Общие сведения о типовом оборудовании для ручной дуговой сварки и его обслуживание

Электросварочный пост ручной сварки

 

Общий вид рабочего места сварщика при ручной дуговой сварке постоянным током схематически показан на рис. 1, а. От сети / переменный ток напряжением 220 или 380 в подаётся через рубильник 2 и предохранители к электродвигателю 3, который вращает якорь генератора, вырабатывающего постоянный сварочный ток напряжением 25 — 40 в. Электродвигатель и сварочный генератор, установленные на тележке, образуют общий агрегат, называемый сварочным преобразователем.

 

Ток от сварочного генератора по гибким проводам 4 и 5 подводится к электрод держателю 7 и свариваемому изделию 6. Электрод держатель служит для подвода тока непосредственно к электроду. Во время сварки в левой руке сварщик должен держать щиток 8, защищающий лицо и глаза от вредного действия лучей сварочной дуги. Вместо щитка часто применяют шлем, тогда левая рука сварщика остаётся свободной. Свариваемую деталь, если она невелика, кладут на металлический сварочный стол 9, к которому присоединяют второй провод от сварочного генератора. При возбуждении дуги лежащее на металлическом столе свариваемое изделие оказывается включённым в цепь сварочного тока.

 

На рис. 1, 6 изображена схема поста для дуговой сварки переменным током. В этом случае вместо сварочного преобразователя пользуются сварочным трансформатором 5, который понижает напряжение подводимого от сети переменного тока с 220 или 380 в до напряжения 60—65 е, требуемого для возбуждения дуги при сварке.

 

Переменный ток от сети 1 по проводам 2 подводится к сварочному трансформатору через рубильник и предохранители. Трансформатор снабжается регулятором 4 (дросселем) для плавного изменения сварочного тока в соответствии с толщиной свариваемого металла и создания падающей внешней характеристики.


Регулятор имеет реактивную обмотку, создающую дополнительное индуктивное сопротивление, благодаря которому напряжение в сварочной цепи, питаемой от вторичной обмотки трансформатора, понижается до величины, необходимой для устойчивого горения дуги при заданном токе. В момент коротких замыканий сварочной цепи концом электрода или каплями расплавленного металла реактивная обмотка целиком поглощает вторичное напряжение сварочного трансформатора.

 

Реактивная обмотка используется для регулирования сварочного тока. Изменяя величину воздушного зазора в магнит проводе реактивной обмотки, можно изменять величину создаваемого ею индуктивного сопротивления, а следовательно, и величину сварочного тока в цепи.


 Сварочные посты для ручной дуговой сварки

Рис. 1, Сварочные посты для ручной дуговой сварки:

а — постоянным током, 6 — переменным током

Понятие об устройстве сварочного преобразователя

 

Сварочный преобразователь (рис. 2) служит для преобразования переменного электрического тока в постоянный ток, используемый для питания сварочной дуги. Преобразователь состоит из генератора тока и электродвигателя. В корпусе / генератора расположены подшипники, в которых вращается вал с насаженным на нем якорем (ротором) 3 и коллектором 5. Якорь набран из тонких пластин электротехнической стали и снабжён продольными пазами, в которых уложены изолированные витки обмотки. Со стороны коллектора 5 концы обмотки якоря выведены наружу и припаяны к соответствующим пластинам коллектора. Магнитный поток в генераторе создаётся между полюсами электромагнита, укреплённого в корпусе.

 

Чтобы собрать магнитный поток в один пучок в том месте, где его пересекают витки обмотки якоря, на полюса магнита насаживаются железные башмаки 7. На полюсах магнита расположены катушки с обмотками из изолированной проволоки, включёнными в электрическую цепь генератора. При прохождении тока по обмотке, называемой обмоткой возбуждения, между полюсами возникает магнитный поток, возбуждающий ток в витках обмотки якоря. Этот ток поступает во внешнюю цепь 8 через пластины коллектора 5 и прилегающие к ним щётки 4. К щёткам подключены две цепи: внешняя электрическая цепь и цепь обмоток возбуждения Генераторы, в которых питание обмоток возбуждения током происходит от якоря самого генератора, называются генераторами с самовозбуждением и чаше всего применяются на практике.

 

Якорь генератора вращается каким-либо двигателем — электрическим, или двигателем внутреннего сгорания. Обычно в сварочных преобразователях используются электрические двигатели переменного тока, работающие от заводской сети. В преобразователе, изображённом на рис. 2, якорь электродвигателя размещён в общем корпусе, на одном валу с якорем генератора.

 

В настоящее время электропромышленностью разработаны конструкции аппаратов для преобразования переменного тока в постоянный, работающих с использованием полупроводниковых — селеновых или германиевых выпрямителей.

 

3. Включение, регулирование и выключение сварочного преобразователя

 

Для пуска в ход сварочного преобразователя необходимо включить электродвигатель, приводящий во вращение якорь генератора. Перед включением сварщик должен:


1) проверить надёжность всех контактов в местах соединения проводов сварочной цепи;

 

2) осмотреть щётки и коллектор генератора, убедиться в их чистоте и исправности,

 

3) поставить рукоятку 6 (см. рис 3), с помощью которой перемещаются щётки по коллектору при грубом регулировании тока, в то положение, которое будет соответствовать требуемому сварочному току;

 

4) повернуть до отказа против часовой стрелки маховик 2 (см. рис. 2) реостата для более точного регулирования сварочного тока,

 

5) надёжно присоединить сварочный провод к свариваемому предмету или сварочному столу, а второй — к электрод держателю в соответствии с требуемой полярностью тока при сварке данного металла или маркой применяемого электрода,

 

6) убедиться в том, что сварочная цепь разомкнута, т. е. присоединённый к проводу электрод держатель не касается сварочного Йола или свариваемой детали;

 

7) проверить, надёжно ли заземлён корпус преобразователя.


 Сварочный преобразователь

Рис 2 Сварочный преобразователь СУГ-26

После выполнения перечисленных выше операций можно пустить электродвигатель сварочного преобразователя. Пуск электродвигателя производится включением пускового рубильника. Перед включением рубильника нужно ручку 9 (см. рис. 2) поставить в положение против знака л (звезда). Когда якорь двигателя получит нормальное число оборотов, ручку ставят в положение против знака д (треугольник). Некоторые электродвигатели не имеют специальной рукоятки для переключения их обмоток со звезды на треугольник при пуске и включается одним рубильником.

 

Регулируется сварочный ток поворотом маховика, около которого на корпусе реостата обычно располагается шкала, имеющая деления, соответствующие току в амперах. При наличии у сварочной машины амперметра шкалу не устанавливают.

 

Выключение преобразователя производится рубильником. Перед выключением сварка должна быть прекращена и сварочная цепь (электрод — свариваемый металл) разомкнута.

 

1. Понятие об устройстве сварочного трансформатора и регулятора (дросселя)

Сварочные трансформаторы применяют при сварке переменным током для понижения напряжения заводской сети с 220—380 е до 60—65 в, необходимого для возбуждения сварочной дуги.

 

Изменение величины сварочного тока осуществляется регулятором (дросселем). Трансформатор и регулятор могут быть сделаны в виде отдельных аппаратов или объединены в одном корпусе и иметь обмотки на общем сердечнике.

При помощи трансформатора можно понижать напряжение и повышать его, пропуская первичный ток по соответствующей обмотке. Трансформатор, от которого получают ток низкого напряжения, называется понижающим. Трансформатор, позволяющий получать ток высокого напряжения, называется повышающим. Сварочные трансформаторы являются понижающими.

 

Основой трансформатора (рис. 3, а) является замкнутый сердечник /, набранный из большого количества одинаковых пластин, отштампованных из тонкой (0,5 мм) листовой трансформаторной (электротехнической) стали и стянутых шпильками; на сердечнике помещены обмотки 2 и 3, имеющие различное число витков.

 

Если по обмотке 2 с большим числом витков пропускать переменный ток, то он будет намагничивать сердечник /, создавая в нем переменный магнитный поток. Этот магнитный поток воздействует на витки второй обмотки 3, вследствие чего в ней появляется индуктированный переменный ток, но другого напряжения, величина которого зависит от числа витков в обмотке 3. Чем больше витков имеет обмотка 3, тем выше напряжение индуктируемого в ней тока, и наоборот. Так как обмотка 3 сварочного трансформатора имеет меньше витков, чем обмотка 2, то возникающий в обмотке 3 ток будет иметь меньшее напряжение, но большую величину.


Рис. 3. Схемы трансформатора (а) и отдельного регулятора-дросселя (б)


 Схемы трансформатора

Обмотка 2, в которую поступает ток из сети, называется первичной^ обмотка 3, от которой ток отводится в сварочную цепь, — вторичной. На рис. 3, а путь магнитного потока в сердечнике показан пунктирными линиями. Для получения более компактной конструкции трансформатора катушки его первичной и вторичной обмоток обычно помещаются на обоих стержнях сердечника. Первичная обмотка делается двухслойной, из медного изолированного провода прямоугольного профиля и располагается поверх вторичной обмотки. Вторичная обмотка — однослойная, имеет большее сечение и выполнена из голого медного провода прямоугольного профиля.

 

На рис. 3, б показана схема отдельного регулятора. Регулятор имеет наборный сердечник 1 с обмоткой 2, включаемой последовательно в сварочную цепь. Сердечник имеет подвижную часть 3, которую можно перемещать вправо или влево с помощью винта 4, вращаемого рукояткой 5. При этом воздушный промежуток а между неподвижной и подвижной частями сердечника будет увеличиваться или уменьшаться. Когда по обмотке 2 приходит переменный ток, в сердечнике возникает переменный магнитный поток, линии которого условно показаны пунктиром на рис. 3, б.

 

Этот поток будет тем меньше, чем больше величина воздушного промежутка а, так как последний создаёт значительное сопротивление для прохождения магнитного потока по сердечнику. Магнитный поток, пересекая витки обмотки регулятора, в свою очередь индуктирует в них электродвижущую силу, направленную против движения тока в обмотке, образуя дополнительное сопротивление прохождению тока в сварочной цепи. Это дополнительное сопротивление называют индуктивным; оно будет тем выше, чем меньше промежуток а. Следовательно, уменьшая величину воздушного промежутка а, мы увеличиваем индуктивное сопротивление в сварочной цепи и тем самым уменьшаем сварочный ток.

 

Наоборот, при увеличении воздушного промежутка а магнитный поток уменьшается, что уменьшает индуктивное сопротивление, вследствие чего сварочный ток возрастает. Обмотка регулятора выполнена из голого медного провода прямоугольного сечения.

 

Существуют различные конструкции сварочных трансформаторов, описание устройства которых дано в главе XVIII.

 

Включение, регулирование и выключение сварочного трансформатора

Перед началом сварки необходимо проверить правильность и плотность присоединения наконечников проводов к зажимам контактов трансформатора и регулятора.

 

На одной торцовой стенке кожуха трансформатора имеются клеммы первичной обмотки, около которых нанесены цифры 220 и 380, обозначающие напряжение в вольтах. К этим клеммам присоединяются провода, соединяющие трансформатор с заводской электросетью через двухполюсный рубильник и предохранители. Если напряжение в сети 220 в, то провода присоединяются к клеммам с обозначением 220, а если 380 е, то — к клеммам с обозначением 380.

 

На противоположной стенке кожуха расположены две другие клеммы большего сечения, к которым присоединены концы вторичной обмотки. К одной клемме присоединяется сварочный провод, идущий от трансформатора к свариваемой детали, а ко второй — провод, идущий к регулятору, также имеющему две клеммы на торцовой стенке кожуха. К одной из этих клемм присоединяется провод от трансформатора, а к другой — провод к электрод держателю. Схема соединения трансформатора и регулятора показана на рис. 4.

 

Перед включением рубильника на стороне высокого напряжения трансформатора сварщик обязан:

 

1) осмотреть трансформатор и регулятор, очистить их от пыли и грязи;

 

2) проверить плотность всех мест присоединения проводов к клеммам, очистить их от пыли и других загрязнений;

 

3) заземлить кожух трансформатора, для чего нужно присоединить заземляющий провод к специальному болту с надписью «земля», имеющемуся внизу на боковой продольной стенке кожуха трансформатора. Регулятор заземлять не требуется.

 

После выполнения указанных выше операций можно включить рубильник, подводящий ток к трансформатору.


Регулирование сварочного тока в соответствии с диаметром электрода и толщиной свариваемого металла производится рукояткой 7 регулятора (рис. 4). Вращая рукоятку слева направо (по часовой стрелке), увеличиваем сварочный ток. Вращая ее справа налево (против часовой стрелки), уменьшаем сварочный ток. Примерная величина сварочного тока указывается стрелкой 8, находящейся на дросселе. Для точного определения величины тока пользуются амперметром.

 

Для выключения сварочного трансформатора нужно разомкнуть цепь (электрод — изделие) и выключить рубильник 2.

 

6. Принадлежности и инструмент сварщика

Рис. 4. Схема соединения сварочного трансформатора и регулятора:

1 — заводская "сеть, 2 — рубильник, 3 — предохранители, 4 — трансформатор сварочный, 5— регулятор тока (дроссель), 6— ручка, 7— рукоятка регулятора,

8 — указатель сварочного тока, 9 — электрод, 10 — свариваемое изделие,

11 болт заземления


 Схема соединения сварочного трансформатора и регулятора

Электрод держатели применяются при ручной дуговой сварке для зажима электрода и подвода к нему тока. Конструкция электрод держателя позволяет быстро заменить электрод без прикосновения к токоведущим частям и даёт наименьшую длину остающегося огарка.

 

Электр держателе ь должен быть лёгким, удобным в обращении, не стеснять движений и не утомлять руку сварщика. На смену электрода должно затрачиваться минимальное время.

 

Для зажатия электрода в электрод держателях применяются различные устройства: специальные пружины, плоские пружинящие губки, устройства вилочного типа (пружинящие стержни), винтовые зажимы, зажимные устройства типа клещей и др. Способ закрепления конца кабеля в электрод держателе должен быть простым, надёжным и обеспечивать хороший контакт в месте зажима кабеля. Наилучшим является способ зажатия конца кабеля специальным конусом. Контактные губки электрод держателя, между которыми зажимается электрод, выполнены из меди.

 

Рис. 5. Электродо держатели:

с разжимными губками: а — конструкции завода «Электрик»; б — конструкции В. А, Шебеко; в— конструкции В, Ф. Сидорова; с пружинящими губками; е — вилочного типа; д — пластинчатые конструкции Л. Д. Гурвица; е —с винтовым зажимом конструкции Б. Г. Филиппова: /—электрод, 2—головка, 3— маховик. 4 —рукоятка, .5—винт, if—провод; ж — для без агаровых электродов: /—электрод, 2— стальной пруток, 3 —деревянная ручка. 4— стальной лист, 5 — провод.

Наилучшими являются электрод держатели с плоскими губками, в которых зажатие электрода обеспечивается упругостью самих губок или усилием специальной пружины. Электрод держатели с винтовым зажимом менее пригодны: они быстро выходят из строя вследствие нагрева и заклинивания винтового устройства. Ручка электрод держателя должна иметь надёжную электро изоляцию из резины или пластмассы. ^

 

В зависимости от величины сварочного тока электрод держатели делятся на две группы: нормальные для тока до 350 а и усиленные для тока до 500 а. Для обеспечения безопасности работ применяются также электрод держатели с устройством для выключения напряжения во время смены электрода. На рис. 8 показаны некоторые конструкции электрод держателей. В электрод держателе с винтовым зажимом конструкции.


 Устройства для защиты лица сварщика

Рис. 6. Устройства для защиты лица сварщика:
а — щиток, б — шлем

Электрод 1 вставляется в медную головку 2 и с помощью текстолитового маховика 3 и рукоятки 4 зажимается винтом 5, в который впаян провод 6.

 

В электрод держателе для без агаровых электродов (рис. 5 ж) конец электрода приваривается в стык к торцу стержня электрод держателя. Электрод расплавляется полностью. Этот способ снижает расход электродов на 15—20%. Для приварки электродов сварщик должен пользоваться дополнительным несложным приспособлением — кассетой.

 

Щитки и шлемы (рис. 6) служат для защиты лица сварщика от лучей сварочной дуги и брызг расплавленного металла. Они изготовляются из фибры чёрного матового цвета. В щиток вставляется специальное тёмное защитное стекло — светофильтр. Нельзя пользоваться случайными цветными стёклами, так как они не могут хорошо защитить глаза от невидимых лучей сварочной дуги, вызывающих хроническое заболевание глаз.

 

Защитные стекла (светофильтры) для электросварщиков имеют различную прозрачность. Согласно ГОСТ 9497—60 при электросварке рекомендуется применять следующие защитные стекла:

 

при сварочном токе
от 30 до 75 а – Э1
от 75 до 200 а – Э2
от 200 до 400 а – Э3
свыше 400 а – Э4

 

Снаружи стекло для защиты от брызг металла прикрыто обычным прозрачным стеклом, которое нужно два-три раза в месяц заменять новым, так как оно портится от брызг металла. Вес щитка или шлема не должен превышать 0,6 кг.

 

Одежда сварщика должна быть сшита из плотной и трудно загорающейся ткани — брезента, асбестовой ткани и других материалов. При работе сварщик пользуется брезентовыми рукавицами. В резиновых одежде, обуви и перчатках работать нельзя, так как они легко прожигаются брызгами расплавленного металла. Одежда и обувь не должны иметь складок, открытых карманов, обшлагов, куда могут попадать капли расплавленного металла. Брюки должны быть выпущены наружу, а не заправлены в сапоги.

 

Прочий инструмент сварщика. Сюда относятся винтовые зажимы типа струбцин, в которые конец провода впаивается на твёрдом припое. Зажимы должны обеспечивать плотный контакт со свариваемым изделием.

 

Для зачистки швов и удаления шлака используют проволочные щётки — ручные и с электроприводом.

 

Для клеймения швов и обрубки шлака служат клейма, зубила и молотки.

 

При выполнении монтажных работ для хранения электродов применяют брезентовые сумки длиной 300 мм, подвешиваемые к поясу. В цеховых условиях для этой цели пользуются стаканами, изготовленными из отрезка трубы диаметром 50—75 мм, длиной 300 мм, с приваренным к нему донышком-подставкой.

 

Сварочные провода служат для подвода тока от сварочной машины или трансформатора к электрод держателю и свариваемому изделию. Электрод держатели снабжаются гибким изолированным проводом ПРГ или ПРГН, сплетённым из большого количества медных, отожжённых и обложенных проволок диаметром 0,18—0,2 мм.

 

В зависимости от тока берётся следующее сечение сварочных проводов:

 

Сечение сварочного провода, мм2:


Ток, а:        200   300   400   500
Одинарного: 25     50     70    95
Двойного:       2X16     2X25 2X35

 

Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной цепи.