Сварочные работы

Замкнутыми пространствами (помещениями) считают пространства, ограниченные поверхностями, имеющие  люки (лазы), с размерами, препятствующими  свободному и быстрому проходу через  них работающих и затрудняющими естественный воздухообмен; труднодоступными следует считать такие пространства (помещения), в которых ввиду малых размеров затруднено выполнение работ, а естественный воздухообмен недостаточен.

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.8-75 "Устройства электросварочные и для плазменной обработки. Требования безопасности" оборудование для  ручной дуговой сварки с источником переменного тока необходимо обеспечивать ограничителями напряжения холостого  хода.

Также, ввиду роста количества травм, случившихся при использовании  сварочных трансформаторов, Госнадзорохрантруда письмом от 16.12.97 г. № 08-6/5063 запретил с 1 марта 1998 г. эксплуатацию оборудования для ручной дуговой сварки с источником переменного тока без ограничителей напряжения холостого хода. Устройство снижения напряжения холостого хода должно обеспечить на выходных клеммах источника питания напряжение не выше 12 В в течение не более 1 с после прекращения сварки или увеличения сопротивления внешней сварочной цепи более 2000м.

Промышленность наладила выпуск ограничителей напряжения холостого  хода для сварочных трансформаторов  различных модификаций.

Трансформаторный ограничитель напряжения холостого хода (ТОН) обеспечивает автоматическое снижение напряжения на электродах электросварочного аппарата с 60~80 В до 6-12 В после угасания дуги. При соприкосновении рабочего электрода со сварочной поверхностью ограничитель автоматически восстанавливает рабочее (повышенное) напряжение на электродах для стойкого зажигания дуги и выполнения сварки.

Современный ограничитель напряжения холостого хода должен отвечать всем требованиям, выдвигаемым к подобным защитным аппаратам. Он обеспечивает: проверку исправности самого защитного  устройства, прекращение работы сварочного трансформатора при потере работоспособности  ТОН; ограничение напряжения на вторичной  обмотке сварочного трансформатора во время холостого хода до безопасного  уровня с фиксированной (не более 1 с) выдержкой времени после размыкания сварной цепи; стойкое зажигание  сварочной дуги в начале сварки; сигнализацию в аварийных ситуациях  в случае, если напряжение холостого  хода сварочного трансформатора более 12 В при разъединенных электродах, или когда есть нарушение целостности сварочной цепи (обратного проводника изделие - сварочный трансформатор). ТОН позволяет снизить расход электроэнергии при холостом ходе сварочного трансформатора.

Ограничитель напряжения холостого хода дополнительно может  быть оснащен стабилизатором сварочной  дуги, который значительно расширяет  функциональные возможности сварочного трансформатора.

Стабилизатор сварочной  дуги обеспечивает:

аргонно-дуговую сварку алюминия и его сплавов плавящимися  электродами на переменном токе;

сварку плавящимися электродами, предназначенными как для переменного, так и для постоянного тока;

стойкое зажигание сварочной  дуги в неблагоприятных условиях (наличие на поверхности изделия  шлака, ржавчины, окалины);

повышенное качество сварного шва;

уменьшение разбрызгивания металла при сварке.

По своим эксплуатационным показателям сварочный трансформатор  переменного тока, оснащенный ограничителем  напряжения холостого хода и стабилизатором дуги, практически отвечает аналогичным  показателям более дорогих источников постоянного тока. Применение сварочных  трансформаторов вместе с ограничителями напряжения холостого хода существенно  улучшает условия труда персонала, особенно если сварочные работы выполняются  на сравнительно большом удалении от места расположения сварочных трансформаторов. Например, при строительстве и  реконструкции зданий сварочные  работы часто выполняются на лесах, на крышах, то есть в условиях, когда  персоналу трудно делать частые включения/отключения сварочных трансформаторов. В таких  условиях сварочные трансформаторы намного дольше работают на холостом ходу и потребляют значительное количество электроэнергии только вследствие неудобства их отключения. В случае установления ограничителя напряжения холостого  хода необходимость в оперативном  отключении сварочного трансформатора отпадает. Достаточно только "разорвать" сварную цепь, закрепить рабочий  электрод, и можно вести подготовку к сварочным работам. На время  проведения подготовительных работ (замена электродов, перестановка свариваемых  изделий) в сварочном трансформаторе будет отсутствовать ток холостого  хода индуктивного происхождения, который  вызывает значительные потери мощности на первичной обмотке трансформатора и кабеля питания. То есть установка  ТОН является энергосберегающей  мерой, так как при существующих ценах на электроэнергию экономия средств в год будет довольно значительной.

Изобретение может быть использовано, например, для сварки листов из стали, меди и алюминия при изготовлении труб с продольным швом. С помощью  выступающего на участок сварки мундштука  подают перекрывающий этот участок  защитный газ. Перед включением источника  тока, питающего сварочную дугу, на участке сварки от дополнительного  источника тока зажигают вспомогательную  электродугу, посредством которой после включения сварочного источника питания зажигают сварочную дугу. Для повышения ионизации участка сварки и надежного зажигания вспомогательной электродуги на участке сварки посредством импульсного генератора, подающего высокочастотные импульсы высокого напряжения, между мундштуком и заготовкой создают высокочастотную электродугу. 3 ил.

Изобретение касается способа  зажигания сварочной дуги между  неподвижным электродом и свариваемой  металлической заготовкой, при котором  с помощью выступающего на участке  сварки мундштука подают перекрывающий  этот участок защитный газ, при котором  перед включением источника тока, питающего сварочную дугу, на участке  сварки зажигает питаемую от дополнительного  источника тока вспомогательную  дугу, посредством которой после  включения источника тока сварочную  дугу зажигают, и при котором для зажигания вспомогательной дуги на участке сварки посредством импульсного генератора, подающего высокочастотные импульсы высокого напряжения, создают вначале высокочастотную электродугу (см. справочник УНИВЕМА акционерного общества "Кабель унд Металльверке Гутехоффнунгсхютте", выпуск 4/1975).

Такой способ используется, например, для сварки листов из стали, меди и алюминия. Специальной областью применения является изготовление труб, которые формуются из продольно  обрабатываемой металлической полосы. Проходящие в осевом направлении, примыкающие  один к другому края формуемой  таким образом металлической  полосы сваривают вместе в непрерывном  цикле.

Изготавливаемую таким способом трубу можно использовать для  отвода жидкой среды или в качестве защитной оболочки кабеля. Для сварки применяют неподвижный, т. е. неотгорающий электрод. Сварочная дуга разогревает края полосы до расплавленного состояния. Сварной, без наплывов, шов образуется таким образом сам из материала металлической полосы. Участок сварки экранируют от кислорода воздушной среды с помощью инертного защитного газа, например аргона или гелия, чтобы предотвратить образование отверстий с пережогом.

При известном способе  согласно указанному вначале Справочнику  УНИВЕМА перед включением сварочной  дуги между электродом и мундштуком или в измененной форме между  электродом и заготовкой зажигают вспомогательную  дугу, которая горит с меньшей  силой тока, чем сварочная дуга. С помощью вспомогательной электродуги электрод и обрабатываемое изделие предварительно нагревают настолько, чтобы при включении сильноточной сварочной дуги в заготовке не возникало никаких пережоговых отверстий. Для зажигания вспомогательной электродуги сварочный участок, находящийся под защитным газом, ионизируют путем высокочастотных импульсов высокого напряжения. Импульсы подаются генератором, подключенным между электродом и заготовкой. Полученная таким способом высокочастотная электродуга отключается после включения вспомогательной электродуги. Этот способ зарекомендовал себя на практике. Однако он требует эффективной защиты сварочного источника тока от высокочастотных импульсов высокого напряжения, вследствие чего при зажигании электродуги могут возникнуть неблагоприятные влияния на условия работы.

В основе данного изобретения  лежит задача - так усовершенствовать  первоначально указанный способ, чтобы сложились стабильные условия  для зажигания вспомогательной  электродуги.

Согласно изобретению  эту задачу решают таким образом, что высокочастотную электродугу создают путем подключения импульсного генератора, с одной стороны, к мундштуку, а с другой стороны, к обрабатываемому изделию между обеими этими частями.

Неожиданно было обнаружено, что посредством образования  высокочастотной электродуги, горящей между электродом и мундштуком, на участке сварки происходит повышенная ионизация защитного газа. Только уже этим стабилизируются условия зажигания вспомогательной электродуги.

К тому же импульсный генератор  и сварочный источник питания  у этого способа электрически разделены так, что могут не потребоваться  меры для защиты сварочного источника  питания от высокочастотных импульсов  высокого напряжения. Это приводит к дальнейшему повышению ионизации  защитного газа, а тем самым  к дальнейшей стабилизации условий  зажигания вспомогательной электродуги.

Способ согласно изобретению  поясняется с помощью чертежей в  качестве примера исполнения, на которых  представлены: фиг. 1 - схема устройства для осуществления способа согласно изобретению;  

фиг. 2 и 3 - два различных сечения трубы, изготовленной с помощью способа.

С помощью устройства, изображенного  на чертеже, сваривают друг с другом в непрерывном цикле проходящие в продольном направлении, прилегающие  встык друг к другу края металлической  полосы 3, формуемой в трубу 2 с  прорезом (фиг. 2), лишь схематически показанным инструментом 1. Таким способом образуется в качестве сваренного изделия цельная труба 4 со сварным швом 5 без наплыва.

Устройство для сварки металлической полосы 3 содержит неподвижный, т.е. неотгорающий электрод 6, состоящий, например, из вольфрама. Электрод 6 расположен в трубообразном, выполненном, например, из стали, меди и латуни мундштуке 7, который подключен к газовому баллону 8. К устройству относятся также источник тока 9 для сварки, вспомогательный источник тока 10 и импульсный генератор 11. Источник тока 9, питающий сварочную дугу, так же как и вспомогательный источник тока 10, подключен к электроду 6 и металлической полосе 3 или трубе 4. Импульсный генератор 11 соединен с мундштуком 7 и металлической полосой 3 или трубой 4.

Баллон 8 содержит инертный газ, например аргон или гелий. Ток, подаваемый источником 9, в сущности выше, чем идущий от вспомогательного источника 10. Импульсный генератор 11 подает высокочастотные импульсы высокого напряжения.

Способ согласно изобретению  работает, например, следующим образом.

После открытия клапана 12 газ  под давлением, например, в 1 бал и  с расходом примерно 5-10 литров в  минуту течет в мундштук 7. Он окутывает  электрод 6, в частности повернутое к трубе 4 его острие. Газ защищает от кислорода окружающего воздуха  весь участок сварки В на острие электрода 6 и поверхность трубы 4 или сведенные вместе края металлической полосы 3. Затем с помощью коммутационного аппарата 13 включают импульсный генератор 11. Посредством подаваемых им высокочастотных импульсов высокого напряжения, например в 6 В примерно при 600 кГц, ионизируют газ на сварочном участке. Кроме того, между мундштуком 7 и трубой 4 создают высокочастотную электродугу. Пока горит высокочастотная дуга HFL посредством коммутационного аппарата включают вспомогательный источник питания 10. Путем ионизации газа и посредством высокочастотной дуги HFL между электродом 6 и трубой 4 зажигается таким образом вспомогательная электродуга. Она получает питание от дополнительного источника тока 10 и горит с относительно малой силой тока, например 5-7 А, так что электрод 6 и сведенные вместе края металлической полосы 3 только нагреваются. Высокочастотная электродуга HFL отключается затем путем размыкания коммутационного аппарата 13.

Для сварки краев металлической  полосы 3 с помощью коммутационного  аппарата 15 включается сварочный источник питания 9. Затем сварочную дугу SL зажигают вспомогательной электродугой. Она горит при силе тока, например, в 350 А. Как только сварочная дуга SL загорится, отключается дополнительный источник питания 10. Одновременно труба 4 подается в направлении стрелки Р и непрерывно продвигается мимо электрода 6. Предварительный нагрев электрода 6 металлической полосы 3 посредством вспомогательной электродуги обеспечивает факт, что при применении сварочной дуги SL на сварном шве 5 или трубе 4 не образуется никаких отверстий с пережогом.  

Формула изобретения

Способ зажигания сварочной  дуги между неподвижным электродом и свариваемой металлической  заготовкой, при котором с помощью  выступающего на участок сварки мундштука  подают перекрывающий этот участок  защитный газ, причем перед включением источника тока, питающего сварочную  дугу, на сварочном участке зажигают питаемую от дополнительного источника  тока вспомогательную электродугу, посредством которой после включения источника тока зажигают сварочную дугу и при котором для зажигания вспомогательной электродуги на участке сварки посредством импульсного генератора, подающего высокочастотные импульсы высокого напряжения, создают вначале высокочастотную электродугу, отличающийся тем, что высокочастотную электродугу создают между мундштуком и заготовкой путем подключения импульсного генератора к мундштуку и к заготовке.