Методическое пособие к лабораторно-практическим занятиям студентам очного и заочного обучения : По дисциплинам: «материаловедение. Ткм»

Сварочная дуга - мощный электрический разряд в газах между проводниками, сопровождающийся выделением значительного количества тепла и света (рис. 2.2 а). Для питания сварочной дуги применяют специальные источники тока. На рис. 2.4, 2.6, 2.7 показаны схемы однопостовых трансформаторов, генераторов и выпрямителя для ручной дуговой сварки с описанием устройства и принципом работы. Источники сварочного тока должны отвечать следующим требованиям: Быть безопасными, т.е. иметь небольшое напряжение холостого хода (Uxx), но достаточное для легкого зажигания дуги - Uд = 30...35В для источников постоянного тока, Uд = 50...55 В для переменного тока. Обычно Uxx = (2...3)·Uд или Uxx = 60...80В, а отсюда Uд = Uxx/2...3. Иметь крутопадающую внешнюю характеристику, когда напряжение уменьшается с увеличением сварочного тока (рис. 2.2.г). Обеспечивать устойчивое горение дуги, т.е. создавать хорошие динамические свойства дуги чтобы за 0,05 секунды восстановить напряжение от короткого замыкания (U= 0) до значения Uд = 18-20 В, точка 2 на рис 2.8.б. Обычно 1,2 ≤ Iкз/Iсв ≤ 2. Обеспечивать регулировку сварочного тока в широком диапазоне значений. Режим работы сварочного оборудования оценивается продолжительностью включения ПВ % и продолжительностью нагрузки ПН % для всех значений, указанных в паспорте сварочного оборудования. ПВ % определяется как где N – время работы сварочного оборудования под нагрузкой, мин; Р – время паузы, мин. При оценке ПВ % во время паузы сварочное оборудование отключается от сети. ПН % определяется как где Т -время работы сварочного оборудования на холостом ходу, мин. При оценке ПН во время холостого хода сварочное оборудование не отключается от питающей сети. Рекомендуемый цикл нагрузки сварочного оборудования рассчитывается на номинальную относительную продолжительность нагрузки (ПН) при заданном полном времени цикла сварки (например, 5 или 10 мин). При номинальной нагрузке, указанной в паспорте, сварочное оборудование не должно перегреваться при указанном в паспорте ПН, например, при ПН 60 % и заданном полном времени цикла 10 мин сварочное оборудование должно находиться под нагрузкой 6 мин, в режиме холостого хода - 4мин. а) б) в) Рисунок 2.1 – Схемы основных видов дуговой сварки а - по способу Н.Н. Бенардоса (неплавящимся электродом) б - по способу Н.Г. Славянова (плавящимся электродом в обмазке) в – комбинированная сварка трехфазной дугой, применяется для автоматической сварки; 1 - электрод, 2 - флюс, 3 - свариваемые детали, 4- присадочный материал, 5-дуга. Iд,А в) г) Рисунок 2.2 – Устройство и характеристики электрической дуги: а — схема дуги, б — зависимость напряжения дуги (Uд) от величины дугового промежутка (lд): 1 — анодная область, 2 — столб дуги, 3 — катодная область, в - сварочная дуга, горящая между неплавящимися электродами и ее тепловые характеристики: Q - количество тепла; T1 - температура при угольных электродах; Т2- температура при металлических электродах. г – вольт-амперная характеристика (ВАХ) сварочной дуги: I - падающая, II - пологая (жесткая), III - возрастающая характеристики дуги. Uд - напряжение на дуге, В; Uk - падение напряжения на катоде; Uc – падение напряжения в столбе дуги; Ua - падение напряжения на аноде; Iсв - ток дуги (сварки), А; Uд = Uk + Uc + Ua. Рисунок 2.3 – Статическая характеристика сварочной дуги Uд = f(Iсв). а б в Рисунок 2.4 – Схемы однопостовых трансформаторов а - с магнитным шунтом (марка СТШ-250) б - со встроенной реактивной обмоткой (марка СТН -300) в - с подвижной вторичной обмоткой (марка ТС-300, 500) Трансформаторы содержат: пластинчатый стальной сердечник 1, первичную обмотку (изолированный провод малого сечения) 2, вторичную обмотку (изолированный провод большого сечения) 3, винтовой механизм перемещения 4, магнитный шунт 5, реактивную обмотку (аналогична вторичной, но намотана навстречу) 6. Принцип работы трансформаторов следующий. При подаче переменного напряжения сети на первичную обмотку 2 в сердечнике 1 создается переменный магнитный поток Ф, который пересекая витки вторичной обмотки 3 наводит в ней электродвижущую силу (Э.Д.С.) используемую для сварки. Магнитный шунт 5 (трансформаторы СТШ и СТН) делит поток Ф на Ф1 протекающий в нем и Ф2, протекающий через вторичную обмотку. В СТШ при увеличении воздушного зазора (сопротивления потоку Ф1) винтовым механизмом перемещения 4 поток Ф1 уменьшается, тогда увеличиваются Ф2 и вместе с ним ток сварки. В СТН поток Ф также делится магнитным шунтом 5 на потоки Ф1 и Ф2, регулируемые величиной воздушного зазора. Чем больше зазор тем меньше Ф1, тем меньше ток в реактивной обмотке 6, тем больше Ф2 и сварочный ток. Такой способ регулировки необходим для обеспечения нелинейности при регулировке сварочного тока. В трансформаторе ТС регулировка осуществляется за счет взаимодействия сил электромагнитного сцепления неподвижных и подвижных обмоток (катушек). При наибольшем удалении взаимодействие слабое, поэтому ток сварки минимальный. Сварочные генераторы и преобразователи. Сварочные генераторы и преобразователи представляют собой электрические машины, приводимые во вращение бензиновым (дизельным) или электрическим двигателем и собранных, как правило, на одном валу: рис. 2.5 Двигатель Источник (генератор) сварочного тока вал Рисунок 2.5 – Структурная схема сварочного преобразователя Принцип работы генераторов (преобразователей) следующий: при запитке независимой обмотки возбуждения (НО) от аккумулятора между башмаками 4 создается магнитный поток, имеющий направление от N к S. При вращении рамок, образующих якорь 1, в них наводится электродвижущая сила, снимаемая щетками 2 и используемая для питания дуги. С увеличением тока сварки, на размагничивающей обмотке (РО) увеличивается размагничивающий поток Фр, направленный навстречу потоку Фн, благодаря чему генератор имеет крутопадающую характеристику. а) б) Рисунок 2.6 – Схемы сварочных генераторов а - с независимой намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками возбуждения; б - с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей обмотками возбуждения. (НО) - намагничивающая обмотка, РО - размагничивающая обмотка; N и S - северный и южный полюса. Генераторы содержат 1 - якорь, 2 - щетки, 3 - статор, 4 - полюсные башмаки. Сварочные выпрямители. ≈ III Ф 220-380 В = 60-80 В 1 2 Рисунок 2.7 – Схема сварочного выпрямителя ВСС - 300 - 3 1 - понижающий трехфазный трансформатор, 2 - селеновые выпрямители. Сварочные выпрямители собирают из полупроводниковых элементов, которые проводят ток только в одном направлении. Выпрямительные сварочные установки имеют высокие динамические свойства вследствие незначительной электромагнитной инерции. Ток и напряжение при переходных процессах изменяются практически мгновенно. а) б) Рисунок 2.8 – Внешние (вольтамперные) характеристики источников питания дуги: а - различных источников тока: 1 - жесткая, 2 - крутопадающая, 3 - полого-падающая; б - для регулирования сварочного тока: 1,2 - предельные крутопадающие характеристики, 3 - вольтамперная характеристика дуги. Отсутствие вращающихся частей делают установки более прочными и надежными в эксплуатации, чем генераторы постоянного тока. Сварочные инверторы. Сварочные инверторы позволили совершить качественный скачок в электросварке. При прочих равных характеристиках, - вес сварочного инвертора на порядок меньше, чем у любого другого сварочного аппарата, а это заметно повышает производительность сварки. Сварочные инверторы - это самые современные сварочные аппараты, которые в настоящее время почти полностью вытесняют на второй план классические сварочные трансформаторы и выпрямители.  Структурная схема принцип действия сварочного инвертора приведены на рис. 2.9: Рисунок 2.9 – Структурная схема сварочного инвертора. Переменный ток от потребительской сети, частотой 50 Гц, поступает на выпрямитель. Выпрямленный ток сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобразуется инвертором с помощью специальных транзисторов с очень большой частотой коммутаций в переменный, но уже высокой частоты 20-50 кГц. Затем переменное напряжение высокой частоты понижается до 70-90 В, а сила тока соответственно повышается до необходимых для сварки 100-200 А. Высокая частота является основным техническим решением, которое позволяет добиться колоссальных преимуществ сварочного инвертора, если сравнивать с другими источниками питания сварочной дуги. В инверторном сварочном аппарате сила сварочного тока нужной величины достигается путем преобразования высокочастотных токов, а не путем преобразования ЭДС в катушке индукции как это происходит в трансформаторных аппаратах. Предварительные преобразования электрических токов позволяют использовать трансформатор с очень малыми габаритами. К примеру, чтобы получить в инверторе сварочный ток 160А достаточно трансформатора вес, которого 250 г, а на обычных сварочных аппаратах необходим медный трансформатор с весом 18 кг. Преимущества и недостатки сварочных инверторов Главным достоинством инвертора является минимальный вес. Кроме того возможность применять для сварки электроды как переменного, так и постоянного тока. Что важно при сварке цветных металлов и чугуна. Инверторный сварочный аппарат имеет широкий диапазон регулировки сварочного тока. Это дает возможность для применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. Помимо этого в каждом инверторе есть функции: «Hot start» (горячий старт)- когда для поджига электрода подаются максимальная величина тока, «Anti-Sticking» - когда при коротком замыкании сварочный ток снижается до минимума, что не позволяет электроду залипать при соприкосновении с деталью, «Arc Force» - когда для предотвращения залипания в момент отрыва капли металла ток возрастает до оптимального значения. Из недостатков сварочных инверторов можно назвать высокую стоимость (в 2 – 3 раза больше, чем у трансформаторов). Как и любая электроника, инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы раза два в год вскрывать аппарат и удалять пыль. Если он работает на стройке или производстве, то чаще, по мере загрязнения. И как любая электроника сварочные инверторы не любят мороза. Так при температуре ниже -15оС эксплуатация инвертора возможна не во всех случаях, в зависимости от того, какие детали использовал производитель. Поэтому в таких условиях, нужно смотреть на технические характеристики, заявленные заводом-изготовителем. И еще одно, длина каждого из сварочных кабелей при подключении сварочного аппарата не должна превышать 2,5 метра, Содержание отчета В отчете должны быть цель работы, определение сварки, виды сварочной дуги, физическая сущность и свойства дуги, основные требования, предъявляемые к источникам, электрические схемы трансформаторов СТШ - 250, СТН - 300, ТС - 300, генераторов ГСО - 300 и выпрямителя ВСС - 300-3, результаты измерения, по которым построили вольтамперные характеристики источников и дуги, расчеты и выводы. Контрольные вопросы Роль русских ученых в открытии и применении сварки металлов электрической дугой. Сущность процесса сварки электрической дугой. Требования к источникам питания сварочной дуги. Объяснить по схеме сущность работы источника питания дуги. Что называют номинальным режимом работы источника тока? Достоинства, недостатки и назначение конкретного источника сварочного тока. Какие правила техники безопасности должны соблюдаться при включении в сеть сварочного оборудования и выполнении дуговой сварки? Таблица. 2.1. Результаты измерений Источники питания дуги Марка источника Диаметр электрода, мм Uxx, В Uд, В Iсв, А Iкз, А Сварочный трансформатор ТС - 500 3 4 5 Приложение 2.1 Технические характеристики сварочных трансформаторов с увеличенным магнитным рассеиванием Тип трансформатора Uсети, В Uxx, В ПН, % Iн, А Пределы регулирования КПД % Масса, кг СТШ-250 380 61 20 250 80-260 73 44 СТШ-2380 380 63 20 300 110-405 88 158 CTШ-500 380 60 60 500 145-650 90 220 CTШ-500-80 380 80 60 500 60-800 92 323 TC-120 380 68 60 120 50-160 80 90 ТС-300 220 68 60 300 110-385 84 185 ТС-500 380 60 65 500 165-650 85 250 ТСК-300 380 63 65 300 110-385 84 215 ТСК-500 380 60 65 500 165-560 85 280 ТД-500 380 59; 73 60 500 100-560 87 210 ТД-300 220 61; 79 50 300 60-400 86 437 ТСП-2 220 62 50 300 90-300 76 63 Приложение 2.2 Технические характеристики преобразователей и агрегатов с генераторами с самовозбуждением и размагничивающей последовательной обмоткой Тип преобразователя Сварочный генератор Двигатель Агрегат или преобразова-тель Масса, кг Тип U, В I, А Тип N, кВт n, об/мин Исполнение ПСО-300 Г00-300 30 75-320 АВ-62-4 14 1450 Однокорпусное на колёсах 400 АСБ-300-2 ГСО-300 ГАЗ-МК 21 1500 Двухмашинное на раме 850 АСД-З00 ГСО-300 5П4-4-8,5 14 1470 980 САМ-300 ГСО-300м ПН-100 14,25 1520 800 САМ-400-1 СГП-3-У ПН-290 42 1500 1650 САМ-400-2 СГП-3-У МАФ-72-4 32 1465 1300 ПС-500 ГС-500 ПС-500-2 ГС-500-2 А-72/4 28 1450 Однокорпусное на колесах 940 АСД-3-1 СГП-3-УШ 40 120-600 ЯАЗМ-204г 42 1500 Двухмашинное на раме 2500 АСДП-500 СГП-3-УШ ЯАЗМ-204г 42 1500 Двухмашинное на прицепе 5000 Приложение 2.3 Сварочные выпрямители с падавшими внешними характеристиками Параметр ВСС-120-4 ВСС-300-3 ВКС-120 ВКС-300 ВКС-500 ВД-101 ВД-306 ВД-502 Выпрямленное напряжение холостого хода, В 57-63 58-65 57-62 58-65 65-68 65-68 70 80 Номинальный сварочный ток при ПН=60%, А 120 300 120 300 500 125 315 500 Номинальное напряжение при нагрузке, В 25 30 25 30 40 25 32,6 40 Предел регулирования сварочного тока, А 15-130 35-330 15-130 30-330 65-550 20-130 45-315 50-500 Потребляемая мощность, кВт 8,6 13,2 5,0 13,2 20 - 21 42 КПД, % 68 66 58 68 75 64 70 69 Коэффициент мощности 0,58 0,60 0,60 0,58 0,74 0,5 - - Масса, кг 140 240 175 250 410 168 170 37 Приложение 2.4. Технические характеристики осцилляторов Тип Uсети, В Uxx , В W, кВт Колебательный контур Масса, кг W, кВт Индукционная катушка, Гн Емкость конденсатора, мкФ ТУ-2 65; 220 3700 0,225 0,097 0,097 0,5 20 ТУ-77 1500 1,00 25 ТУ-177 2500 0,40 20 ОСЦН М-2 220 2300 0,40 0,0045 0,005 0,5 35 М-3 40; 220 2600 0,14 0,0045 0,005 0,5 20 ОC-1 40; 65 2500 0,075 0,0025 0,160 1,2 15 ОСПЗ-2М 265 2500 0,130 0,0025 0,160 1,0 15 220 6000 0,045 - - - 5

Похожие:

	№1: Знакомство с немецким языком. Понятие о графической и звуковой системе языка (2 ч.) Методическое пособие предназначено для студентов как очного, так и заочного отделения. Пособие предназначено для подготовки к практическим...		Учебно-методическое пособие для подготовки к практическим занятиям... Л 61 Липовая Т. Б. Экономика организаций(предприятий). Учебно-методическое пособие для подготовки к практическим занятиям / Пятигорск:...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Физика» студентам специальности 270102. 65 «Промышленное и гражданское...		Учебно-методическое пособие предназначено для самоподготовки студентов... Учебно-методическое пособие предназначено для самоподготовки студентов к семинарско практическим занятиям по дисциплине «Гериатрия»....
	Учебно-методическое пособие по английскому языку Предисловие Методическая разработка предназначена для студентов IV курса очного и заочного отделений филологического факультета. Целью является...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Учебно-методическое пособие для студентов очного и заочного обучения факультета культурологии специальности 053100
	Учебное пособие предназначено для студентов очного, заочного и вечернего... Учебное пособие предназначено для студентов очного, заочного и вечернего обучения специальности 200101 «Приборостроение» при изучении...		Методические материалы Дисциплина производство продукции растениеводства Пособие к лабораторно – практическим занятиям по растениеводству и кормопроизводству часть I. злаковые хлебные и крупяные культуры...
	Методическое пособие по дисциплине «Проблемы ответственности в гражданском... Пособие предназначено для магистрантов очного и заочного обучения, обучающихся в магистратуре юридического факультета по направлению...		Методические рекомендации студентам по подготовке к семинарским и... Методические рекомендации студентам по подготовке к семинарским и практическим занятиям
	Методические указания к практическим занятиям Для студентов, обучающихся... Методическое пособие предназначено для студентов специальности «Государственное и муниципальное управление» экономического факультета...		Методическое пособие для очного и заочного отделений в 2 частях Методика экономических исследований: методическое пособие для самостоятельной работы студентов факультета экономики, финансов и коммерции....
	Учебно-методическое пособие к практическим занятиям ...		Учебно-методическое пособие для бакалавров направления 080100. 62... Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очного и заочного отделения с целью организации и обеспечения учебного процесса...
	Рабочая программа учебной дисциплины «Практикум по педагогической технологии» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины по выбору вариативной части социального, гуманитарного, экономического...		Руководство по подготовке к практическим занятиям и внеаудиторной... Руководство по подготовке к практическим занятиям и внеаудиторной самостоятельной работе по фармакологии для студентов III iv курсов...