре­дели­тельно­го тру­боп­ро­вода, и ав­то­мати­чес­ко­го под­держа­ния пос­то­ян­ным за­дан­но­го ра­боче­го дав­ле­ния.

При свар­ке в ар­го­не при­меня­ют ре­дук­то­ры АР-10, АР-40 или АР-150. При свар­ке в уг­ле­кис­лом га­зе или его сме­сях ис­пользу­ют ре­дук­то­ры об­ратно­го действия, од­новре­мен­но яв­ля­ющи­еся рас­хо­доме­рами (У-30 и ДЗД-1-59М). Воз­можно при­мене­ние так­же обыч­ных кис­ло­род­ных ре­дук­то­