Для подводной полуавтоматической сварки с подачей в дугу углекислого газа и без него, а также для подводной полуавтоматической электрокислородной резки применяется полуавтомат ППСР-300-2 конструкции ВНИИЭСО.
Устройство полуавтомата для подводной сварки и резки. Полуавтомат (рис. 92) состоит из следующих основных узлов: специального источника питания дуги, шкафа управления, механизма подачи с запасом электродной проволоки ф 1,2—1,6 мм в кассете, заключенного в герметичный цилиндрический корпус (бункер), погружаемый в воду, головки полуавтомата, шлангов для подачи газов и кабелей.
Шкаф управления устанавливается стационарно на судне вблизи водолазного (сварочного) поста (крепится к переборке). Шкаф управления может быть подключен к сети постоянного тока напряжением 110 или 220 в. Промышленностью выпускаются шкафы управления для работы также на переменном токе напряжением 200 в. Через шкаф управления осуществляется все управление работой полуавтомата — подача электродной проволоки, кислорода (при резке) и включение или отключение сварочного тока. В отличие от аналогичных установок для сварки в углекислом газе, например АДПГ-500 или ПДПГ-300, управление подачей углекислого газа (или воздуха при резке) не производится,
Рис. 1. Полуавтомат для подводной сварки и резки типа ППСР-300-2:
1 — головка (горелка) с рычагом для дистанционного включения сварочного тока и подачи электродной проволоки; 2 — герметичный бункер с механизмом подачи проволоки; 3 — шкаф управления
так как в данном случае углекислый газ выполняет дополнительную функцию — герметизацию погружных узлов полуавтомата — бункера и головки, а также шлангов. Газ подается «на прямую», причем его пуск начинается с первого момента погружения полуавтомата в воду.
Рис. 2. Монтажная схема полуавтомата для подводной сварки и резки:
1 — источник питания; 2 — шкаф управления полуавтомата; 3 — электроподо-грсватель; 4 — кислородный редуктор; 5 — коллектор; 6 — баллоны с кислородом; 7—-кислородный клапан; 8 — баллон с углекислотой; 9 — редуктор углекислого газа; 10 — шланг для подачи углекислого газа; 11 — шланг для подачи кислорода; 12 — трос для подвешивания бункера с механизмом подачи при погружении в воду; 13—механизм подачи проволоки в герметичном бункере (корпусе); 14 — специальный шланг-кабель; 15 — кислородный шланг; 16 — головка (горелка) полуавтомата; 17 — соединительные кабельные муфты; 18 — сварочный кабель; 19 — изделие (обшивка корабля)
В шкафу управления смонтированы: приводной электродвигатель (ДП), который приводит во вращение два генератора — генератор (ГВЦ), питающий током вспомогательные цепи, обеспечивающие работу схемы (реле)—включение и выключение сварочного контактора и кислородного клапана (КК), а также других мелких деталей — индикаторной лампочки и др., и
генератор ГДП — генератор двигателя подачи электродной проволоки. Кроме того, в шкафу установлены измерительные приборы, регулятор подачи проволоки, представляющий собой потенциометрический реостат, включенный в цепь обмотки возбуждения генератора ГДП, кнопочный выключатель сварки КС (на рис. не виден) и выключатель ВК для подачи питания на кислородный клапан.
Для присоединения сварочного кабеля и проводов цепей управления погружных узлов полуавтомата в шкафу управления предусмотрены специальные выводы со штепсельными разъемами. Кроме того, на передней панели шкафа управления установлен тумблер для переключения схемы с работы на сварку на работу на резку. Шкаф управления выполнен в брызгозащищенном исполнении и приспособлен для эксплуатации в корабельных условиях. Габариты шкафа 1330 × 498 × 610 мм, вес 120 кг.
Механизм подачи проволоки обеспечивает принудительную подачу электродной проволоки 1,2—1,6 мм в зону сварки или резки. Он состоит из специального двигателя постоянного тока ДГ1М (на рис. не виден), редуктора, подающего устройства, состоящего из двух роликов, токоподвода, кассеты 20 для голой электродной проволоки и бункера (корпуса), в котором он размещается. Регулировка прижатия роликов осуществляется винтом со спиральной пружиной.
Подающий механизм установлен на основании с изолирующей прокладкой. Основание жестко связано с крышкой корпуса и держится на ней. Чтобы механизм легковходил в корпус, при подготовке механизма к работе или после очередных вскрытий, связанных, например, с заменой кассеты с проволокой, у основания предусмотрен полоз с наделкой, обеспечивающей скольжение.
Подача электродной проволоки в зону сварки (дуги) осуществляется подающими роликами по направляющей трубке через гибкий шланг-кабель и токоподводящий наконечник головки. При заправке электродной проволоки прижимной (ведомый) ролик отжимается при помощи маховичка. Скорость подачи проволоки изменяется плавно при помощи регулятора, выведенного на переднюю панель шкафа управления, в пределах от 3,5 до 14 м/мин. Крышка к бункеру крепится при помощи четырех накидных болтов. Герметичность бункера в местах разъема и вводах обеспечивается сальниковыми уплотнениями и резиновой прокладкой.
Рис. 3. Механизм подачи электродной проволоки полуавтомата:
1 — корпус (бункер); 2— подающее устройство; 3 — изоляционный лист; 4 — редуктор; 5 — резиновое уплотнение; 6 — крышка корпуса; 7 — кислородный ниппель; 8—ввод для сварочного кабеля; 9 — уплотнительные шайбы; 10 — втулка; 11 — нажимная гайка; 12 — спираль из нержавеющей стали; 13—вывод для шланг-кабеля; 14 — ввод для кабеля управления; 15 — накидной болт; 16 — основание; 17 — контактный зажим для сварочного кабеля; 18 — полоз с наделкой; 19 — узел крепления механизма подачи к основанию; 20 — кассета для электродной проволоки
Габариты бункера 473 × 386 × 330 мм, вес вместе с подающим механизмом, но без зарядки кассеты проволокой 32 кг. Вес заряжаемой проволоки примерно равен 3 кг или 300—330 ж 0 1,2 мм; этого запаса хватает на 2 ч работы. Скорость подачи проволоки не зависит от напряжения па дуге.
Незатопляемость бункера обеспечивается углекислым газом (или воздухом), подаваемым внутрь под давлением, соответствующим глубине погружения и несколько превышающим его.
Для тонкой регулировки давления и поддержания его в нужных пределах служит клапан, установленный на крышке бункера.
Шланг-кабель служит для подачи углекислого газа, проволоки и электрического тока в головку. Он проходит в рукоятке головки и составляет с ней одно целое.
Основу шланг-кабеля составляет спираль для подачи электродной проволоки, которая изготовляется из нержавеющей проволоки марки 1Х18Н9 по ГОСТ 5632— 61. Спираль для лучшего обеспечения прохода внутри нее электродной проволоки изготовляется из проволоки прямоугольного сечения. На нее надевается стальная оплетка, а затем для изоляции—резиновый чехол (трубка), поверх которого накладывается сварочный провод, распущенный на жилы, распределенные равномерно по окружности (периметру) спирали. Затем надевается дюритовый шланг. Защитный газ (или воздух) проходит между резиновым чехлом и дюритовым шлангом. Как спираль, так и токоподводящие жилы закреплены на передней втулке головки.
Сварочный ток к головке подается через колодку, укрепленную в подающем механизме. Длина шланг-кабеля 3 м. Он делается гибким, чтобы не создавать помех водолазу при манипулировании головкой (горелкой) .
Сварочная головка (горелка) имеет сменные приставки — для сварки и для резки. В режущей приставке под оптимальным углом а = 18° сопряжена подача кислорода и электродной проволоки.
Головка предназначена для сварки электродной проволокой двух диаметров—1,2 и 1,6 мм на токах до 300 а. Поэтому у нее имеются два токоподводящих наконечника. Токоподвод, выполненный из медной трубки, изогнутой под углом 60° с запрессованной в нее направляющей стальной трубкой, вставлен в наружную медную трубку, изолированную от трубки. Наружная трубка покрыта резиновой оболочкой.
Трубки сопрягаются со втулкой в рукоятке, выполненной из рифленой резины, па которой также крепится пусковое устройство — кнопочный контакт для дистанционного управления подачей проволоки и кислорода. Кислород подается только при резке. Пусковое устройство снабжено рычагом, расположенным под пальцами у водолаза. Рычаг давит на кнопку, замыкающую цепь управления, приводит в движение механизм подачи проволоки и включает сварочный контактор, а при резке—кислородный клапан (КК). Таким образом, водолаз имеет возможность управлять пуском полуавтомата и процессом сварки (резки) без специальной команды наверх, т. е. непосредственно из-под воды, не меняя положения руки.
При выполнении электрокислородной резки, помимо смены насадки (приставки), через хомуты на рукоятке протаскивается кислородный шланг и соединяется с кислородным соплом 20.
Для удержания головки на постоянном расстоянии от разрезаемого изделия предусмотрен опорный костыль.
В последнее время разработана режущая приставка с концентрическим расположением электрода и струн режущего кислорода. Приставка обеспечивает возможность резки металла толщиной до 80— 100 мм при непрерывной работе полуавтомата.
Следует, однако, отметить, что при выполнении работ этой приставкой значительно возрастает расход кислорода. Поэтому работа с этой приставкой при резке малых толщин нецелесообразна. Вместе с тем струя кислорода при прохождении через сопло охлаждает его и тем самым повышает его стойкость.
Кроме того, наличие полиэтиленового кольца позволяет устанавливать при резке приставку торцом на изделие наподобие подводного бензорезака БУПР, для чего в сопле предусмотрена крестообразная прорезь. Такое устройство приставки позволяет отказаться от костыля.
В комплект полуавтомата входят инструмент, струбцина для крепления обратного сварочного кабеля па объекте сварки или резки и запасные части, в частности сменные наружные сопла, а также ротаметр для замера расхода газа во время работы (на схеме не показан). Наружные сопла изготовляются из текстолита и поэтому быстро обгорают.
Работа полуавтомата для подводной сварки и резки. Сборка установки (полуавтомата) и подключение (соединение) кабелей и шлангов производятся в соответствии с монтажной схемой. Шкаф управления подключается к сети проводами сечением 1,5 мм2. Так как сварка тонкой проволокой производится на обратной полярности, обратный провод (кабель) сечением 50 мм2 подсоединяется одним концом к минусовому зажиму сварочного генератора, а вторым—непосредственно к объекту, по возможности вблизи от места сварки.
Второй прямой провод (кабель) сечением 50 мм2 одним концом присоединяют к плюсовому зажиму сварочного генератора, а второй его конец — к клемме контактора в шкафу управления. Ко второй клемме контактора подключается (присоединяется) сварочный кабель того же сечения от механизма подачи. Сварочная головка вместе со шлангом-кабелем подключается к подающему механизму через соответствующий ввод.
Для питания полуавтомата углекислым газом на баллон с углекислотой 8 для исключения замерзания редуктора во время отбора газа устанавливается редуктор с элeктpOпoдoгpeвafeлeм. Одновременно устанавливается расходомер газа (ротаметр). Если питание сварочным током осуществляется от специального источника питания, то подогреватель газа может быть соединен с ним проводом сечением 1,5 мм2; если же работы ведутся от другого сварочного агрегата, то на подогреватель питание подается от сети напряжением 48 в.
При полуавтоматической подводной резке кислородный шланг, установленный (закрепленный) на головке, соединяется с ниппелем на крышке бункера, а последний соединяется кислородным шлангом непосредственно с кислородным клапаном КК. Кислородный клапан КК соединяется шлангом с кислородным редуктором, установленным на коллекторе или рампе кислородных баллонов.
Полуавтомат проверен в работе на глубинах до 60 м как в пресной, так и в морской воде.
При пользовании полуавтоматом необходимо обращать внимание на то, чтобы при подключении сварочной головки с гибким шлангом к механизму подачи наконечник шланг-кабеля был установлен точно против канавки ведущего ролика и отстоял от него на расстоянии не более 1—2 мм.
Заправка электродной проволоки в шланг-кабель производится при вывернутом наконечнике, при этом необходимо обращать внимание на то, чтобы конец (торец) проволоки был тщательно завален (закруглен), а сама проволока тщательно очищена от грязи, жира и ржавчины.
Канал спирали для подачи электродной проволоки необходимо периодически очищать от накопившейся грязи и ржавчины. Для этого шланг-кабель надевается на горизонтально натянутую проволоку ф 1,6 мм и длиной 5—6 м. Затем шланг-кабель многократно перемещают по натянутой проволоке, производя одновременно вращательные движения, таким образом шланг-кабель двигается по спирали. После проведенной таким способом механической очистки шланг-кабель продувается сжатым воздухом под давлением 3—6 ат.
Если шланг-кабель сильно засорен и проволока протягивается плохо, в него на 10—15 мин заливается 25 г авиационного бензина или спирта, после чего грязный бензин (спирт) удаляется, а шланг-кабель тщательно продувается сжатым воздухом.
При навертывании режущей приставки на токоведу-щую трубку необходимо следить за тем, чтобы наконечник режущей приставки устанавливался в плоскости головки, т. е. чтобы проволока и наконечник оказались в одной плоскости (плоскости реза). Если окгжется, что при этом наконечник будет навернут не до отказа, то необходимо надеть одну или несколько шайб, чтобы наконечник был плотно прижат.
Необходимо следить за нормальным поджатием ролика подающего устройства в механизме подачи. При недостаточном нажатии пружины подающий ролик может пробуксовывать и подача проволоки будет неравномерной. При износе ролика (накатки) его следует заменять.
Для обеспечения нормальной работы полуавтомата следует также:
— периодически проверять (не реже одного раза в месяц) уровень масла в редукторе механизма подачи проволоки (он должен быть наполнен на 2/з объема); для смазки редуктора применяется смазка 1-13 по ГОСТ 1631—61;
— периодически проверять состояние контактов магнитного пускателя (контактора) и чистить их, а также поджимать резьбовые соединения и другие электрические контакты;
— контролировать состояние коллекторов и щеток у генераторов и при обнаружении нагара зачищать их, а если щетки раскрошились или износились, то заменять их.
При сборке схемы перед спуском водолаза необходимо также проверять техническое состояние всех узлов установки (полуавтомата), особенно состояние сопла и наконечника сварочной головки, и при необходимости (если они очень обгорели или забрызганы металлом) заменять их.
Перед спуском полуавтомата в воду открывается подача углекислого газа и по ротаметру устанавливается его расход с таким расчетом, чтобы бункер в течение всего времени нахождения под водой был заполнен газом и выход его через наконечник горелки не прерывался.
При сварке в потолочном положении, когда работа выполняется без подачи в дугу углекислого газа, ставится заглушка, а углекислый газ во избежание затопления бункера, шлангов и головки подается только для обеспечения подпора. В этом случае водолаз особенно тщательно должен следить за бесперебойным выходом газа из наконечника головки (горелки).
Для уменьшения напряжения холостого хода сварочного генератора, а также уменьшения расхода газов и удобства работы длину кабелей и шлангов берут соответственно глубине погружения (отсоединяют соответствующий излишек).
Перед спуском произвести проверку герметичности всех погружных узлов полуавтомата и шланговых соединений ври помощи углекислого газа под давлением 0,5 ат.
Спускать бункер с подающим механизмом только на специальном тросе, застропливаемом за рукоятку корпуса, и не допускать спуска на сварочном кабеле.
После окончания работ, особенно зимой, влагу (конденсат) из шлангов удалить, для чего все шланговые соединения разъединить и произвести продувку шлангов. Работы, связанные с ремонтом деталей и узлов полуавтомата под напряжением, не производить.
Если полуавтомат длительное время не используется, то он подлежит консервации пушечной смазкой УНЗ по ГОСТ 3005—51. Консервация проверяется не реже одного раза в полгода.
Водолазами-сварщиками работа с полуавтоматом осваивается легко, так как поддержание дуги и ведение процесса значительно облегчены.
Недостатком конструкции полуавтомата является быстрый выход из строя сопла сварочной головки и режущей приставки вследствие значительной концентрации тепла.