Билет № 14

Вопрос 1. Назначение и устройство сварочного

выпрямителя.

Сварочные выпрямители служат для преобразова­ния переменного тока в постоянный, предназначен­ный для питания сварочной дуги. С этой целью в выпрямителях используются полупроводниковые (се­леновые, кремниевые или германиевые) выпрями­тельные элементы. Сварочный выпрямитель (рис. 38) состоит из понижающего трехфазного трансформато­ра 3 с подвижными катушками, выпрямительного блока 2 с охлаждающим вентилятором 1, пускорегу-лирующей и защитной аппаратурой, смонтированных в общем корпусе.

Понижающий трехфазный трансформатор снижа­ет напряжение сети до необходимого рабочего, а также служит для регулирования сварочного тока изме­нением расстояния между первичной и вторичной об­мотками. Внутри сердечника трансформатора находо-ится ходовой винт с закрепленной на нем первичной обмоткой. Сварочный выпрямитель имеет два диапа­зона регулирования сварочного тока.

Рис. 38. Сварочный выпрямитель

Сварка выпрямленным током может производить­ся на прямой и обратной полярности. При прямой полярности деталь подсоединяется к зажиму «+» ис­точника, а электрод— к зажиму «-», при обратной полярности — наоборот.

На положительном полюсе в результате бомбарди­ровки его электронами выделяется больше теплоты, чем на отрицательном. Исходя из этого, обратную по­лярность применяют при сварке тонколистового ме­талла, чтобы не прожечь его, а также при сварке вы­соколегированных сталей во избежание их перегрева.

Обозначение выпрямителя читается следующим образом: ВД-401, где:

В — выпрямитель;

Д — для дуговой сварки;

40-400А — номинальный ток;

1 — модель.

Многопостовой выпрямитель имеет маркировку ВДМ.

Вопрос 2. Защитные газы (назначение, классифи­кация, свойства).

В качестве защитных газов при дуговой сварке плав­лением применяют инертные или активные газы, а также смеси различных газов в разных пропорциях. Эти газы оттесняют воздух от сварочной ванны и тем самым предохраняют металл шва от воздействия азо­та и кислорода воздуха.

Инертные газы — это одноатомные газы, которые в чистом виде не вступают в химические реакции как с твердыми, так и с жидкими металлами и прак­тически нерастворимы в большинстве из них. Из инертных, газов для сварки используют аргон, гелий и их смеси.

Аргон (Ar) — это негорючий и невзрывоопасный газ без цвета и запаха. Выпускают его по ГОСТу 10157-79, согласно которому аргон предназначается для исполь­зования в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых спла­вов, нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сплавов и легированных сталей различных марок.

Получают аргон из атмосферного воздуха.

В зависимости от содержания примесей аргон вы­пускают двух сортов: высшего— не менее 99,992% (об.) Ar и первого — не менее 99,987% (об.) Ar. Хра­нят и транспортируют газообразный аргон в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ат.)-

Гелий (Не) — это инертный газ без цвета и запаха, значительно легче воздуха. Получают его путем не-однократного сжатия и охлаждения природных газов до температур конденсации с последующим отделени­ем примесей. В небольшом количестве гелий находится в воздухе, из которого он может быть получен в каче­стве побочного продукта при производстве кислорода. Гелий примерно в 10 раз легче аргона, что усложняет защиту сварочной ванны и приводит к его повышен­ному расходу. Стоимость гелия примерно в 5 раз выше стоимости аргона.

Чаще всего гелий используют для образования инертных газовых смесей. Обладая большей плотностью, чем гелий, такие смеси лучше защищают металл сварочной ванны от воздуха.

Наибольшее применение получила инертная газо­вая смесь, состоящая из 70% (об.) аргона и 30% (об.) гелия. Выпускают гелий по ТУ 51-689-75 двух сор­тов: особой чистоты и высокой чистоты. Хранят и транспортируют его так же, как и аргон.

Активные газы защищают зону сварки от доступа кислорода и азота воздуха, но вместе с тем химически реагируют со свариваемым металлом или физически растворяются в нем.

Из активных газов для сварки используют в основ­ном углекислый газ. Другие активные газы, такие как кислород, водород, азот, используют, как правило, для составления защитных газовых смесей.

Углекислый газ, или диоксид углерода (СО.,), в нормальных условиях представляет собой бесцвет­ный газ без запаха. Он тяжелее воздуха, что обеспе­чивает хорошую газовую защиту сварочной ванны, но его накапливание в зоне сварки (выше 5%) мо­жет вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Поэтому рабочие места сварщиков долж­ны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиля­цией.

Получают углекислый газ из отходящих газов при производстве аммиака, спиртов, нефтепереработки, а также на базе специального сжигания топлива. При повышении давления углекислый газ переходит в жидкое (углекислота), а затем — в твердое состояние (сухой лед). При испарении 1 кг жидкого диоксида углерода образуется 509 л газообразного диоксида уг­лерода (углекислого газа).

Выпускают углекислый газ по ГОСТу 8050-76.

В зависимости от области применения, а также по физико-химическим показателям диоксид углерода выпускают трех марок: сварочный — не менее 99,5% (об.) С0₂, пищевой — не менее 98,8% (об.) С0₂ и тех­нический — не менее 98,5% (об.) С0₂.

Хранят и транспортируют его в виде жидкости в стальных баллонах под давлением 490-588 МПа. В стан­дартный баллон емкостью 40 л заливают 25 л жидкого диоксида углерода, при испарении которого образует­ся 12 600 л углекислого газа.

Кислород (О₂) — это бесцветный газ без запаха и вкуса, поддерживающий горение. Получают его из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения или электролизом воды. Выпускают кислород по ГО­СТу 5583-78. Хранят и транспортируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа.

При дуговой сварке плавлением технический кис­лород используют при составлении защитных газовых смесей, таких как Ar + О₂; СО₂ + О₂ и др.

Смесь аргона с 2-5% кислорода повышает устой­чивость горения дуги и улучшает качество формиро­вания сварного шва. Такие смеси рекомендуется при­менять при сварке плавящимся электродом легиро­ванных сталей, когда требуется струйный перенос элек­тродного металла. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей плавящимся электродом применяют смесь углекислого газа с 20% кислорода, обеспечивающую глубокое проплавление и хорошее формирование шва, минимальное разбрызгивание, высокую плотность металла шва.

Водород (Н₂) — это горючий газ, не имеющий цве­та, запаха и вкуса. Смеси его с кислородом и возду­хом взрывоопасны.

В зависимости от способа получения водород выпус­кают по ГОСТу 3022-80 трех марок — А, Б и В с содер­жанием от 95 до 99,99% (об.) H₂. Хранят и транспор­тируют в стальных баллонах под давлением 15 МПа.

Применяют водород для составления плазмообразующих смесей при плазменной сварке и резке. Так, для защиты сварочной ванны от окисления при плаз­менной сварке легированной стали, меди, никеля и сплавов на его основе используют смесь аргона с 5-8% водорода.

Аргоноводородную смесь, имеющую до 20% Н₂, применяют при микроплазменной сварке. Наличие водорода в смеси обеспечивает сжатие столба плазмы, делает его более сконцентрированным. Кроме того, водород создает необходимую в ряде случаев восста­новительную атмосферу.

Азот (N₂) — это бесцветный газ без запаха плотно­стью 1,25 кг/м³. Получают его из атмосферного возду­ха способом глубокого охлаждения. Выпускают азот по ГОСТу 9293-74 газообразным и жидким. Хранят и транспортируют его в стальных баллонах под давле­нием 15 МПа.

По физико-химическим показателям газообразный азот разделяют на четыре сорта: высший — не менее 99,994% (об.) N₂, первый— не менее 99,6% (об.) N₂, второй — не менее 99% (об.) ]N₂, третий — не менее 97% (об.) N₂

Используют азот при составлении защитных газо­вых смесей. Так, смесь аргона с добавкой 10-30% (об.) азота применяют при сварке меди, а также аустенитной нержавеющей стали некоторых марок.

Для предохранения от коррозии и быстрого опоз­навания баллоны с защитными газами окрашивают в различные цвета и делают на них соответствующие надписи (табл. 4).

Таблица 4

Окраска баллонов для защитных газов

3. Задача. Объясните ваши действия по оконча­нии отбора газа из баллона.

По окончании отбора газа из баллона необходимо следить за его остаточным давлением.

Баллоны для сжатых газов (кислорода) при отправке на завод-наполнитель должны иметь остаточное дав­ление газа не менее 0,05 МПа.

Баллоны с растворенным ацетиленом должны иметь остаточное давление не менее 0,05-0,1 МПа (в зави­симости от температуры). Это необходимо для того, чтобы проверить, какой газ был в баллоне, во избежа­ние образования взрывоопасных смесей.