Классификация сварки (1016822), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

При питании дуги постоянным током наибольшее количество теплоты выделяется в зоне анода. Это объясняется тем, что анод подвергается более мощной бомбардировке заряженными частицами, чем катод, а при столкновении частиц в столбе дуги выделяется меньшая доля общего количества теплоты. Разная температура катодной и анодной зон и разное количество теплоты, выделяющейся в этих зонах, используются при решении технологических задач. При сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для подогрева кромок, применяют прямую полярность. При сварке тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева (высокоуглеродистые, нержавеющие, жаропрочные и др.), применяют сварку током обратной полярности. При этом не только обеспечивается меньший нагрев свариваемой заготовки, но и ускоряется процесс расплавления электродного материала.

Электрические свойства дуги описываются статической вольтамперной характеристикой, представляющей собой зависимость между напряжением и током дуги в состоянии устойчивого горения (рис. 3.3, а).

Вольтамперная характеристика дуги имеет три области: падающую 7, жёсткую // и возрастающую ///. В области /(до 100 А) с увеличением силы тока напряжение значительно уменьшается. Это происходит в связи с тем, что при повышении силы тока увеличивается поперечное сечение, а следовательно, и проводимость столба дуги.

Рис. 3.3. Статическая вольтамперная характеристика пути (а) и зависимость напряжения дуги от её длины / (б) при механизированной сварке под флюсом:

А - ручная сварка покрытыми электродами и неплавящимся электродом в среде защитных газов; Б - сварка плавящимся электродом в среде защитных газов ;Д- диапазон регулирования режима сварки при изменении длины дуги; ВАХ ИП - внешняя вольтамперная характеристика источника питания; р.т. - рабочие точки (точки устойчивого горения дуги); / , мм: 7 (/); 5 (2); 3 (3); 1 (4)

В области II (100-1000 А) при увеличении силы тока напряжение сохраняется постоянным, так как сечение столба дуги и площадь анодного и катодного пятен увеличиваются пропорционально силе тока. Область II характеризуется постоянством силы тока. В области /// напряжение возрастает вследствие того, что увеличение силы тока выше определённого значения не сопровождается увеличением катодного пятна ввиду ограниченности сечения электрода. Дуга области 7 горит неустойчиво и поэтому имеет ограниченное применение. Дуга области // горит устойчиво и обеспечивает нормальный процесс сварки.

Каждому участку характеристики дуги соответствует определённый характер переноса расплавленного электродного металла в сварочную ванну: /и //- крупнокапельный, III- мелкокапельный или струйный.

3.2.2. Источники питания сварочной дуги

Важным условием получения сварочного шва высокого качества является устойчивость процесса сварки. Для этого источник питания должен обеспечивать лёгкое и надёжное возбуждение дуги, устойчивое её горение в установившемся режиме, регулирование мощности (силы тока).

Для возбуждения дуги в атмосфере воздуха даже при небольшом расстоянии между электродом и свариваемым изделием, измеряемом несколькими миллиметрами, требуется очень высокое напряжение. Поэтому напряжение холостого хода источника питания должно быть достаточным для возбуждения дуги и в то же время не должно превышать нормы безопасности. Максимально допустимое напряжение холостого хода установлено для источников постоянного тока 90 В, а для источников переменного тока 80 В.

Источник питания должен обеспечивать быстрое установление или изменение напряжения в зависимости от длины дуги. Время восстановления рабочего напряжения от 0 до 30 В после каждого короткого замыкания должно быть не более 0,05 с. Источник тока должен выдерживать частые короткие замыкания сварочной цепи, при этом ток короткого замыкания не должен превышать сварочный ток более чем на 40-50 %.

Для стабильного горения дуги требуется равенство силы тока и напряжения дуги силе тока и напряжению источника питания:

Для этого необходимо соответствие внешней вольтамперной характеристики источника питания и статической вольтамперной характеристики дуги. Внешней характеристикой источника называется зависимость напряжения на его выходных клеммах от силы тока в электрической цепи. Внешние характеристики могут быть следующих основных видов: падающая 1, полого падающая 2, жёсткая 3 и возрастающая 4 (рис. 3.4, а).

Для питания дуги с жёсткой характеристикой применяют источники питания с падающей или полого падающей внешней характеристикой (ручная дуговая сварка покрытыми электродами, автоматическая под флюсом, сварка в защитных газах неплавящимся электродом). Режим горения дуги определяется точкой пересечения характеристик дуги 6и источника тока 1 (рис. 3.4, б). Точка С соответствует режиму устойчивого горения дуги, точка Л - режиму холостого хода в работе источника питания в период, когда дуга не горит и сварочная цепь разомкнута. Режим холостого хода характеризуется повышенным напряжением. Точка/) соответствует режиму короткого замыкания при зажигании дуги и её замыкании каплями жидкого электродного металла. Короткое замыкание характеризуется низким напряжением, стремящимся к нулю, и повышенной, но ограниченной силой тока.

Р ис. 3.4. Внешние характеристики источников сварочного тока (а) и соотношение характеристик дуги и падающей характеристики сварочного тока при сварке (б)

Источники сварочного тока с падающей характеристикой необходимы для облегчения зажигания дуги за счёт повышенного напряжения холостого хода, для обеспечения устойчивого горения дуги и практически постоянной проплавляющей способности дуги, так как колебания её длины и напряжения (особенно значительные при ручной сварке) не приводят к значительным изменениям сварочного тока, а также для ограничения тока короткого замыкания, чтобы не допускать перегрева токопроводящих проводов и источников тока. Наилучшим образом приведённым требованиям удовлетворяет источник тока с идеализированной внешней характеристикой 5 (см. рис. 3.4).

Для обеспечения устойчивости горения дуги с возрастающей характеристикой применяют источники сварочного тока с жёсткой или возрастающей характеристикой (сварка в защитных газах плавящимся электродом и автоматическая под флюсом током повышенной плотности).

Для питания сварочной дуги применяют источники переменного тока (сварочные трансформаторы) и источники постоянного тока (сварочные выпрямители и преобразователи).

Сварочный трансформатор показан на рис. 3.5. Внутри его корпуса 1 укреплён замкнутый магнито провод 4 (сердечник), собранный из пластин, отштампованных из тонкой (0,5 мм) листовой электротехнической стали. На боковых стержнях магнито провода расположены катушки первичной 12 и вторичной 11 обмоток трансформатора.

Катушки первичной обмотки укреплены неподвижно и включаются в сеть переменного тока. Катушки вторичной обмотки подвижны, и от них сварочный ток подаётся на электрод и изделие. Провода сварочной цепи присоединяются к зажимам 2. Сварочный ток плавно регулируется изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. Для этого служит вертикальный винт 9 с ленточной резьбой, который оканчивается рукояткой 5. При вращении рукоятки по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, магнитная связь между ними увеличивается и сварочный ток растёт. Для установления

необходимого сварочного тока на крышке 8 корпуса трансформатора расположена шкала 7.

Сварочный выпрямитель показан на рис. 3.6. Основные его детали - понижающий трехфазный трансформатор с подвижными катушками

Рис. 3.5. Сварочный трансформатор:

а - внешний вид; б - схема регулирования сварочного тока; в - электрическая схема; / - корпус; 2 - зажим; 3 - ручка; 4 _ магнитопровод; 5- рукоятка; 6 - рым-болт; 7 - шкала; 8 - крышка корпуса; 9 - вертикальный винт; 10 -ходовая гайка винта; 11,12 - вторичная и первичная обмотки соответственно

выпрямительный блок с вентилятором, пускорегулирующая и защитная аппаратура, смонтированные в кожухе.

Понижающий трехфазный трансформатор снижает напряжение сети до необходимого рабочего, а таюке служит для регулирования сварочного тока путем изменения расстояния между первичной 10 и вторичной 7 обмотками. Катушки вторичной обмотки неподвижны и закреплены. Катушки первичной обмотки подвижны. Сердечник 8 трансформатора собран из пластин электротехнической стали. Внутри сердечника находится ходовой винт 9 с закрепленным внизу подпятником. В верхнюю планку крепления первичной обмотки запрессована ходовая гайка. При вращении рукоятки 4 ходового винта вертикально перемещается ходовая гайка, а следовательно, и катушки первичной обмотки.

Выпрямительные блоки 6 собраны по трехфазной мостовой схеме. Для охлаждения выпрямительных блоков служит вентилятор 1, приводимый во вращение от асинхронного электродвигателя 2. Охлаждающий воздух засасывается внутрь кожуха, проходит через блок, омывает трансформатор и выбрасывается с другой стороны.

Сварочный преобразователь (рис. 3.7) служит для преобразования переменного тока в постоянный сварочный ток. Его сварочный генератор постоянного тока и приводной трехфазный асинхронный электродвигатель 8 сидят на одном валу и смонтированы в общем корпусе. Сварочный генератор состоит из корпуса 10 с укрепленными на нем магнитными полюсами 9 и приводимого во вращение якоря 11. Тело якоря набрано из отдельных лакированных пластин электротехнической стали; в его продольных пазах уложены витки

Рис. 3.6. Сварочный выпрямитель:

а - внешний вид; б- схема регулирования сварочного тока; 1 - вентилятор; 2 - электродвигатель; 3 - рым-болт; 4 — рукоятка; 5 — регулятор; 5- выпрямительные блоки; 7 - вторичная обмотка; 8 - сердечник; 9 - ходовой винт; 10- первичная обмотка; // - корпус

Рис. 3.7. Сварочный преобразователь

обмотки. Рядом с якорем находится коллектор, состоящий из большого числа изолированных друг от друга медных пластинок 1, к которым припаяны начала и концы каждой группы витков якоря.

Магнитное поле внутри генератора создается магнитными полюсами обмоток возбуждения, которые питаются постоянным током от щеток 2 генератора. В распределительном устройстве 4 размещены пакетный выключатель, регулировочный реостат 3, вольтметр б, доски зажимов 5 высокого и низкого напряжения и другая аппаратура. При включении электродвигателя якорь начинает вращаться в магнитном поле, и в витках его возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный.

К коллектору прижимаются угольные щетки 2, с помощью которых постоянный ток снимается с коллектора и подводится к зажимам 5 («+» и «-»). К этим же зажимам присоединяют сварочные провода, подводящие сварочный ток к электроду и изделию. Для охлаждения преобразователя во время работы на валу его имеется

вентилятор 7.

Сварочный агрегат (рис. 3.8) преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания (бензинового или дизельного)

Характеристики

Список файлов лекций