Учебное пособие

Сварка пластмасс

       

Оборудование для сварки пластмассовых труб

Большая номенклатура типоразмеров труб и необходимость изготовления фасонных соединительных элементов (поворотов, тройников, крестовин и т.д.) обусловили создание широкой гаммы различных сварочных установок, устройств и оснастки для стыковой и раструбной сварки. В настоящее время созданием трубосварочного оборудования занимаются такие организации, как ИЭС им. Е.О. Патона, ВНИИМонтажспецстрой, ВНИИСТ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, НИИМосстрой и др., а также ряд зарубежных фирм.

Оборудование для сварки встык

На прочность и надежность сварных швов, которые не должны уступать прочности и надежности материала трубы, определяющее влияние оказывает уровень и техническое состояние применяемого оборудования. Несмотря на значительное количество фирм, производящих оборудование для сварки встык, и разнообразие конструктивного оформления установок, они состоят из узлов, имеющих одинаковое функциональное назначение.

Центратор – станина с четырьмя или двумя металлическими захватами (хомутами) для зажима свариваемых труб и соединительных деталей. Два из них подвижно (подвижный суппорт) и два неподвижно укреплены на направляющих – стальных штангах (рис.4.18).

Рис.4.18. Сварочный аппарат для сварки встык полимерных труб диаметром до 630 мм фирмы ROTHENBERGER: 1 – торцеватель; 2, 6 – свариваемые трубы; 3 – неподвижные хомуты; 4 – нагреватель; 5 – хомуты подвижного суппорта; 7 – гидропривод; 8 – блок питания

Торцеватель (рубанок) – дисковое устройство с одним или несколькими лезвиями, приводимое в движение электродвигателем. Предназначен для механической обработки (торцевания) концов свариваемых труб и соединительных деталей. Торцеватель устанавливается на направляющие аппарата между торцами труб (вручную или с помощью подъемного устройства) перед их торцеванием и удаляется после этой операции. В установках для сварки труб относительно небольших диаметров (до 450 мм) торцеватель может выполняться не съемным, а откидным, и приводиться в рабочее положение поворотом относительно направляющей.

При снятии стружки контакт между свариваемыми частями труб и торцевателем обеспечивается давлением подвижного суппорта. Вращению дисков торцевателя вне сварочного аппарата препятствует микровыключатель. Нагреты й инструмент имеет форму плоского диска или кольца. Изготавливается преимущественно из алюминиевых сплавов. Служит для нагрева и оплавления свариваемых поверхностей. Во избежание прилипания расплава к нагревательному элементу поверхность последнего покрывают специальной пленкой на основе фторпласта. Все большее применение получают нагреватели, покрытые фторопластом, нанесенным путем напыления. Толщина такого слоя составляет 0,5-0,8 мм. Все шире используются для этой цели специальные многослойные тефлоновые покрытия.

Гидравлический привод обеспечивает необходимый для работы сварочного аппарата уровень давления с возможностью его точной регулировки на всех стадиях сварочного процесса.

Блок электропитания осуществляет подачу питающего напряжения на составные части аппарата. В блок встроены разъемы для подключения различных потребителей, терморегулятор нагревателя и выключатель.

Редукционные вкладыши, входящие в комплектацию аппарата, представляют собой вставные полукольца, устанавливаемые в зажимы для фиксации во время сварки труб различного диаметра. Сварочные аппараты предназначены для сварки труб определенного ряда диаметров, определяемого комплектом вкладышей.

Электро нный блок регистрации (управления) осуществляет для аппаратов средней и высокой степени автоматизации функции регистрации и управления (полного или частичного) параметрами сварки. По степени автоматизации стыковые сварочные аппараты подразделяются на три группы.

Аппараты с ручным управлением, у которых управление процессом сварки осуществляется оператором вручную (задание параметров сварки и управление гидросистемой) при визуальном контроле. Для сварки газопроводов допускается использование таких аппаратов только при обязательном автоматическом поддержании заданной температуры нагревателя.

В подавляющем большинстве моделей с ручным управлением отсутствует автоматический контроль режима сварки и возможность получить информацию в ввиде распечатанного протокола.

Аппараты со средней степенью автоматизации имеют микропроцессорный блок, осуществляющий автоматизированный контроль процесса по всему циклу, регистрацию параметров сварки и их распечатку в виде протокола.

Аппараты с высокой степенью автоматизации помимо того же набора функций, что и у аппарата со средней степенью автоматизации, имеются дополнительные возможности: микропроцессорный блок управляет процессом сварки и последовательностью этапов технологического процесса в заданном режиме сварки (в том числе автоматическое удаление нагретого инструмента), задает давление и температуру нагревательного инструмента в соответствии с параметрами, которые аппарат отображает на дисплее.

Трубы небольшого диаметра (до 90 мм) сваривают ручным инструментом клещевого типа. Усилие осадки, как правило, регламентируется тарированной пружиной. Трубы диаметром свыше 90 мм чаще сваривают с помощью переносных устройств, имеющих несущую раму, на которой закреплены неподвижный центратор и центратор, перемещающийся ручным рычажным механизмом. При сварке труб более 160 мм сварочное устройство снабжают механическим или гидравлическим приводом. Сварка труб диаметром более 200 мм требует особо строгого соблюдения режима, так как при большой свариваемой площади любые отклонения от режима приведут к получению некачественного соединения. Для исключения влияния субъективных факторов и обеспечения стабильности режима сварки создают трубосварочные установки с программным управлением.

Создано большое количество ручных, переносных и передвижных, полустационарных и стационарных установок с рычажным и гидравлическим приводом механизма создания давления и с электрическим или газовым нагревом инструмента.

Современные разработки ИЭС им. Е.О. Патона – установки ОБ-2373 и ОБ-2419 для сварки полиэтиленовых труб диаметром 125-225 мм и 250-400 мм соответственно. Установки выполняют следующие основные операции: центровку и фиксацию свариваемых заготовок; подготовку торцов свариваемых заготовок к сварке; нагрев торцов и осадку стыка.

Для сварки труб диаметром 500-1200 мм применяют установки, ведущие весь процесс сварки автоматически непрерывно или (в случае необходимости) циклически по операциям. Контактное давление при оплавлении и осадке создается гидроприводом. Параметры процесса заранее задаются с пульта управления и точно выдерживаются в процессе сварки.

На создании оборудования для сварки труб из термопластов специализируются многие зарубежные фирмы. Широко представлено на российском рынке оборудование для стыковой контактной сварки (прямым нагревом), муфтовой сварки и сварки фасонных частей трубопроводов (тройники, отводы) фирм ROTHENBERGER (серия аппаратов ROWELD), WIDOS (серия аппаратов WIDOS различного назначения) и KWH PIPE (серия машин WHB). На рис.4.19 представлена установка WHB-1600, предназначенная для сварки трубопроводов из полипропилена и полиэтилена диаметром 1400, 1500 и 1600 мм. Установка Roweld P 160 A2 для сварки пластмассовых труб диаметром от 40 до 160 мм представлена на рис. 4.20. В состав установки входят электроторцеватель, нагревательный элемент с электронной регулировкой температуры, зажимы и вкладыши для зажимов на различные диаметры труб. Установка имеет только одну пару зажимов – подвижный зажим, установленный на суппорте установки, и неподвижный. Вместо отсутствующих хомутов в конструкции предусмотрены трубные опоры, обеспечивающие горизонтальное положение свариваемых концов труб.

Рис.4.19. Установка WHB-1600

Рис.4.20. Установка Roweld P-160

Оборудование для сварки труб враструб и муфтами с ЗН

В качестве примера такого оборудования на рис.4.21 представлена установка WIDOS 3500. Это сварочная машина с нагревательным элементом для муфтовой сварки труб и фитингов из полиэтилена, полипропилена, полибутадиена и поливинилиденхлорида диаметром 20-110 мм. Машина установлена на жесткой раме. Перемещение кареток с закрепленными на них трубой и фитингом в процессе сварки выполняется с помощью подающего колеса и зубчатой

Рис.4.21. Установка для муфтовой сварки труб и фитингов: а – положение деталей перед нагревом; б - стадия нагрева деталей; 1 – труба; 2 – зажимы; 3 – нагреватель (гильза-дорн); 4 – литая деталь (тройник); 5 – каретка с зажимами трубы; 6 – зубчатая рейка; 7 – держатель нагревателя; 8 – каретка для перемещения тройника или фитинга; 9 – рама рейки. Величина вдвигания трубы обеспечивается специальным устройством.

Закрепление свариваемых деталей осуществляется с помощью закаленных стальных призматических зажимов с бесступенчатой регулировкой. Благодаря этому возможна сварка труб различного диаметра.

Нагревательный элемент можно снимать с держателя и использовать в качестве ручного нагревателя. Он имеет выключатель (включено/выключено) и электронную систему установки и контроля температуры. Нагревательные поверхности имеют антипригарное покрытие.

Для сварки труб враструб необходимо предварительно сформировать раструб на конце одной из свариваемых труб. Устройство формирования раструба может быть исполнено в качестве составного узла установки или представлять самостоятельное устройство.

Сварочный аппарат для электромуфтовой сварки полимерных труб включает блок питания, служащий для изменения характеристик подаваемого на аппарат от источника питания электрического тока и блок управления процессом сварки (задает требуемое напряжение, подаваемого на клеммы ЗН детали, время сварки).

Электропитание сварочного аппарата осуществляется от автономного электрогенератора – миниэлектростанции на базе двигателя внутреннего сгорания или дизеля.

Перед сваркой детали устанавливаются и фиксируются в позиционере. Позиционер – устройство для зажима и фиксации труб на время сварки и последующего охлаждения свариваемых труб и деталей (рис.4.22). Представляет собой жесткую разборную металлическую станину с двумя или тремя металлическими или ременными захватами, которые подбираются и регулируются в соответствии с формой и диаметром свариваемых труб и деталей при помощи винтов и редукционных вкладышей.

Рис.4.22. Позиционеры: а – тройной; б - двойной

По назначению позиционеры бывают для сварки муфт, тройников и отводов, приварки труб к седловым отводам, для сварки длинномерных труб и др. Современные аппараты для сварки деталей с ЗН автоматически управляют процессом сварки, снабжены системой записи (регистрации) и анализа параметров сварки.

К регистрируемым параметрам сварки относятся:

  • технологические параметры (напряжение или сила тока, время сварки, время охлаждения),
  • информационные показатели: температура воздуха, дата сварки и текущее время, номер соединения, тип, размер и фирма – изготовитель детали с ЗН, код оператора, объект.

Вводить исходные технологические параметры сварки возможно несколькими способами:

  1. вручную. Основные параметры сварки и информационные параметры вводятся кнопками с пульта управления. Эту информацию сварщик берет из паспорта изделия, прикладываемого к фитингу. Сварочные аппараты всех фирм-производителей предусматривают этот способ ввода данных. Ввод каждого параметра в ручном режиме производится в режиме диалога после появления на дисплее текста (вопросов) и подтверждается нажатием кнопки;
  2. считыванием штрихкода с этикетки на детали или с магнитной карты с помощью оптического карандаша (рис.4.23). В случае невозможности использования (плохом считывании оптическим карандашом) сварщик может ввести параметры вручную. После считывания информации все данные выводятся на дисплей;
  3. самоопознаванием («Бритиш Газ», Fusomatic, МЕМО). Сварочный аппарат считывает через электрокабель и запоминает необходимую информацию, закодированную во встроенную в деталь микросхему, при фиксированном уровне напряжения на её клеммах;
  4. саморегулированием (например, R.A.R., «Хитачи»). Время сварки не задается заранее, а определяется сварочным аппаратом посредством микровыключателей или термочувствительных элементов в штекерах электрокабеля по подъему расплава полимера в специальных лючках.

Рис.4.23. Ввод данных считыванием штрихкода

Сварочные аппараты бывают специализированными – только для сварки деталей конкретных фирм (Fusomatic, R.A.R., MEMO) и универсальными – с вводом данных разными способами. Последние позволяют использовать детали различных производителей.

Потребляемая мощность сварочных аппаратов 2,4-4,5 кВт; подаваемое на ЗН напряжение 6-48 В; сила тока – до 100 А.

 

 

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru