CC BY
43
УДК 621.365
РАЗВИТИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СВАРКИ
А. Н. Пашкин Научный руководитель - В. Я. Браверман
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Рассмотрена сущность и виды трехфазной дуговой сварки, методы получения трехфазной дуги, преимущества трехфазной дуги, применяемость способов трехфазной сварки и перспективы применения трехфазной сварки неплавящимся электродом с присадкой в среде инертных газов в отрасли ракетостроения.
Ключевые слова: трехфазная сварка, трехфазная дуга, сущность и методы трехфазной сварки, перспективы применения трехфазной сварки.
DEVELOPMENT AND PROSPECTS OF THREE-PHASE WELDING APPLICATIONS
A. N. Pashkin Scientific Supervisor - V. Y. Braverman
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article considers the essence and types of three phase arc welding, methods of obtaining three-phase arc three-phase arc advantages, the applicability of the methods three-phase welding and prospects for the use of three-phase welding with non-consumable electrode with the additive in inert gases in the industry of rocket.
Keywords: three phase welding three-phase arc, the nature and methods of three-phase welding the prospects for the application of a three-phase welding.
Трехфазная сварка - особый вид дуговой сварки, при которой используется трехфазная дуга, состоящая из трех раздельных дуг, горящих в общем плавильном пространстве.
Разработка этого способа сварки проводилась с 1934 г. доктор технических наук Г. П. Михайловым в лаборатории сварки УПИ имени С. М. Кирова и в цехах Уралмашзавода [1].
При трехфазной сварке две дуги горят между каждым из электродов и изделием, а третья -между электродами, при этом, в любой момент времени существует не более двух дуг [2]. Это объясняется тем, что на небольшом по площади торце одного из электродов не могут возникнуть одновременно катодное и анодное пятна. При этом в каждый момент времени, горит, по крайней мере, одна из трех составляющих ее дуг. Поэтому трехфазная дуга обладает высокой, по сравнению с однофазной, устойчивостью горения.
Каждая дуга питается от отдельной фазы трехфазного сварочного источника питания (две фазы источника питания подключаются к двум электродам, а третья - к свариваемому изделию), либо от двух однофазных источников питания (к каждому электроду подводится фаза источника питания, а к изделию нулевая фаза) [2].
Развитие начиналось с ручной дуговой сварки. Она производится с ручной подачей в зону дуги двух параллельно расположенных электродов, разделенных непроводящим покрытием и закрепленных в одном электрододержателе, обеспечивающем подвод тока раздельно к каждому стержню и перемещаемом вручную вдоль шва. Производительность сварки увеличивается
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
примерно в два, три раза, уменьшает расход электроэнергии на 25 % и обеспечивает более глубокий провар сварного соединения, по сравнению с ручной сваркой однофазной дугой.
При механизированной сварке трехфазной дугой используется косвенное действие дуги. Она производится с механизированной подачей трех параллельных электродов, разделенных непроводящим покрытием.
Ручная, а в особенности механизированная сварка трехфазной дугой использовались редко, и не получили распространения в промышленности.
Некоторое применение в отраслях промышленности получила автоматическая сварка трехфазной дугой плавящимся и неплавящимся электродом.
Автоматическая сварка трехфазной дугой плавящимся электродом осуществляется аналогично автоматической сварке под флюсом - с механизированной подачей в зону дуги двух обычных электродных проволок, механизированным перемещением дуги вдоль шва и засыпкой зоны дуги слоем гранулированного флюса. Производительность при этом возрастает в два, три раза, в сравнении с однофазной. Благодаря более полному использованию тепла и равномерности нагрузки электросети достигается экономия электроэнергии до 25-40 %. Данный способ нашел применение при сварке сталей, толщиной более 20 мм.
В отрасли ракетостроения получила применение автоматическая сварка неплавящимся электродом с присадочным металлом в среде защитного газа (аргона и его смеси с гелием) при сварке алюминия и его сплавов. Данный способ применяется в специфических узлах, применение в которых многопроходной однофазной сварки приведет к неизбежному недопустимому короблению конструкции и дефектам сварных швов.
Питание трехфазной дуги осуществляется от источника переменного тока промышленной частоты 50 Гц. Трехфазная дуга состоит из двух дуг, горящих между вольфрамовыми электродами и свариваемым изделием, и одной дуги, горящей между электродами [3] в общем плавильном пространстве (факел).
Присадочный металл подается в зону горения дуги так же, как и при однофазной сварке, неплавящимся электродом в среде инертного газа [3].
Трехфазная дуга, обладая высокой устойчивостью и значительной тепловой мощностью, позволяет сваривать конструкции большой толщины (15-20 мм) без разделки кромок, а средней толщины - на более высоких скоростях, чем при однофазной дуге [3].
По сегодняшний день, для автоматической сварки трехфазной дугой применяются автоматы типа АДСВ-2 или АДСП-2, на которые устанавливаются специальные сварочные горелки типа АСТВ-2М, и источники питания трехфазной дуги (трансформаторы) типа ИТД-600/1000М, обеспечивающие питание дуги током 100-600 А в электродах, и соответственно в изделии 175-850А.
Установка для сварки трехфазной дугой типа ИТД-600/1000М обеспечивает регулирование процесса сварки и последовательность включения газа и тока с помощью программного управления по схеме [3]:
- продувка газовой магистрали в течение 2-5 с перед сваркой;
- возбуждение дуги с помощью осциллятора с плавным возрастанием токов до рабочих;
- включение механизма перемещения сварочной горелки со сварочной скоростью;
- отключения осциллятора после стабилизации дугового разряда;
- включение подачи присадочной проволоки;
- прекращение сварки по заданному циклу с заваркой кратера.
Дальнейшее развитие и применение в отрасли ракетостроения трехфазной сварки неплавя-щимся электродом с присадочным металлом в среде инертных газов обусловлено необходимостью альтернативы электронно-лучевой сварке при выполнении кольцевых швов корпусных изделий диаметром 3 м и более, поскольку применение локальных вакуумных камер связано с определенными трудностями, а применить камеры общего вакуумирования невозможно из-за больших габаритных размеров изделий.
Для этих целей в 2016 г. разработан ИТС «Сибирь» и прошел испытания в АО «Красмаш» комплекс трехфазной сварки КДС-103, состоящий из двух спаренных однофазных источников питания инверторного типа ТеШх, сварочной горелки типа АСТВ-2М и современной системы управления.
Библиографические ссылки
1. Михайлов Г. П. Технология сварки трехфазной дугой. М. : Машгиз, 1952.
2. Рубинчик Ю. Л. Механизированная сварка корпусных конструкций из алюминиевых сплавов. Л. : Судостроение, 1974.
3. Рабинович И. Я. Оборудование для дуговой электрической сварки. Источники питания. М. : Машгиз, 1958.
© Пашкин А. Н., 2017
