Выпрямители в аппаратах для механизированной ВПР, предназначенных в основном для комплектации установок с программным управлением, ввиду повышенных требований к качеству резки обладают высокими показателями статических и динамических характеристик (стабильность тока, быстродействие его управления, плавное регулирование и нарастание при включении дуги и пр.). Источники построены по принципу управляемых тири-сторных выпрямителей с обратными связями по току и напряжению дуги ; внешние ВАХ таких выпрямителей крутопадающие. При ручной резке металлов больших толщин (свыше 100 мм) рабочее напряжение дуги возрастает до величины, близкой к допустимой. Выпрямители, построенные на резонансе индуктивных и емкостных элементов силовой цепи обеспечивают высокое соотношение рабочего напряжения и напряжения холостого хода при вертикальных ВАХ.
Система управления состоит из пульта и, при необходимости, шкафа управления, в которых размещены устройство поджига дуги, регуляторы расхода газа, электроблокировки, отсекатели и другие элементы водяных и газовых коммуникаций, коллектор кабель-шлангового пакета плазмотрона, разъем электрокабеля для подключения к источнику питания. На пульте расположены приборы контроля и регулирования параметров плазменного процесса. В установках для ручных плазменных процессов пульт управления чаще всего встроен в корпусе источника питания, а в установках для механизированных процессов — вмонтирован в панель управления установок.
Рассмотрим наиболее распространенные установки для плазменных процессов.
Установки для плазменной сварки выпускают двух типов: для ручной сварки УПС-3; для механизированной сварки УПС. Техническая характеристика установок представлена в табл. Установка предназначена для сварки на постоянном токе прямой полярности меди и ее сплавов толщиной 0,5…3 мм; коррозионно-стойкой стали толщиной 0,5…5 мм и на постоянном токе обратной полярности алюминия и его сплавов толщиной 1…8 мм; может быть использована для ручной аргоно-дуговой сварки.
Наличие переносного пульта позволяет приблизить его к сварщику, облегчает зажигание дуги, настройку расхода газа и силы сварочного тока. Установка обеспечивает работу в трех режимах: непрерывном, импульсном, точечном. Длительность импульса и паузы регулируется в пределах 0,1… 1 с.
Установка предназначена для сварки в среде инертных газов на постоянном токе прямой полярности меди и ее сплавов, коррозионно-стойкой стали толщиной 3…6 мм и на постоянном токе обратной полярности алюминия и его сплавов толщиной 5… 16 мм.
В качестве примера специализированной установки для плазменной сварки можно привести трубосварочный стан, созданный для производства сварных прямошовных особо тонкостенных труб из коррозионно-стойкой стали. Техническая характеристика
стана приведена ниже. Основа стана — трубосварочный автомат, состоящий из формирующего устройства, сварочной камеры с размещенной в ней плазменной горелкой и тянущего устройства. В состав стана также входят бухторазматыватель ленты и бухтонаматыватель сваренной трубы. Установки для плазменной наплавки в зависимости от объема производства наплавляемых деталей, требований к уровню автоматизации технологического процесса и других факторов могут быть выполнены как универсальные (позволяющие наплавлять детали разной формы), так и как специализированные, предназначенные для наплавки деталей одного типа: клапанов двигателей внутреннего сгорания, дисков и седел трубопроводной арматуры, соединительных элементов бурильных труб и др. Для плазменной наплавки порошками наибольшее распространение получили универсальные установки УПН и УПНС. Они имеют производительность наплавки 5…6 кг/ч. Установка имеет поворотную колонну с направляющей балкой, подвесную самоходную головку и манипулятор изделия. Установка комплектуется сменными плазмотронами для наплавки постоянным током прямой или обратной полярности. Номинальная грузоподъемность манипулятора 500 кг, максимальный диаметр изделия, закрепляемого на планшайбе манипулятора 1500 мм.
Установка 06-2 предназначена для наплавки наружных цилиндрических поверхностей диаметром менее 400 мм и длиной до 800 мм, торцовых поверхностей дисков диаметром менее 350 мм и толщиной 300 мм, плоских поверхностей деталей максимальных размеров 800 х 500 х 400 мм. Установка может быть использована для наплавки конических и фасонных деталей. В состав установки входят механизм перемещения плазмотрона и манипулятор обрабатываемого изделия. Установка предназначена для ручной плазменной наплавки и сварки постоянным током прямой и обратной полярности. В ряде случаев может быть использована для аргоно-дуговой сварки. Она имеет стрелу с балансиром, облегчающую работу сварщика и расширяющую радиус действия установки, водяное охлаждение плазмотрона.
Специализированные установки УД-4 и УД предназначены для плазменной наплавки с присадкой порошковой проволоки диаметром 2,0…3,5 мм или порошковой ленты сечением 2,5 х 5,0 или 4×8 мм. Первая из них используется для наплавки деталей типа “вал”, вторая — для наплавки соединительных элементов бурильных труб. Установки для плазменной резки серийно выпускаются только воздушно-плазменные (ВПР) механизированной резки “Киев-бМ” и АПР, источники питания которых построены по схеме, показанной на рис, б и ручной резки УПР и “Киев-4М”, источники питания которых построены по схемам.
В установках для ручной резки металлов малых толщин, рассчитанных на силу рабочего тока 20…80 А, плазмотроны конструктивно выполнены с воздушным охлаждением тепло-нагруженных элементов и подвижным сопловым узлом, обеспечивающим контактный под-жиг дуги; источники питания их выполняются по схеме, показанной на рис. 2.1, а. Установка подобного типа “Киев-Г рассчитана на резку металлов толщиной до 5 мм.
Технические характеристики установок для плазменной резки. Расход воздуха в установках ВПР составляет бычно 1…3 м3/ч , а воды — 0,3…0,5 м3/ч .
Плазменные установки непрерывно совершенствуются: повышается ресурс работы сменных узлов плазмотронов (катодов и сопл); снижается удельное энергопотребление, улучшаются массогабаритные, эргономические характеристики и расширяются их технологические возможности.
В качестве средств механизации при плазменной резке применяют следующие машины: портальные с ЧПУ для фигурного раскроя листового проката, шарнирно-консольные с магнитным копиром для фигурной разделки листа малых размеров (до 1,5 х 1,5), переносные типа самоходных тележек, перемещаемых по направляющим, для прямолинейных протяженных резов. Кроме того, применяются разнообразные виды специализированных машин узкого назначения для резки профильного проката и различных изделий.
Плазменные машины портального типа по конструкции механической части и системы управления унифицированы с машинами для кислородной резки. Однако отличаются от последних более высокими скоростными показателями. Характеристики портальных машин с ЧПУ для плазменной резки.
Ввиду того, что процесс плазменной резки сопровождается высоким уровнем шума и га-зопылевыделением, машины для резки должны эксплуатироваться только в специально оборудованных цеховых помещениях со звукопоглощающей облицовкой стен и потолка. Для защиты от высокочастотного шума в процессе плазменной резки рабочее место сварщика вынесено в специальную кабину управления. Машины должны оснащаться вытяжной вентиляцией, отсасывающей из-под листа в зоне резки продукты сгорания и испарения. Вентиляционная система должна предусматривать систему очистки от вредных выбросов озона, оксида азота, твердых частиц. Производительность вентиляции должна быть не менее
18000 м3/ч. Основным оборудованием для микроплазменной сварки являются аппараты и установки с источниками питания и плазмотронами. В зависимости от степени механизации и условий эксплуатации в комплект оборудования могут входить: механизм подачи присадочной проволоки, вращатель, механизм продольного перемещения плазмотрона либо изделия,, технологическая оснастка для сварки различных типов соединений, автономная система охлаждения и др.
Все источники питания для микроплазменной сварки состоят из следующих основных узлов: силовой блок постоянного или переменного тока, блок дежурной дуги и устройство ее поджига. В источнике размещены элементы коммуникаций по воде и газам, элементы автоматики: гидравлические реле, электро-газоклапаны, ротаметры, контакторы и др. Установка МПУ-4 предназначена для сварки черных, цветных, легких и тугоплавких металлов и сплавов малых толщин (0,15… 1,5 мм) в зависимости от физико-химических свойств свариваемых металлов и типа шва на постоянном и импульсном токах прямой и обратной полярности. Ступенчатая регулировка силы сварочного тока осуществляется переключением катушек трехфазного сварочного трансформатора, плавная — их перемещением.
Аппарат Н-146 предназначен для сварки черных и цветных металлов, в том числе алюминия и его сплавов, толщиной менее 2,5 мм на постоянном и переменном токе. Аппарат снабжен встроенной системой охлаждения и может быть использован как в стационарных, так и в полевых условиях. Регулировка сварочного тока осуществляется перемещением подвижных катушек однофазного сварочного трансформатора.
Аппарат Н-155 предназначен для сварки переменным асимметричным током алюминия, магния и их сплавов при толщине 0,4. .2,5 мм. Безынерционное регулирование сварочного тока производится путем изменения угла открытия силовых тиристоров, раздельно включенных в цепи электрода и плаз-мообразующего сопла. Аппарат обеспечивает плавное нарастание и снижение силы сварочного тока, высокую устойчивость сварочной дуги вследствие ускоренного перехода сварочного тока через нулевое значение и инжектирования при этом в дуговой промежуток стабилизирующих импульсов напряжения.
Аппарат И-167 предназначен для сварки черных и цветных металлов (кроме алюминия, магния и их сплавов) толщиной 0,5…3 мм в непрерывном и импульсном режимах тока прямой полярности. Принцип работы аппарата основан на формировании крутопадающей (близкой к “штыковой”) внешней вольт-амперной характеристики сварочного трансформатора в результате подмагничивания постоянным током магнитного шунта, расположенного между первичными и вторичными обмотками трехфазного сварочного трансформатора. Аппарат характеризуется пониженными пульсациями сварочного тока и высокими нагрузочными параметрами, что позволяет его применять в составе автоматических линий и механизированных участков при высоких скоростях сварки. В аппарате обеспечивается снятие напряжения с плазмотрона при преднамеренном или случайном обрыве дежурной дуги, а также плавное гашение дуги (заварка “кратера”) в конце процесса сварки.
Установка предназначена для сварки черных и цветных металлов (кроме алюминия, магния и их сплавов) толщиной 0,1… 1,5 мм в непрерывном и импульсном режимах горения дуги. Принцип безынерционного плавного регулирования сварочного тока в установке основан на изменении индуктивного сопротивления одного из двух трехфазных дросселей переменного тока, включенных последовательно со вторичными обмотками трехфазного сварочного трансформатора, имеющего жесткую вольт-амперную характеристику. В установке предусмотрено обеспечение плавного гашения сварочной дуги (заварка “кратера”) в конце процесса сварки, а также снятие напряжения с плазмотрона при преднамеренном или случайном обрыве дежурной дуги. Установка снабжена выносным пультом дистанционного управления.
