Аппарат для дуговой сварки под флюсом: типы, характеристики и руководство по настройке

Аппарат для сварки под флюсом (ПИЛА) — это промышленная сварочная система, которая обеспечивает высококачественные сварные швы с глубоким проплавлением путем запуска электрической дуги под слоем гранулированного флюса. Он стабильно обеспечивает скорость наплавки от 15 до 45 кг/час — в четыре-десять раз быстрее, чем ручная сварка MIG или контактная сварка, — что делает его идеальным выбором для тяжелого производства в судостроении, производстве сосудов под давлением, металлоконструкциях и строительстве трубопроводов.

Если вы оцениваете станки SAW для промышленного применения, в этом руководстве рассказывается, как они работают, основные типы станков, какие характеристики действительно важны для вашего варианта использования, типичные рабочие параметры и как избежать наиболее распространенных ошибок при настройке.

Как работает аппарат для сварки под флюсом

В отличие от сварки MIG или TIG, дуга при сварке SAW полностью скрыта. Непрерывный электрод из голой проволоки подается в зону сварки, а гранулированный флюс наносится из бункера перед дугой и вокруг нее. Флюс выполняет три важные функции: он защищает расплавленную ванну от атмосферных загрязнений, электрически стабилизирует дугу и вносит легирующие элементы в металл сварного шва.

Поскольку дуга погружена в воду, практически отсутствие брызг, отсутствие воздействия УФ-излучения и чрезвычайно низкое выделение дыма. по сравнению с процессами открытой дуги. Неизрасходованный флюс улавливается с помощью вакуумной системы и часто может быть переработан, что значительно снижает эксплуатационные расходы.

Основными компонентами системы станка SAW являются:

• Источник питания: Обычно выпрямитель постоянного тока или трансформатор переменного тока рассчитан на ток от 600 до 1500 А, в зависимости от применения.
• Устройство подачи проволоки: Управляет скоростью подачи электрода, которая напрямую влияет на сварочный ток в системах постоянного напряжения.
• Флюсовый бункер и система рекуперации: Доставляет флюс в соединение и пылесосит нерасплавленные гранулы после прохождения сварного шва.
• Передвижная тележка или сварочный трактор: Перемещает сварочную головку вдоль соединения с точно контролируемой скоростью.
• Панель управления: Устанавливает и контролирует напряжение, ток, скорость подачи проволоки и скорость перемещения в режиме реального времени.

Основные типы пильных станков и их применение

Аппараты для сварки под флюсом настраиваются по-разному в зависимости от геометрии и масштаба заготовки. Прежде чем оценивать конкретные модели, важно выбрать правильный тип машины.

Тракторный (самоходный) пильный станок

Сварочная головка и бункер для флюса монтируются на мототракторе, который передвигается по рельсам или непосредственно по заготовке. Это наиболее универсальная конфигурация, используемая для длинных прямых швов на плоских пластинах, элементах конструкции и крупных сварных изделиях. Скорость движения обычно варьируется от от 25 до 200 см/мин регулируется в зависимости от толщины материала и требований к тепловложению.

Станок с колонной и стрелой

Неподвижная или вращающаяся колонна поддерживает выдвижную горизонтальную стрелу, на которой установлена сварочная головка. Эти системы используются для сварки крупных цилиндрических сосудов, резервуаров и тяжелых конструктивных элементов. Вылет стрелы обычно составляет от 2 до 6 метров Колонна может быть установлена на полу или передвигаться по напольным рельсам для дополнительной гибкости.

Ротаторный пилорезный станок

Заготовка (обычно труба или сосуд под давлением) вращается на поворотном роликовом позиционере, в то время как сварочная головка остается неподвижной. Это стандартная установка для сварки кольцевых швов труб и цилиндрических сосудов под давлением. Он обеспечивает очень равномерные кольцевые сварные швы с минимальным временем наладки между проходами.

Портальная пильная машина

Рама мостового типа охватывает заготовку, а сварочная головка перемещается по мосту. Портальные системы используются для очень широких плоских листов и секций корпуса корабля, где железнодорожные тягачи непрактичны. Некоторые портальные сооружения верфи охватывают более 20 метров в ширину.

Многопроволочный станок для пилы

Два или более проволочных электрода подаются в одну сварочную ванну или последовательно. Конфигурации двухпроволочной и тандемной пилы могут повысить скорость наплавки выше 60 кг/час сохраняя при этом качество сварных швов, что делает их незаменимыми на крупносерийных трубопрокатных заводах и в судостроении.

Ключевые технические характеристики для оценки

При сравнении станков SAW следующие характеристики оказывают самое непосредственное влияние на производительность и пригодность для вашего применения:

Рабочий цикл – это наиболее игнорируемая характеристика. Многие недорогие машины рассчитаны на ток 1000 А, но при рабочем цикле только 60%, что означает, что им требуются периоды отдыха во время непрерывной работы. При производственной сварке всегда настаивайте на использовании аппарата, рассчитанного на 100% рабочий цикл в диапазоне рабочего тока.

Типичные рабочие параметры в зависимости от толщины материала

Установка правильных параметров имеет решающее значение для достижения требуемого проплавления сварного шва, профиля шва и механических свойств. В таблице ниже приведены практические исходные параметры для углеродистой стали с использованием конфигурации с одним положительным электродом постоянного тока (DCEP):

Это только отправные точки. Фактические аттестованные процедуры сварки (WPS/PQR) должны быть разработаны и проверены в соответствии с применимыми нормами, такими как AWS D1.1, ASME Раздел IX или EN ISO 15614-1, в зависимости от вашей отрасли и юрисдикции.

Выбор флюса и проволоки: правильный химический подход

Комбинация флюсовой проволоки при SAW эквивалентна электроду при сварке стержнем — она определяет механические свойства, трещиностойкость и ударную вязкость готового сварного шва. Эти два понятия не являются взаимозаменяемыми по желанию; они должны быть согласованы как система.

Типы флюсов

• Плавленый флюс: Производится путем плавления сырья и измельчения в гранулы. Негигроскопичен, отлично подходит для автоматизации, но ограничен в легирующих способностях. Широко используется в строительстве и судостроении.
• Агломерированный (связанный) флюс: Сырье смешивается и склеивается без плавления. Может содержать легирующие добавки и раскислители, обеспечивая большую гибкость в достижении заданного химического состава сварного шва. Требует бережного хранения во избежание накопления влаги.
• Смешанный флюс: Смесь плавленых и агломерированных материалов, сочетающая преимущества плавленого материала с химической гибкостью агломерата.

Классификация проводов

Проволока SAW классифицируется, среди прочего, по AWS A5.17 (углеродистая сталь), AWS A5.23 (низколегированная сталь) и AWS A5.9 (нержавеющая сталь). Для строительных работ из углеродистой стали Проволока ЭМ12К в паре с агломерированным основным флюсом представляет собой стандартную комбинацию отраслевых стандартов, которая надежно обеспечивает значения ударной вязкости по Шарпи выше 47 Дж при температуре -20°C — общий критерий приемки для работ на море и в сосудах под давлением.

При заказе расходных материалов всегда указывайте проволоку и флюс вместе, а также проверяйте, чтобы эта комбинация была протестирована и сертифицирована в соответствии с применимым стандартом, если требуется соответствие нормам.

SAW по сравнению с другими высокопроизводительными сварочными процессами

ПИЛА не всегда является подходящим инструментом, даже для тяжелых работ. Понимание того, где он превосходит альтернативы, а где нет, позволяет избежать дорогостоящих инвестиций в оборудование, которое не соответствует реальному рабочему процессу.

Основное ограничение SAW заключается в том, что он ограничен положениями плоского (1G) и горизонтального скругления (2F). Ванна расплавленного флюса слишком жидкая, чтобы ее можно было удерживать в верхнем или вертикальном положении. Любое применение, требующее сварки в нестандартном положении, требует дополнительного технологического оборудования или оборудования для манипулирования заготовками, чтобы привести соединения в плоское положение.

Распространенные ошибки при настройке и как их избежать

Даже опытные инженеры-сварщики сталкиваются с проблемами, которых можно было избежать при вводе в эксплуатацию или эксплуатации оборудования SAW. Вот наиболее частые проблемы на практике:

Неправильное расстояние между контактным наконечником и работой (CTWD)

CTWD в SAW обычно от 25 до 38 мм для стандартных однопроводных конфигураций. Слишком короткий увеличивает риск обратного выгорания и захвата флюса; слишком долгая проволока вызывает чрезмерный резистивный предварительный нагрев проволоки, что снижает проплавление и дестабилизирует дугу. Проверяйте и устанавливайте CTWD в начале каждого производственного цикла.

Мокрый или загрязненный флюс

Влага во флюсе является одной из основных причин пористости и водородного растрескивания ПАВ. Агломерированные флюсы необходимо хранить при относительной влажности ниже 15% и повторно сушить при температуре 300–350°C в течение 1–2 часов. если есть подозрение на воздействие. Плавленые флюсы менее чувствительны, но их все равно следует хранить в герметичных контейнерах, вдали от влаги на полу.

Недостаточная глубина потока

Флюсовый слой должен полностью покрывать дугу. Минимальная глубина 25–30 мм над кончиком проволоки требуется. Слишком мелкая поверхность может привести к вспышкам дуги и брызгам; слишком глубокая сварка задерживает газы и может привести к образованию шероховатых и пористых поверхностей сварного шва. Проверяйте скорость потока флюса из бункера и регулярно устраняйте засоры.

Дуговой удар в системах постоянного тока

Удар магнитной дуги, при котором дуга непредсказуемо отклоняется, возникает при сварке постоянным током вблизи концов пластин или при сварке в углах, где концентрируются магнитные поля. Решения включают в себя переключение на питание переменного тока, изменение положения рабочих проводов или использование методов обратной сварки в проблемных местах.

Плохая переносимость суставов

SAW менее терпим к изменению зазора, чем полуавтоматические процессы. Корневой зазор превышает 1,5 мм на стыковых соединениях без подложки может привести к прожогу при первом проходе. Обеспечьте жесткие допуски на посадку (обычно корневой зазор ≤1,0 мм для автоматической стыковой сварки) или используйте керамические или медные опорные стержни для поддержки ванны расплава.

Требования к техническому обслуживанию оборудования SAW

Машины SAW работают при высоких токах в течение длительного времени, что предъявляет значительные требования к электрическим и механическим компонентам. Последовательный график технического обслуживания предотвращает незапланированные простои в производственных средах.

• Ежедневно: Проверьте контактные наконечники на износ и замените, когда диаметр отверстия увеличится более чем на 0,5 мм. Очистите засоры флюса на выходе бункера и всасывающих линиях рекуперации. Проверьте прямолинейность проволоки через подающие ролики.
• Еженедельно: Очистите фильтры восстановления флюса. Осмотрите и затяните все сильноточные кабельные соединения, так как термоциклирование со временем ослабляет их. Проверьте натяжение приводных роликов и замените изношенные ролики с V-образными канавками, которые могут привести к нестабильной скорости подачи проволоки.
• Ежемесячно: Очистите внутренние каналы охлаждения трансформаторов или выпрямителей. Проверьте выравнивание рельсов трактора и смажьте приводные шестерни. Проверьте все защитные блокировки и аварийные остановки.
• Ежегодно: Полный электрический осмотр квалифицированным персоналом, включая проверку сопротивления изоляции первичных обмоток. Калибруйте измерители тока и напряжения по калиброванному эталонному прибору, чтобы обеспечить точность параметров для соответствия требованиям WPS.

Замена контактного наконечника стоит меньше доллара. Незапланированный простой производственной сварочной линии, работающей под SAW, может стоить сотни и тысячи долларов в час снижение производительности, что делает профилактическое обслуживание одним из самых прибыльных видов деятельности в сварочном цехе.

Когда SAW является (и не является) подходящей инвестицией

Полностью сконфигурированная система SAW — источник питания, трактор или колонна со стрелой, установка восстановления флюса и вспомогательный инструмент — обычно требует инвестиций в размере От 15 000 до 80 000 долларов и более. для промышленного оборудования. Эти инвестиции имеют экономический смысл, когда:

• Толщина материала постоянно превышает 10 мм, а в рабочей нагрузке преобладают длинные прямые швы или кольцевые соединения.
• Объем производства достаточно велик, чтобы оправдать время наладки, которое на одно задание больше, чем при полуавтоматических процессах.
• Требования к качеству сварки строгие и требуют постоянного и повторяемого тепловложения, которое автоматическая SAW обеспечивает по сравнению со сваркой вручную.
• Экономию затрат на рабочую силу за счет уменьшения очистки после сварки (отсутствие брызг, чистое удаление шлака) и снижения утомляемости оператора при выполнении повторяющихся длинных швов можно оценить количественно.

SAW плохо подходит для мастерских, выполняющих разнообразные работы с короткими швами на тонких материалах, или для любого применения, требующего позиционной сварки без возможности изменения положения заготовки. В этих случаях FCAW или GMAW с соответствующим выбором проволоки и защитного газа обеспечат лучшую экономичность и гибкость.

Для тяжелых условий непрерывного производства — сосудов под давлением, изготовления ветряных башен, судостроения или изготовления крупных стальных конструкций — ни один другой сварочный процесс не может сравниться с SAW по сочетанию скорости наплавки, качества сварки и низкой стоимости расходных материалов на килограмм наплавленного металла.