Разделительная резка металла неплавящимся электродом производится с помощью угольного, графитового или вольфрамового электрода. Угольные и графитовые электроды диаметром 12–25 мм позволяют разрезать металл толщиной до 100 мм. Резку производят постоянным током прямой полярности. Сварочный ток в зависимости от диаметра электрода составляет 40–1000 А. Угольные электроды в процессе резки науглероживают кромки разреза и этим затрудняют последующую механическую обработку. Графитовые электроды дают более чистый разрез, дольше сохраняются и допускают большие плотности тока.
Воздушно-дуговая резка используется как для разделительной, так и для поверхностной резки. При этом способе между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом возбуждают дугу. Теплом дуги расплавляют металл участка резания, а струей сжатого воздуха непрерывно удаляют его из полости реза. Для воздушно-дуговой резки низкоуглеродистой и нержавеющей стали толщиной до 20 мм применяют универсальный резак типа РВД–4А–66. Резак имеет сменные угольные электроды диаметром 6–12 мм. Сварочный ток достигает 400 А, а при кратковременном форсированном режиме – до 500 А. Давление воздуха составляет 0,40–0,6 МПа. Расход воздуха при давлении 0,5 МПа не превышает 20 м3/ч. Масса резака 1 кг.
Процесс резки протекает устойчиво при питании резака постоянным током обратной полярности. При постоянном токе прямой полярности и при переменном токе процесс идет неустойчиво, производительность низкая при плохом качестве поверхности резания. Производительность резки зависит от тока. При сварочном токе 200 А за 1 ч работы можно удалить до 7 кг низкоуглеродистой стали, при токе 300 А – до 10 кг, при токе 500 А – около 20 кг. С повышением тока снижается удельный расход электроэнергии с 3 кВтч/кг при токе в 300 А до 2 кВтч/кг при 500 А.
Плазменно-дуговая резка производится путем глубокого проплавления металлов сжатой дугой в зоне резания и удаления частиц расплавленного металла газовым потоком (рис. 97). Дуга возбуждается и горит между вольфрамовым электродом и разрезаемым металлом. Сварочный ток постоянный прямой полярности. Электрод находится внутри охлаждаемого медного мундштука. В канал мундштука под давлением подается плазмообразующий газ, струя которого сжимает столб дуги. Под действием дуги газ разогревается до высокой температуры, образуя плазму с температурой более 10 000 °C. Струя плазмы, имея высокую температуру и большую скорость истечения, проплавляет металл по линии реза и выдувает расплавленный металл из полости реза.
Рис. 97. Плазменная резка:
1 – вольфрамовый электрод; 2 – плазмообразующий газ; 3 – медное водоохлаждаемое сопло; 4 – электрическая дуга; 5 – струя плазмы; 6 – разрезаемый металл
Плазменно-дуговую резку применяют для резки легированных углеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов. Наиболее рационально и экономично ее применение при резке высоколегированных сталей, цветных металлов и их сплавов. Электроды изготовляют из лантанированного (ВЛ–15) или торированного (ВТ–15) вольфрама. Плазмообразующими газами служат чистый аргон высшего сорта, технический азот 1-го сорта, смеси аргона с техническим водородом, воздух.
Источники питания для плазменной обработки должны обладать жесткой или крутопадающей внешней характеристикой. Для получения повышенного напряжения холостого хода используют последовательное включение двух-трех генераторов на одну дугу. К специализированным источникам питания относится ИПР–120/600, используемый в установке ОПР–6, ВНР–402 – в установке АПР–401.
Большое применение получили источники питания на тиристорах. Толщина разрезаемого металла в значительной степени зависит от напряжения. Например, при рабочем напряжении 75 В максимальная толщина резки алюминия достигает 25 мм, при напряжении 250 B–300 мм. Ток составляет 150–800 А. Для ручной плазменно-дуговой резки используют плазморез марки РДМ–2–66–А, работающий на смеси аргона, водорода и азота, позволяющий резать металлы толщиной до 80 мм при максимальном токе до 450 А.
Широко применяют универсальную аппаратуру «Плазморез», состоящую из двух комплектов: КДП-1 и КДП–2. Комплект КДП–1 имеет резак РДП–1 с водяным охлаждением, предназначенный для резки алюминия толщиной до 80 мм, нержавеющей стали – до 60 мм и меди – до 40 мм. В качестве газа используются аргон, азот и водород. Комплект КДП–2 допускает резку алюминия толщиной до 50 мм, стали – до 40 мм и меди – до 20 мм. Резак РДП–2 этого комплекта имеет воздушное охлаждение и может быть использован на монтажных работах при любых температурах. Источником питания дуги для всех комплектов служат два-три последовательно соединенных однопостовых источника постоянного тока.
Для машинной резки применяют установки марок АПР–402, АПР–404, УВПР «Киев», ОПР–6 и др. Установка АПР–402 может производить резку черных и цветных металлов и их сплавов толщиной до 160 мм. Она предназначена для комплектования стационарных машин термической резки и обеспечивает раскрой листового материала, резку труб и круглого проката. Ток устанавливается в пределах 100–450 А. Напряжение холостого хода 300 В, рабочее напряжение на дуге 250 В. Плазмообразующий газ – воздух. Максимальное давление воздуха 0,4 МПа. Замена дорогостоящих газовых смесей обычным воздухом экономически выгодна, значительно упрощает конструкцию установки и повышает производительность в 3–5 раз.
Для дуговой сварки и плазменной резки легированных сталей, цветных металлов и их сплавов в строительно-монтажных условиях используют монтажный передвижной пост КПМ–1. Оборудование состоит из сварочного выпрямителя ВКС–500–1, компрессора, двух балластных реостатов типа РБ–300–1, горелки ГДС–150, резака РДП–2, баллонов с аргоном и азотом. Пост снабжен коллектором, допускающим переход от сетевых коммуникаций к кабель-шланговому пакету. Вентиляция на режиме резки – принудительная. Пост выполняет сварку металла толщиной до 2,5 мм и резку меди толщиной до 20 мм, стали – до 40 мм и алюминия – до 50 мм.
Глава 19
Техника безопасности при проведении сварных работ
Техника безопасности при электрической сварке
При производстве электросварочных работ возможны следующие виды производственного травматизма:
• поражение электрическим током;
• поражение зрения и открытой поверхности кожи лучами электрической дуги;
• ожоги от капель металла и шлака;
• отравление организма вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке;
• ушибы, ранения и поражения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ.
Защита от поражения электрическим током
При исправном состоянии оборудования и правильном выполнении сварочных работ возможность поражения током исключается. Однако в практике встречаются поражения электрическим током вследствие неисправности сварочного оборудования или сети заземления; неправильного подключения сварочного оборудования к сети; неисправности электропроводки и неправильного ведения сварочных работ. Поражение электрическим током происходит при прикосновении к токонесущим частям электропроводки и сварочной аппаратуры.
Напряжение холостого хода источников питания дуги достигает 90 В, а при плазменно-дуговой резке – 200 В. Учитывая, что сопротивление человеческого тела в зависимости от его состояния (утомленность, состояние здоровья, влажность кожи) может изменяться в пределах от 1000 до 20 000 Ом, указанные выше напряжения являются очень опасными для жизни. Поражение током более 0,05 А может вызвать тяжелые последствия и даже смерть.
Опасность поражения сварщика и подсобных рабочих током особенно велика при сварке крупногабаритных резервуаров, во время работы внутри емкостей лежа или полулежа на металлических частях свариваемого изделия или при выполнении наружных работ в сырую погоду, в сырых помещениях, котлованах, колодцах и др.
Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия:
1. Корпуса источников питания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надежно заземлены. Заземление осуществляют медным проводом, один конец которого прикрепляют к корпусу источника питания дуги, к специальному болту с надписью «Земля», второй конец присоединяют к заземляющей шине или к металлическому штырю, вбитому в землю. Заземление передвижных источников питания производится до их включения в силовую сеть, а снятие заземления – после отключения от силовой сети.
2. Для подключения источников сварочного тока к сети используются настенные ящики с рубильниками, предохранителями и зажимами. Длина проводов сетевого питания не должна быть более 10 м.
