Задание

1. Получить образцы, провести поверхностный визуальный анализ на предмет наличия/отсутствия на поверхности изделия термической обработки, окислов.

2. Ознакомится с устройством и работой приборов для измерения твердости.

3. Произвести измерения твердости образцов из различных материалов.

4. Полученные результаты занести в протоколы испытаний.

5. Перевести значения твердости по Роквеллу в значения твердости по Бринеллю.

6. По полученным значениям твердости определить предел прочности.

7. По марочнику определить марку материала.

8. Составить отчет о проделанной работе.

Содержание отчета:

1. Цель работы.

2. Перечень основного оборудования.

3. Объяснение принципа измерения твердости материалов вдавливанием стального шарика и алмазного наконечника.

4. Протоколы испытаний I.I и I.2.

5. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Какова размерность единиц по Роквеллу?

2. Назовите оптимальный диапазон измерения твердости на твердомере Бринелля.

3. Каковы требования к образцу для измерения твердости?

4. Расскажите о порядке измерения твердости по методу Бринелля (Роквелла).

5. Какую шкалу следует использовать при измерении твердости закаленного инструмента?

6. Почему нельзя измерять на прессе Бринелля твердость закаленной стали?

7. Как измерить твердость алюминиевого сплава при толщине образца более 10 мм?

8. Какие шкалы твердости имеются на приборе Роквелла?

9. Определите предел прочности стали, если ее твердость HRC25.

10. Определите прочность стали, если ее твердость HRB95.

11. Определите предел прочности стали при НВ262.

12. Твердость инструмента HRA86, определите его твердость по шкале HRC.

13. Твердость материала составляет НВ269, переведите данное значение в числа твердости по шкале Роквелла.

Приложение Протокол 1.1 Измерение твердости по методу Бринелля

Материал испытываемого образца	Диаметр отпечатка d, мм	Нагрузка Р, Н	Время испытания, с	Число твердости НВ (по таблице)	Предел прочности в, МПа

Протокол 1.2

Измерение твердости по методу Роквелла

Материал испытываемого образца	Тип наконечника	Нагрузка Р, Н	Число твердости по Роквеллу	Число твердости по Бринеллю	Предел прочности в, МПа

Лабораторная работа № 2

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ

ПИТАНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ

Ц е л ь р а б о т ы: ознакомиться с конструкцией и принципом работы источников питания сварочной дуги и научиться определять внешнюю вольт-амперную характеристику сварочного выпрямителя.

Краткие сведения об источниках питания сварочной дуги

Источником теплоты, необходимой для расплавления металла соединяемых деталей и металла электрода при сварке плавлением является электрическая дуга. Условия, при которых происходит зажигание дуги, отличаются от условий устойчивого ее горения. Так, для устойчивого горения дуги при ручной дуговой сварке достаточно напряжения 25-30 В, а для зажигания дуги требуется более высокое напряжение, обычно 50-80 В. Зависимость между током в дуге и напряжением на дуге выражается статической вольт-амперной характеристикой дуги (рис.5.1 , кривая 1). При изменении длины дуги l меняется и напряжение, требующееся для ее устойчивого горения. Из рис. 5.1 видно, что увеличение длины дуги (с l до l₁) приводит к увеличению напряжения и наоборот, с уменьшением длины дуги (с l до l₂) напряжение снижается, то есть с изменением длины дуги происходит смещение ее статической вольт-амперной характеристики, что в конечном счете сказывается на качестве сварного шва.

С технологической точки зрения для питания дуги требуется различная сила тока, которая зависит от толщины изделия. Но для обеспечения качественного соединения расчетная сила тока для данной толщины изделия на протяжении всего процесса должна поддерживаться постоянной.

Таким образом, источник сварочного тока и сварочная дуга представляют собой единую энергетическую систему, поэтому источник тока должен обеспечивать надежное зажигание дуги и устойчивое ее горение в процессе сварки. С учетом этих требований источники питания дуги как переменного тока, так и постоянного тока должны удовлетворять следующим условиям.

1. Напряжение холостого хода (U_хх), то есть напряжение на выходных клеммах источника тока при разомкнутой сварочной цепи должно находиться в пределах 50-80 В (верхний предел ограничен нормами техники безопасности).

2. Источник тока должен обеспечивать работу в условиях короткого замыкания (I_к.з.), при этом I_к.з. не должен превышать двукратную величину рабочего тока.

3. При проведении сварки изделий различной толщины источник питания должен обеспечить регулирование силы тока в широком диапазоне, определяемом его паспортными данными.

Данным требованиям, например, при ручной дуговой сварке удовлетворяют источники сварочного тока с падающей внешней вольт-амперной характеристикой (рис. 5.1, кривая 2). Возможные отклонения в ходе сварки положения электрода в пространстве и связанное с этим изменение длины дуги приводят к смещению статической вольт-амперной характеристики дуги и к изменению режима сварки - напряжения и силы сварочного тока. При этом, чем круче внешняя характеристика источника тока, тем меньше будут колебания величины тока при изменении длины дуги, то есть более стабильным будет процесс сварки.

Значение рабочего тока и напряжения определяется точкой пересечения статической характеристики дуги и внешней вольт-амперной характеристики источника тока (точка А на рис. 5.1).

Учитывая указанные условия становится ясным, почему недопустимо использовать для сварки обычные (силовые) источники тока, в этом случае при загорании дуги ток короткого замыкания возрастает неограниченно (кривая 3 на рис. 5.1), что неизбежно приведет к выходу из строя токопроводов или самих источников тока.

Следует иметь в виду, что при сварке на переменном токе электрическая дуга периодически гаснет (100 раз в секунду при частоте 50 Гц). Чтобы устранить явление угасания дуги в этом случае в электрическую цепь дополнительно включают индуктивное сопротивление - дроссель, представляющий собой катушку на стальном сердечнике, что позволяет получить сдвиг фаз на синусоидальной кривой тока и обеспечить требуемое напряжение для зажигания дуги в момент перехода кривой тока через нуль (рис. 5.2).

Таким образом, устойчивое горение электрической дуги при ручной дуговой сварке возможно лишь при падающей внешней характеристике источника тока и наличии в цепи индуктивного сопротивления. На практике источники тока с падающей характеристикой широко применяются при ручной дуговой сварке штучными электродами, механизированной и автоматической дуговой сварке под флюсом, в среде защитных газов. Они обеспечивают легкость зажигания дуги, устойчивость ее горения, ограничивают ток короткого замыкания значениями, безопасными для токоподводящих кабелей и самих источников тока.

При сварке на переменном токе источником питания сварочной дуги являются сварочные трансформаторы, при сварке на постоянном токе - сварочные выпрямители и генераторы.

СВАРОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ.

Для питания электрической дуги применяются источники переменного тока — сварочные трансформаторы и постоянного тока — сварочные выпрямители и генераторы (преобразователи), инверторные источники. Сварочный трансформатор состоит из понижающего силового трансформатора и специального устройства (дросселя, шунта, подвижной катушки), предназначенного для регулирования силы сварочного тока, напряжения, и обеспечения, чаще всего, падающей вольтамперной характеристики. Сварочные трансформаторы могут быть с нормальным и повышенным магнитным рассеянием, механическим и электрическим регулированием сварочного тока и напряжения. Наиболее широко применяются сварочные трансформаторы с повышенным магнитным рассеянием. По способу изменения магнитного рассеяния и индуктивного сопротивления они могут быть с магнитным шунтом, подвижными катушками и витковым (ступенчатым) регулированием. У трансформаторов с подвижным магнитным шунтом типа СТШ (рис.1.2) он конструктивно выполнен из двух половин, расходящихся в противоположные стороны.

Рис.**. Электрическая схема сварочного трансформатора типа СТШ 500-80

Сила сварочного тока регулируется изменением положения шунта в магнитном сердечнике. Когда шунт полностью вдвинут в сердечник, магнитный поток рассеяния и реактивная ЭДС рассеяния максимальны, а сварочный ток минимален. У трансформаторов с подвижными катушками типа ТС, ТСК, ТД (рис.1.3) магнитное рассеяние регулируется изменением расстояния между неподвижной первичной 1 и подвижной вторичной 2 обмотками. Это изменение осуществляется поворотом рукоятки 3 и винта, связанного с подвижной отмоткой. Сила