35. Аппараты и оборудование для дуговой сварки
Сварочные трансформаторы предназначены для создания устойчивой электрической дуги, поэтому они должны иметь требуемую внешнюю характеристику. Как правило, это падающая характеристика, так как сварочные трансформаторы используются для ручной дуговой сварки и сварки под флюсом.
Промышленный переменный ток на территории России имеет частоту 50 периодов в секунду (50 Гц). Сварочные трансформаторы служат для преобразования высокого напряжения электрической сети (220 или 380 В) в низкое напряжение вторичной электрической цепи до требуемого для сварки уровня, определяемого условиями для возбуждения и стабильного горения сварочной дуги. Вторичное напряжение сварочного трансформатора при холостом ходе (без нагрузки в сварочной цепи) составляет 60—75 В. При сварке на малых токах (60—100 А) для устойчивого горения дуги желательно иметь напряжение холостого хода 70 — 80 В.
Сварочный выпрямитель представляет собой источник питания, состоящий из трансформатора с регулирующим устройством и блока полупроводниковых выпрямителейПринцип действия его основан на питании сварочной дуги постоянным током, протекающим по цепи вторичной обмотки и выпрямленным блоком селеновых или кремниевых выпрямителей. Для получения падающей внешней характеристики эти устройства часто обеспечивают дополнительным дросселем, включенным в цепь постоянного тока. Как правило, сварочные выпрямители изготавливают по трехфазной схеме, преимущества которой заключаются в большом числе пульсаций напряжения, что обеспечивает равномерную нагрузку трехфазной цепи.
Однако на практике часто можно встретить и однофазные сварочные выпрямители (в том числе и самодельные) с достаточно хорошими характеристиками. Достоинство сварочных выпрямителей заключается в отсутствии вращающихся узлов, что обеспечивает их достаточно надежную работу.
Сварочные выпрямители могут использоваться как для ручной дуговой сварки, так и для импульсно-дуговой сварки плавящимися электродами в среде защитных газов. Для удобства пользования сварочные выпрямители, применяемые для механизированной сварки, могут обеспечиваться дистанционным переключателем режимов.
Для питания электрической дуги постоянным током выпускаются передвижные и стационарные сварочные преобразователи.
Сварочные генераторы представляют собой генераторы постоянного тока с характеристиками, обеспечивающими устойчивое горение сварочной дуги. Состоит аппарат из статора с магнитными полюсами и якоря с обмоткой и коллекторами. При вращении якоря в магнитном поле, создаваемом полюсами статора, в его обмотках возникает переменный ток, который с помощью коллектора преобразуется в постоянный. Снятие тока с коллектора обеспечивают угольные щетки, через которые ток подводится к выходным зажимам. Сварочные генераторы могут быть двух типов.
В первом типе вращение якоря обеспечивается электрическим двигателем, расположенным с ним на одном валу. Такие устройства называют сварочным преобразователем. В сварочных агрегатах вращающим устройством является двигатель внутреннего сгорания. Достоинство их заключается в возможности выполнения сварочных работ без внешнего источника электрического питания.
Существует несколько электрических схем сварочных генераторов, отличающихся внешней характеристикой. Наибольшее применение получили сварочные генераторы с падающими внешними характеристиками
Электрододержатель
Электрододержатель — приспособление, предназначенное для закрепления электрода и подведения к нему электрического тока. Промышленностью выпускается несколько стандартных видов электрододержателей (рис.1). Различают винтовые, пластинчатые, вилочные и пружинные электрододержатели. Основные требования, которым должен удовлетворять этот инструмент - удобство, надежное закрепление электрода и хороший электрический контакт в месте его крепления.
Рукоятка инструмента должна изготавливаться из негорючего диэлектрического и теплоизоляционного материала, токопроводящие части должны быть надежно заизолированы и защищены от случайного прикосновения к ним. Разница температур наружной поверхности рукоятки на участке, который охватывает рука сварщика, и окружающей средой должна быть не больше 40°С при номинальном режиме работы.
Сварочные щитки
Сварочные щитки выпускают двух типов: ручные и головные. Их изготавливают из негорючих материалов с матовой гладкой поверхностью черного цвета и снабжают защитными светофильтрами, защищающими глаза сварщика от действия инфракрасных и ультрафиолетовых лучей сварочной дуги. Подбор светофильтров осуществляют в зависимости от особенностей зрения сварщика, величины сварочного тока, состава свариваемого металла, вида дуговой сварки и защиты сварочной дуги.
Кабели и сварочные провода
Кабели и сварочные провода должны быть многожильными, рассчитанными на плотность тока до 5 а/мм² при токах до 300 А. Их сплетают из большого числа отожженных медных проволочек диаметром 0,18 — 0.20 мм. Длина сварочного провода определяется исходя из условий сварки, но в любом случае не рекомендуется применять провода длиной более 30 м, так как это вызывает большое падение напряжения в сварочной цепи.
36. Оборудование для электрошлаковой сварки.
Электрошлаковая сварка применяется для соединения деталей практически неограниченной толщины. По сравнению с другими способами сварки толстого металла, в частности с многослойной, электрошлаковая сварка позволяет повысить производительность в 3 - 15 раз (в зависимости от толщины), улучшить качество соединения, снизить расход электроэнергии, флюса и проволоки.
Схема электрошлаковой сварки показана на рис.1. В пространстве между кромками свариваемых деталей 1 и медными пластинами 2 в начальный период сварки создается замкнутая ванна расплавленного шлака 8, в которую погружается металлический стержень - электрод 3, Ток, подведенный к электроду и свариваемому металлу, проходя через жидкий шлак, нагревает его до температуры, достаточной для плавления электрода и кромок свариваемого металла. Расплавленный электродный и основной металлы, смешиваясь, образуют общую металлическую ванну 7, которая после остывания образует сварной шов 6.
Наиболее благоприятны условия сварки при вертикальном расположении шва. В зависимости от типа применяемого электрода различают: а) сварку электродной проволоки 3 (рис.1, а и б), б) сварку электродами большого сечения, например, пластинами 5 или лентами (рис. 1, б), в) сварку плавящимся мундштуком 4 (рис. 1, г),Рис. 1. Схема процесса электрошлаковой сварки: а - одним проволочным электродом с неподвижной осью или с колебанием электрода, б - тремя проволочными электродами с их колебанием, в - пластинчатыми электродами, г - плавящимся мундштуком
Автоматы для электрошлаковой сварки отличаются от ранее рассмотренных. Эти отличия вызваны особенностями процесса, который они выполняют: а) наличие в зазоре между кромками ванны, содержащей значительное количество расплавленного шлака и металла и обладающей, следовательно, большой тепловой инерцией; б) вертикальное или близкое к вертикальному расположение свариваемых швов; в) сварка в один проход металла практически неограниченной толщины.Для этого оборудование снабжена: устройствами удержания жидкого металла и шлака в зазоре между кромками; механизмами для перемещения сварочной головки и других систем движения по вертикали, вдоль свариваемых кромок; механизмами перемещения электродов вдоль зеркала сварочной ванны для равномерного ее прогрева и, следовательно, для получения равномерного провара кромок.
Источники питания должны обеспечивать устойчивость процесса и теплосодержание шлаковой ванны, достаточное для оплавления кромок и присадочного металла.
37. Контактная сварка – это процесс образования соединения в результате нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.
Основные способы контактной сварки — это точечная, шовная (роликовая) и стыковая сварка. Машины для контактной сварки бывают стационарными, передвижными и подвесными (сварочные клещи). По роду тока в сварочном контуре могут быть машины переменного или постоянного тока от импульса тока, выпрямленного в первичной цепи сварочного трансформатора или от разряда конденсатора. По способу сварки различают машины для точечной, рельефной, шовной и стыковой сварки.
Любая машина состоит из электрической и механической частей, пневмо- или гидросистемы и системы водяного охлаждения (рис. 1).
Рис. 1. Типовые схемы машин для контактной точечной (а), шовной (б) и стыковой (в) сварки: 1 — трансформатор; 2 — переключатель ступеней; 3 — вторичный сварочный контур; 4 — прерыватель первичной цепи; 5 — регулятор; 6 — привод сжатия; 7- привод зажатия деталей; 8 — привод осадки деталей; 9 — привод вращения роликов; 10- аппаратура подготовки; 11 — орган включения
Электрическая часть включает в себя силовой сварочный трансформатор 1 с переключателем ступеней 2 его первичной обмотки, с помощью которого регулируют вторичное напряжение, вторичный сварочный контур 3 для подвода сварочного тока к деталям, прерыватель 4 первичной цепи сварочного трансформатора 1 и регулятор 5 цикла сварки, обеспечивающий заданную последовательность операций цикла и регулировку параметров режима сварки.
Механическая часть состоит из привода сжатия 6 точечных и шовных машин, привода 7 зажатия деталей и привода 8 осадки деталей стыковых машин. Шовные машины снабжены приводом 9 вращения роликов.
Пневмогидравлическая система состоит из аппаратуры 10 подготовки (фильтры, лубрикаторы, которые смазывают движущиеся части), регулирования (редукторы, манометры, дросселирующие клапаны) и подвода воздуха к приводу 6 (электропневматические клапаны, запорные вентили, краны, штуцера).
Система водяного охлаждения включает в себя штуцера разводящей и приемной гребенок, охлаждаемые водой полости в трансформаторе 1 и вторичном контуре 3, разводящие шланги, запорные вентили и гидравлические реле, отключающие машину, если вода отсутствует или ее мало.
Все машины снабжены органом включения 11. У точечных и шовных машин это ножная педаль с контактами, у стыковых — это комплект кнопок. С органов управления поступают команды на сжатие «С» электродов или зажатие «3» деталей, на включение «Т» и отключение «О» сварочного тока, на вращение «В» роликов, на включение «а» регулятора цикла сварки. Эти команды отрабатываются соответствующими блоками машины, обеспечивая выполнение операций цикла сварки.