Оборудование для воздушно-дуговой резки (ВДР) включает резаки для ручной резки и токовоздухопроводы к ним, источники питания, технологическое и вспомогательное оборудование для механизированной и автоматической резки, систему приточно-вытяжной вентиляции.
Резаки, соответствующие условиям работы сварочных и заготовительных цехов, а также обрубных участков литейных производств, должны удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать работу в труднодоступных местах сварных конструкций и на внутренних полостях отливок; иметь надежное крепление электрода, а также электро- и теплоизоляцию; минимально возможные габаритные размеры и массу; обеспечивать стабильно направленное воздушное дутье заданной интенсивности; обеспечивать быструю смену зажимных губок или замену всей головки. Типы и основные параметры ручных резаков для ВДР регламентированы .
Резаки классифицируют: по принципу зажатия электрода — винтовые, цанговые, рычажно-пружинные, с пневмозажимом, клиновые; по способу подачи воздуха — цилиндрические или щелевые; по форме электрода — круглые или плоские; по виду охлаждения — воздушные или водяные; по условиям эксплуатации — для поверхностной резки-строжки или разделительной резки .
Резаки с винтовым зажимом отличаются простотой и надежностью контакта практически на любых токах, однако смена электрода, требует длительного времени и вспомогатель-^ ного инструмента. Кроме того, затруднена изоляция головки резака, что препятствует его применению для обработки внутренних полостей. Резаки с цанговыми зажимами надежны в работе с круглыми электродами с силой тока менее 800 А, но головки этих резаков сложны и трудоемки в изготовлении. Резаки рычажно-пружин-ного типа, например, РВД наиболее широко применяют для работы на наружных поверхностях деталей с силой тока менее 1000 А. При выполнении резки внутри полостей рычажный зажим затрудняет манипулирование резаком. Для работы с силой тока свыше 1000 А необходимо устанавливать мощные пружины, что усложняет процесс смены электродов.
Резаки с пневмозажимами более компактны, удобны в работе не только на наружных, но и на внутренних поверхностях отливок. Однако при смене электрода обязательно нужно перекрывать сжатый воздух, поскольку вентиль расположен сразу за рукояткой резака. Это дополнительное сопротивление на пути сжатого воздуха сказывается на интенсивности дутья. Резаки с пневмозажимами сравнительно сложны по устройству и более трудоемки в изготовлении, чем держатели с рычажно-пружинным зажимом. Разработаны резаки с пневмозажимами с силой тока 500, 1000 и 1300 А Резаки с зажимами клинового типа отличаются наиболее надежным креплением плоского электрода. Головки резаков с клиновым зажимом могут быть прямыми (для поверхностной ВДР) и угловыми (для срезки металла в полостях и окнах деталей или отливок). Резаки с зажимами клинового типа имеют марки РВДл и др.
Для охлаждения нагретых частей головки резака и всего устройства используют воздух, поступающий на дутье. Еще более эффективно охлаждение деталей резака и токовоздухопро-вода негорючей жидкостью, например, водой. Резаки с водяным охлаждением более компактны, чем с воздушным. Вода, поступающая на охлаждение токо-ведущих деталей, может одновременно использоваться для образования водовоздушной эмульсии, выполняющей ту же роль, что и воздушное дутье. При этом наличие воды в атмосфере рабочей зоны электрической дуги и газовой струи снижает количество пыли и сварочных аэрозолей во внешней среде.
Использование водовоздушной смеси в качестве технологического дутья повышает эффективность охлаждения и снижает площадь сечения токоведущих жил. Например, при работе с силой тока 1500 А площади сечений токоведущих жил следующие: без охлаждения 250 мм2; с воздушным охлаждением 125 мм2; с водовоздушным 80 мм2 и 50 мм2 .
Рациональной системой подвода тока и воздуха для резаков всех типов является совмещенный токовоздухопровод , состоящий из штуцеров и 5 с цилиндрическими хвостовиками, к которым припаяны токо-ведущие жилы 2, равномерно расположенные по окружности хвостовиков. Наружной оболочкой служит дюритовый шланг 3, рассчитанный на давление до 1,2 МПа.
Источниками питания при ВДР являются стандартные сварочные преобразователи и трансформаторы. При выборе источников питания следует учитывать конкретные производственные условия и технологические требования. Так, при работе на силе тока менее 500 А оптимальным является применение сварочных преобразователей или выпрямителей. Использование постоянного (выпрямленного) тока обратной полярности обеспечивает стабильность процесса, хорошее качество реза и достаточно высокую производительность труда. Стабильность протекания процесса резки на переменном токе такой же силы достигают путем включения осциллятора и повышения напряжения холостого хода до 100 В.
Выбор источников тока зависит также от материала обрабатываемых изделий. При резке нелегированных сталей оптимален постоянный ток обратной полярности, обеспечивающий более высокую производительность процесса при удовлетворительном качестве обрабатываемой поверхности. При обработке легированных коррозионно-стойких сталей во избежание науглероживания поверхности реза и последующей межкристаллитной коррозии следует применять источники переменного тока. Для обработки чугуна также рекомендуются источники переменного тока, при этом параметры шероховатости поверхностей реза сопоставимы с этими же параметрами поверхности отливок. ВДР цветных металлов и их сплавов осуществляют с применением как сварочных преобразователей, так и трансформаторов .
Мощность источника тока определяется сечением разрезаемых деталей и требуемой производительностью процесса, а при обработке отливок — размерами литейных элементов, удаляемых с поверхностей. В табл. приведены рекомендуемые источники питания в зависимости от разрезаемого материала и его толщины.
Механизированные устройства для ВДР повышают ее эффективность и расширяют границы применения. При однооперационной работе с большим объемом протяженных розов, например, при подготовке кромок на листах под сварку, целесообразно использовать механизмы с полным автоматическим циклом.
Автоматическую ВДР на установке АВД-1 применяют, например, для снятия усиления сварного шва высотой 4…5 мм со скоростью 120… 140 м/ч. Производительность процесса при этом в 3—4 раза выше, чем при ручной резке. Для производств, имеющих широкую номенклатуру изделий с разной длиной резов и поочередным выполнением этих резов, устройства с автоматическим циклом и контролем режима резки малоэффективны. В подобных случаях применяют более простые устройства. Механизированную резку на установке ПВД-3 используют при изготовлении шарового резервуара из стали объемом 600 м3. Источником питания является сварочный выпрямитель с набором балластных реостатов РБ-300. Резку ведут угольными электродами диаметром 7 и 9 мм с углом наклона к поверхности реза 30° на режиме: сила тока 500 А, скорость резки 21 м/ч, давление сжатого воздуха 0,4 МПа, расход 32 м3/ч. Механизированная ВДР позволяет выдержать требуемую форму разделки корня шва, обеспечивает необходимую шероховатость поверхности реза. В результате не только повышается производительность процесса, но и снижаются затраты на последующую заварку корня шва.
При использовании ВДР в литейном производстве в связи с широкой номенклатурой обрабатываемых отливок с большим разнообразием литейных элементов, подлежащих удалению, их нестабильности по линейным размерам, объему и местоположению, целесообразно использование манипуляторов с ручным дистанционным управлением. Для ограничения изгибающего усилия на угольный или графитированный электрод применяют манипуляторы повышенной чувствительности обратной связи: усилие, испытываемое электродом, не должно превышать 5… 10 Н.
Перспективно применение в качестве электрода вращающегося диска, перемещаемого параллельно обрабатываемой плоскости и при механизации процесса ВДР на обрубных операциях в литейных цехах. При этом усилие взаимодействия изделия с вращающимся электродом направлено по радиусу последнего, изгибающий момент отсутствует, электрод выходит из строя только при износе его рабочей поверхности. Установки для ВДР вращающимся электродом используют для работы как в автоматическом, так и полуавтоматическом циклах. Схема рабочей головки установки представлена на рис. 2.25. Дисковый электрод / имеет токоподвод 2, питаемый электрическим током. Сжатый воздух подается от бокового сопла 3, расположенного по касательной к окружности дискового электрода. Система охлаждения электрода выполнена в виде секторного кожуха 4, снабженного распылительными соплами 6 и отсасывающим паровоздушную смесь устройством 5, расположенным в верхней части кожуха.
Дисковым электродом диаметром 500 мм при работе с силой тока 2500…5000 А, частоте вращения электрода 600… 1000 мин-1, подаче 240… 1000 мм/мин обеспечивается высокая производительность процесса (до 150 кг/ч выплавленного металла) при удовлетворительном качестве поверхности реза и сравнительно малом тепловом воздействии на обрабатываемый металл.
