Учебно-методическое пособие Часть 3 Технология электромонтажных работ Одобрено методической комиссией электротехнического факультета Гомель 2010 (стр. 3 из 26)

Сварка неплавящимся электродом широко используется для соединения деталей из алюминия и других цветных металлов и сплавов, а также легированной стали. В отдельных случаях при выполнении швов в нижнем положении до сих пор используют угольные электроды. Однако все чаще применяют сварку вольфрамовым электродом в струе инертного газа аргона. Аргонно-дуговая сварка позволяет соединять детали практически в любых пространственных положениях.

Особенности электродуговой сварки алюминия. Оксидная пленка на поверхности алюминиевых деталей обладает большой электрической прочностью. Напряжение холостого хода источников сварочного тока увеличено до 150 и более вольт. Для зажигания и устойчивого горения дуги применяют высокочастотные зажигающие и стабилизирующие импульсы амплитудой 800 и более вольт.

Особенности электродуговой сварки меди. Медь – тяжелый металл и обладает большой текучестью, поэтому горизонтальные, вертикальные и потолочные швы на медных шинах электродуговой сваркой выполнять практически невозможно. Электродуговую сварку медных шин выполняют в нижнем положении с применением графитных подкладок с канавкой под стыком. В монтажных условиях, если шины нельзя кантовать, применяют ацетиленкислородную сварку меди или пайку твёрдым припоем ПМЦ (припой медно-цинковый).

Источники питания для электродуговой сварки. Для того чтобы разобраться во всем разнообразии источников питания для электродуговой сварки полезно рассмотреть физические процессы в самой сварочной дуге. Электрическая дуга возникает, если воздушный (газовый) промежуток между электродом и свариваемым изделием становится токопроводящим. Это происходит, когда он достаточно ионизирован, т. е. насыщен положительно заряженными ионами и электронами. Ионизация газового промежутка происходит под действием тепла, выделяющегося при протекании электрического тока. Это же тепло расплавляет материал сварочного электрода, сварочной проволоки или присадки, а также частично расплавляет свариваемые детали с образованием сварочной ванны.

Зависимость тока сварочной дуги от напряжения между электродами имеет сложную форму (рисунок 1.2). При малых токах степень ионизации невелика и напряжение достигает 60 и более вольт. По мере увеличения тока до 80–100 А число заряженных частиц, а следовательно и проводимость дуги увеличивается, а напряжение между электродами снижается до 25–30 В. При дальнейшем увеличении тока до 250–300 А напряжение плавно возрастает по закону U = 20 + 0,04I.

Таким образом, на вольт-амперной характеристике сварочной дуги можно выделить два участка: 1 – падающий, 2 – пологовозрастающий.

Сварке штучными электродами соответствуют 1-й участок и начало 2-го, а сварке проволокой – 2-й.

Границы между участками зависят от толщины и материала применяемых электродов или проволоки и состава газов. Источник питания сварочной дуги должен иметь такую форму внешней характеристики, чтобы она пересекала ВАХ дуги в требуемом диапазоне сварочных токов, а также возможность регулирования тока в широких пределах. Применяют источники с наклонной, жёсткой и универсальной характеристиками.

Для получения наклонных характеристик используют:

– в сварочных генераторах – особый способ подключения обмоток возбуждения;

– сварочных трансформаторах – повышенное магнитное рассеяние или дополнительные дроссели;

– сварочных выпрямителях – балластные резисторы, трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием или тиристорные схемы выпрямления.

В настоящее время все шире используют инверторные источники сварочного тока с микропроцессорным управлением, содержащие высокочастотный транзисторный преобразователь и импульсный транзисторный регулятор тока.

1.2.2 Сварка электроконтактным разогревом

Сварка электроконтактным разогревом широко применяется при соединении алюминиевых жил проводов и кабелей.

В зависимости от сечения соединяемых жил применяют несколько разновидностей этого способа сварки:

Однопроволочные алюминиевые жилы с суммарным сечением в скрутке до 12,5 мм² сваривают аппаратом ВКЗ. В комплект входят сварочный прибор (пистолет) и блок питания, содержащий сварочный трансформатор 220/10 В, трансформатор управления 220/36 В и реле включения. Сварка выполняется без применения флюса.

Последовательность операций:

1 С концов жил с помощью клещей снимают изоляцию на длине 35–40 мм, зачищают их щеткой из кардоленты или наждачной бумагой до металлического блеска и скручивают вместе.

2 Подготавливают сварочный прибор аппарата ВКЗ к сварке – отводят назад его угольный электрод и зажимают скрученные жилы губками держателя так, чтобы их концы упирались в лунку угольного электрода.

3 Нажатием спускового крючка, включают прибор, после чего угольный электрод под действием пружины, по мере расплавления торцов жил, продвигается вперед и сваривает их. Сварка автоматически прекращается в момент оплавления соединяемых жил на заданную длину.

4 Место соединения изолируют полиэтиленовым колпачком или изолентой.

Скрученные жилы можно сварить клещами, содержащими два угольных электрода. Клещи подключают ко вторичной обмотке понижающего трансформатора 220 / 9...12 В мощностью 0,5 кВА.

Для удаления с поверхности алюминиевых жил оксидной плёнки применяют флюс ВАМИ. Он представляет собой смесь трех составляющих: хлористого калия (50 %), хлористого натрия (30 %) и криолита К-1 (20 %). Температура плавления флюса 630 ºС. Химическая промышленность выпускает флюс в виде порошка, расфасованного в герметически закрытые банки. При отсутствии готового флюса его приготавливают из растертых и просеянных через сито компонентов в указанной выше пропорции. Порошок флюса перед употреблением разводят водой до консистенции густой сметаны (100 частей флюса на 30–40 частей воды по массе). Перед сваркой флюс наносят волосяной кисточкой тонким слоем на поверхность алюминиевых жил. Нанесение флюса толстым слоем не способствует улучшению качества соединения.

Подготовка жил выполняется так же, как и при сварке аппаратом ВКЗ, только изоляция с жил снимается на большей длине (25–30 мм), и на концы жил длиной 5–6 мм перед сваркой наносится тонкий слой флюса.

Последовательность операций сварки:

1 Концы угольных электродов сближают до соприкосновения. Под действием протекающего тока место контакта раскаляется.

2 Раскаленное место контакта электродов прижимают к опущенным вертикально вниз торцам жил, до расплавления алюминия и образования сварочного шарика.

3 После остывания место сварки очищают стальной щеткой или наждачной бумагой от шлака и остатков флюса, покрывают слоем влагостойкого лака, а затем изолируют полиэтиленовым колпачком или изолентой.

Многопроволочные алюминиевые жилы суммарным сечением от 32 до 240 мм² можно сплавить по торцам в общий монолитный стержень. Для сварки применяют понижающий трансформатор с вторичным напряжением 8–9 В, мощностью 1–2 кВА. Один вывод трансформатора подключают к электрододержателю с угольным электродом, второй – к охладителю. Перед началом сварки из алюминиевого провода сечением 2,5–4 мм² подготавливают присадочные прутки: тщательно очищают их поверхность щеткой из кардоленты или наждачной бумагой, обезжиривают тканью, смоченной в бензине, и покрывают тонким слоем флюса.

Последовательность операций сварки:

1 С концов жил снимают изоляцию на длине, зависящей от сечения соединяемых жил. Если подготавливают к сварке жилы кабеля с бумажной пропитанной изоляцией, то на изоляцию у ее обреза накладывают нитяной бандаж, затем ослабляют плоскогубцами повив проволок жилы и тканью, смоченной в бензине, удаляют с их поверхности маслоканифолевый состав.

2 Соединяемые жилы располагают вертикально торцами вверх, складывают в общий пучок и скругляют его пассатижами.

3 По суммарному сечению соединяемых жил подбирают соответствующую разъемную цилиндрическую форму и надевают её на жилы. Во избежание прилипания расплавленного алюминия форма изнутри должна быть покрыта кокильной краской или мелом, разведенным в воде до консистенции густой сметаны.

4 Обе половины формы скрепляют проволочным бандажом или хомутом из тонкой жести. Нижнюю часть формы уплотняют подмоткой асбестового шнура толщиной 1–1,5 мм.

5 Закрепляют охладитель, уплотняя, при необходимости, место контакта подмоткой медной фольгой.