На головну

Типи приладів для зварювання електричним струмом - Математика

Існує багато способів і технологій зварювання, об'єднаних одним загальним принципом: в місці з'єднання деталі розплавляють, що приводить до утворення шва. Для цього застосовують електричну, механічну і хімічну енергію або їх поєднання. Для зварювання металів за допомогою електричного струму створений цілий ряд приладів:

зварювальні трансформатори;

инверторы;

установки для дугового зварювання;

машини для контактно-точкового зварювання;

зварювальні випрямлячі;

зварювальні генератори (зварювальні агрегати);

зварювальні полуавтоматы.Зварювальні генератори

Це складні электромеханические пристрої, які являють собою об'єднані на загальній базі двигун внутрішнього згоряння з необхідними системами забезпечення його роботи. А також могутній генератор зі своїми електронними системами і приладами контролю. Суть його роботи проста. Механічна енергія обертання колінчастого вала двигуна перетворюється генератором в постійний електричний струм з показниками, підтримуючими стійке горіння зварювальної дуги. Такі зварювальні генератори називають зварювальними агрегатами. Якщо функції двигуна виконує однофазний або трифазний електричний двигун, такий пристрій називають зварювальним перетворювачем. Внаслідок подальшої стабілізації, регулювання постійного електричного струму і подач його по проводах до металевих деталей відбувається їх нагрів і з'єднання. У зварювальних агрегатів є унікальна, властива тільки ним особливість. Завдяки тому що електрика виробляє сам генератор, цей апарат можна використати в тих місцях, куди електрика ще не проведена. Самий головний його недолік - надзвичайна громоздкость, велика вага і труднощі в обслуговуванні. Через це попит на зварювальні генератори, вживані в побуті, невысок, і використовують їх вельми обмежено.Зварювальні трансформатори

Це самі прості, дешеві і поширені апарати з всіх призначених для ручного электродуговой зварювання. Призначення зварювальних трансформаторів - перетворення електричного струму, його регулювання і живлення зварювальної дуги. Спрощена електрична схема у них така. На сердечнике-магнитопроводе, зробленому з спеціальної трансформаторної сталі, розміщені дві обмотки - первинна і повторна. У самих простих апаратах обидві вони нерухомі. У більш "просунених" одна обмотка закріплена статично, а друга пересувається відносно першої по сердечнику. Саме цим переміщенням і здійснюється регулювання амперажу.

Змінний струм, проходячи через первинну обмотку трансформатора, намагнічує сердечник, створюючи в ньому змінний магнітний потік, який, перетинаючи витки повторної обмотки, індукує в ній змінний струм зниженого напруження.

Вважається, що апарати, здатні забезпечити струм понад 300 А, - це професійні трансформатори, до 300 А - полупрофессиональные. Для будинку цілком підходять ті, у яких зварювальний струм до 140-200 А при 20 %-ном робочому циклі.

У продажу є і зварювальні полуавтоматы, виконані на базі зварювальних трансформаторів. Їх особливістю є те, що зварювання металів здійснюється не електродами, а спеціальним дротом, який автоматично поступає по рукаву до точки зварювання. По цьому ж рукаву одночасно з дротом подається і вуглекислий газ. Таким чином, сам процес зварювання йде в газовому середовищі. Шов при напівавтоматичному зварюванні виходить рівним і більш захищеним від корозії, чим при інших видах зварювання. Крім того, за допомогою таких апаратів можна ювелірно зварювати дуже тонкий метал. Саме тому полуавтоматы, що забезпечують зварювання металу у вуглекислому середовищі і звані в народі "кислушками", отримали застосування при ремонті автомобілів.

Позитивні особливості зварювальних трансформаторів - простота конструкції, а отже, і її надійність, легкість в обслуговуванні і низька ціна. Негативною по відношенню до зварювальних випрямлячів є значна вага і великі габарити. Самий істотна нестача зварювального трансформатора складається в тому, що зварювання проводиться змінним струмом, а це негативно позначається на якості зварного шва. До того ж є труднощі в утриманні оптимальної дуги при роботі. Найбільш наочно це виявляється у новаків при відсутності необхідних навиків і досвіду.Зварювальні випрямлячі

Являють собою джерело живлення, що складається з трансформатора з регулюючим пристроєм і блоку напівпровідникових випрямлячів. Принцип його дії заснований на живленні дуги постійним струмом, що протікає по ланцюгу повторної обмотки і випрямленим блоком селеновых або кремнієвих випрямлячів. Для отримання потрібної характеристики ці пристрої часто оснащують додатковим дроселем. Дуга в таких апаратах дуже стабільна, що не уривається. Це дозволяє проводити якісне зварювання, навіть не маючи яких-небудь первинних навиків. Ще однією примітною особливістю володіють зварювальні апарати постійного струму.

При укомплектуванні їх додатковим обладнанням вони можуть зварювати чавун, і навіть кольорові метали. Дуже перспективні зварювальні апарати підвищеної частоти - инверторы. Високочастотна складова дозволяє істотно підвищити КПД джерела живлення, знизити його габарити і вагу. Крім того, апарати з підвищеною частотою забезпечують хороші технологічні властивості і широку межу регулювання. Дуга у них дуже стійка, а зварний шов рівний.Електрична дуга

Найчастіше для нагріву застосовують електричну дугу, що розплавляє матеріали, а зварювальний шов заповнюють присадкою (металом електрода або дроту). Якість, продуктивність і ефективність роботи багато в чому залежать від способів захисту і перенесення розплаву, тобто від методу, що використовується. Розглянемо найбільш важливі поняття, пов'язані з технологією электродуговой зварювання металів.

Електрична дуга займає одне з ведучих місць серед різних видів зварювання плавленням. Вона виникає за рахунок дугового розряду між електродом і металом, що зварюється і підтримується джерелом постійного або змінного струму. Під дією прикладеної енергії метал по кромках частин, що зварюються оплавляється і змішується з рідким металом іншої кромки, утворюючи зварювальну ванну, яка, остигаючи, кристаллизуется і формує зварювальний шов. Внаслідок впливу на метал елементарні частинки деталей, що зварюються зближуються настільки, що між ними починають діяти міжатомні зв'язки, що забезпечують механічну міцність з'єднання. Всі операції по запалюванню дуги, підтримці її довжини і переміщенню вдовж лінії шва зварник здійснює вручну. Дугове зварювання виконується як плавким, так і неплавящимся електродом при прямій або зворотній полярності.

Ампераж, що протікає в газовому проміжку, залежить від різниці потенціалів на його кінцях і від його лінійних розмірів. Оскільки тепловиділення цілком визначається саме зварювальним струмом, то для забезпечення необхідного режиму роботи треба з достатньою точністю підтримувати його величину. Чим товстіше і глибше шов, тим більший струм необхідний і навпаки. Іноді регулюють його поточне значення, а іноді, навпаки, жорстко фіксують.

Головна проблема, актуальна для всіх способів зварювання, - стабільність дуги. У момент її розжига і погасання часто виникають дефекти шва. Зробити "горіння" максимально стійким - найважливіша задача, яку вирішують різними способами.

Зрозуміло, при подачі на електрод змінного струму важко досягнути високих результатів, навіть вдаючись до всіляких "хитрощів". Практично всі матеріали краще "варяться" постійним струмом, виключення складають тільки алюміній і його сплави. Оксидна плівка на їх поверхні перешкоджає утворенню міцного з'єднання і ефективно руйнується тільки при "змінному" впливі.

Важливу роль грає і захисна середа, в якій відбувається процес зварювання. Її спеціально створюють і підтримують в робочій області. При різних методах на захисну середу покладають різні задачі: стабілізація дуги, захист металу, зміна його фізичних властивостей (наприклад, легування).Штучний електрод

Крім трансформатора для зварювання металу потрібно присадочный матеріал, наприклад плавкі електроди мазкі МР 3, призначені для ручний дуговий эл. зварки, сталей з низьким змістом вуглеводу у всіх просторових положеннях. Електроди складаються з металевого стержня, призначеного для проведення эл. струму і формування зварювального шва, і покриття, призначеного для захисту шва від впливів навколишнього середовища, стабільного горіння дуги раскисления розплавленого металу зварювальної ванни, легування металу, для скріплення складових покриття і утворення шлаку, який повинен володіти певними физ., хим. даними.

Штучний електрод дозволяє створити захисне середовище без залучення додаткових технічних засобів. Необхідні для роботи гази виділяються при випаровуванні зовнішнього покриття або порошкового флюсу. Існує два типи подібних матеріалів:

Електроди з целюлозним покриттям. Виділяють велику кількість газу, що захищає метал і зварювальну ванну.

З ними можна працювати на "довгій дузі" (3-6 мм) з великою глибиною проплавления (до 2,5 мм). Такі електроди часто застосовують в поєднанні з апаратами, що мають крутопадающую вольтамперную характеристику (далі ВАХ). У нас в країні вони не набули широкого поширення, в той час як на Заході використовуються повсюдно.

Електроди з основним типом покриття. Мають кальций-фтористое покриття (або близьке до нього по властивостях рутиловое). При розплавленні такі електроди утворять флюс, що обволікає краплини металу. Він-то і виконує головну захисну функцію, а гази є лише ионизаторами і стабілізаторами. Роботи проводять тільки на "короткій дузі" (2-3 мм) з відносно невеликою глибиною проплавления (0,5-2,5 мм). Електроди з основним типом покриття дають шов високої якості, добре захищений від водня - головного ворога трещиностойкости.

У електродному виробництві дріт, що поставляється металургійною промисловістю, правлять, розрізають по довжині на прутки, і очищають від різних поверхневих забруднень. Стабільність покриття повинна забезпечуватися його досить однаковою кількістю, на одиниці довгі електрода і рівномірністю складу в зв'язку з тим, що покриття являє собою суміш різних порошкоподібних матеріалів, скріплених між собою і зі стержнем склеюючим зв'язуючих.

Необхідно прагнути, щоб заміс покриття в момент нанесення на стержень був досить однорідним, цього, видимо, можна досягнути при достатній дисперсності тих порошків, які будуть використані в шихте, і усередненням складу як порошковой шихты, так і замісу зі зв'язуючим. Измельченности порошків має значення і не тільки для можливості усереднення, вирівнювання складу покриття в кожному його об'ємі, але і позначається на кінетиці шлакообразования, газовыделения і інших важливих характеристиках.

Дійсно: якщо газовий захист створюється, наприклад, розпадом карбонадов, потрібна їх значна питома поверхня - окремі частинки повинні бути дрібними. Температура плавлення шлаку повинна бути не дуже високою, а температура плавлення його складових в поверхні може бути більш високою. Відносно легкоплавким є шлак з сумішей, розчинів, комплексних з'єднань і евтектик, їх освіта здійснюється легше і швидше при контакті елементарних оксидів по значній поверхні і малому об'ємі малої частинки, тобто знову при досить подрібнених матеріалах.Перетворювач напруження

Перетворювач напруження - основна частина будь-якого зварювального апарату. Перетворювач необхідний для пониження "мережевого" напруження і збільшення за рахунок цього струму на виході. На що потрібно звертати увагу:

 Тип вольтамперной характеристики (ВАХ). Пологопадающая зручна для роботи на "короткій дузі" основним електродом. Для зварювання на "довгій дузі" в газозащитной середовищі більше підходить крутопадающая. Полуавтоматы вимагають "жорсткої" ВАХ (однакове напруження - різний струм).

 Напруження неодруженого ходу. Від нього залежить "легкість" старту. Тут правило просте: чим напруження більше, тим краще.

 Тривалість включення (далі ПВ). Це відношення часу безперервної роботи до часу "відпочинку", визначене для 10-хвилинного циклу. У апаратів індустріального класу при робочому значенні струму ПВ складає не менше за 50%.

 Функція "гарячий старт". Так називається короткочасний імпульс підвищеного напруження в момент розжига, що полегшує старт.

 Функція "форсування дуги". Вона відповідає за різке підвищення струму в момент короткого замикання. Тим самим запобігається "залипание" електрода і збільшується проплавление.

 Стабільність по живленню (несприйнятливість до стрибків напруження в мережі).Список літератури

1. Вересов Г. П. Електропітаніє побутовий РЭА. М., 1983.

2. Белопольский И. И., Пікалова Л. Г. Расчет трансформаторів і дроселів малої потужності. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 272с.

3. Сидоров И. Н., Скорняков С. В. Трансформатори побутовий РЭА. М.: Радіо і зв'язок, 1994. - 367с.

4. Каретников К. А. Расчет трансформаторів і дроселів. М..:, 1973. - 272с.

5. Эраносян С. А. Сетевие блоки живлення з високочастотним перетворенням. Л.:Энергоатомиздат, 1991.

6. А. С. 1317420 СРСР, МКИ 05 1/569 Джерело живлення з бестрансформаторным входом.

7. Простаків В. Г. Откритія, винаходу. 1987.N22.

8. Петров А. Еффектівний імпульсний стабілізатор напруження. Радіолюбитель. N1, 1993, з.

© 8ref.com - українські реферати
8ref.com