Sb95755

Лабораторная работа 1

ДУГОВАЯ СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

Цель работы: ознакомиться с процессом дуговой сварки покрытыми электродами. Определить коэффициенты плавления, наплавки и потерь на угар, а также производительность сварки.

1.1.Сварка покрытыми электродами

При ручной дуговой сварке покрытыми электродами применяют постоянный и переменный токи и электроды диаметром от 1,0 до 10 мм. Однако основной объем работ выполняют электродами 2…5 мм при токе 150…350 А и напряжении 18…22 В. Покрытые электроды широко применяют и при наплавочных работах, когда требуется увеличить толщину пластины или восстановить изношенную поверхность.

Производительность процесса сварки или наплавки [г/с] определяется количеством электродного металла, переходящего в шов за единицу времени:

G αНIτ,

где αн – коэффициент наплавки, показывающий, какое количество электродного металла переходит в металл шва при затрате одного кулона электричества, [г/Кл]; I сварочный ток, А; τ время сварки, с. Значение коэффициента наплавки зависит от свойств покрытия, рода тока, полярности тока, режима сварки. Изменяется коэффициент αн в пределах (1…3)10 3 г/Кл. Определить

где G2 и G1 – массы свариваемых деталей после и до сварки, г.

При расчете количества электродного металла, расходуемого на сварку данного шва, исходят из другого коэффициента, а именно, коэффициента плавления электрода αп, который показывает, сколько электродного металла в граммах расплавляется при затрате одного кулона электричества. Коэффициент плавления зависит от рода, полярности и силы тока, напряжения и плотности тока в электроде, от состава сплава электрода. Определить αп можно по выражению:

где gэ– масса металла электрода до сварки, г; gог – масса металла огарка после сварки, г. Коэффициент наплавки αн всегда меньше коэффициента плавления αп на количество металла, теряемого при испарении и разбрызгивании.

Отношение количества бесполезно затрачиваемого металла ко всему расплавленному металлу [%] называется коэффициентом потерь и определяется по формуле:

Значение коэффициента потерь зависит от плотности тока в электроде, состава и толщины покрытия электрода, способа сварки. Среднее значение ψ

для покрытых электродов составляет 5…10 %.

Если учесть, что при сварке покрытыми электродами до 20 % длины электрода остается в виде огарка неиспользованным, то общее количество потерь электродного металла составит около 30 %. Эту цифру необходимо иметь в виду, когда определяют норму расхода электродов на производство сварочных работ.

1.2.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с устройством сварочного поста и экипировкой сварщика.

2.Произвести пробную сварку или наплавку лежащим электродом (рис. 1.1). Руководствуясь данными табл. 1.1, установить примерные значения токов сварки и

3.Зачистить стальную пластину 100×100×8 мм. Взвесить ее с точностью до 2 г. Данные записать в табл. 1.2 с обозначением G1.

4.Определить массу электродов (стержня) по формуле:

4

gэ πd 2γl , 4

где d – диаметр стержня, см; γ – плотность, г/см3 (7,8 г/см3); l – длина электрода, см. Данные записать в табл. 1.2. Измерить электроды диаметром 2 и 4 мм не менее 6 штук, имея тонко- и толстопокрытые электроды одного диаметра по металлу.

Таблица 1.2

1.При установленной силе тока наплавить на экспериментальную пластину металлический валик. Оставить длину огарка 40…50 мм. Зафиксировать точное время горения дуги, силу тока. Записать в табл. 1.2.

2.Подсчитать вес огарка по формуле или взвешиванием, отбив предварительно с него покрытие.

3.Охладить наплавленную пластину, высушить ее, отбить шлаки и брызги металла вне шва. Взвесить пластину с точностью до 2 г.

4.Определить коэффициенты плавления и наплавки по (1.1) и (1.2).

5.Потери на угар и разбрызгивание определить по (1.3).

6.Повторитьэксперимент тем жеэлектродомпридругомсварочномтоке.

7.Взять электрод другой марки (с другой толщиной покрытия) и проделать три эксперимента на разных токах.

8.На основании расчетных данных табл. 1.2 построить графики зависимостей αп, αн, G от плотности сварочного тока для данной марки элек-

трода.

1.3.Необходимые материалы и оборудование

1.Сварочный пост с оборудованием и экипировкой.

2.Стальные пластины 100×100×8 мм, 6…8 шт.

3.Штангенциркуль и мерная линейка.

4.Секундомер.

5.Весы циферблатные с гирями.

6.Бачок с водой для охлаждения проб.

7.Электроды тонкопокрытые и толстопокрытые диаметром 2…4 мм.

5

1.4.Задания

1.Ознакомиться с устройством и оборудованием сварочного поста постоянного или переменного тока. Зарисовать схему (рис. 1.2.).

2.Произвести пробную ручную сварку или наплавку плавящимся электродом с целью определения значений сварочных токов для электродов разных марок и диаметров.

К схеме управления

Рис. 1.2. Схема питания электрической дуги от источника постоянного тока

3. Произвести не менее трех экспериментов по наплавке электродом одной марки и диаметра с целью определения зависимостей; αп = f(jсв); αн = f(jсв); ψ = f(jсв), где jсв – плотность тока.

4.Произвести не менее трех экспериментов по наплавке электродами разных марок, но при одном токе, с целью определения зависимостей αп, αн,

ψот толщины покрытия или марки электрода.

5.Определить производительность сварки в разных режимах.

1.5.Содержание отчета

1.Цель и задание работы.

2.Методика постановки экспериментов.

3.Схема поста и эскиз наплавления электродом.

4.Таблицы записей и результатов расчетов с приведением формул.

5.Графики зависимостей αп, αн, ψ и Q от jсв.

6.Выводы и объяснения полученных результатов.

6

разомкнутой рабочей обмотки генератора U0 Eг и тока короткого замыкания генератора Iкз от тока возбуждения iв приведены на рис. 2.2 и 2.3.

Характеристика холостого хода позволяет построить кривую Im (Iж)

рис. 2.4.

Глубина модуляции m генератора вычисляется по формуле:

m IКЗ 2Wр , iваWв

гдеIКЗ – токкороткогозамыкания, соответствующийтоку возбуждения iв, Wр 10

– число витков рабочей обмотки генератора водномпазу; a 10 – число параллельныхветвейобмотки; Wв 500 – числовитковобмоткивозбуждения.

а б

Рис. 2.4. Построение кривых насыщения зубцов Im (Iж) : а – характеристика холостого хода насыщающегося индукторного генератора (СХХ – спрямленная характеристика холостого хода; Uхх* реперное напряжение); б – характеристика насыщения стали зубцовой зоны, построенная по данным характеристики холостого хода

8

Для насыщенной машины с глубиной модуляции m опыты холостого хода и короткого замыкания при одинаковом токе возбуждении iв позволяют определять синхронные реактивные сопротивления машины по продольной и поперечной осям xd и xq = x0:

Кривая намагничивания стали зубцовой зоны Im (Iж) строится с по-

мощью характеристики холостого хода по рис. 2.4 при допущении, что насыщением участка над пазом возбуждения можно пренебречь.

Для машины, работающей в режиме холостого хода, можно написать формулу:

Iв Iж 1 m ,

где Iв – приведенный ток возбуждения, связанный с истинным током возбуж-

дения iв соотношением Iв miвWв ; Iж – ток насыщения стали зубцовой зоны.

2Wр

Эта формула позволяет определить ток Iж при различных значениях тока возбуждения Iв. Для этого следует продолжить начальную прямолинейную часть характеристики холостого хода (рис. 2.4, а); отрезок УЖ представляет ток Iв, а отрезок УЖ соответствует величине Iв.

Для любого значения тока возбуждения iв нетрудно найти при холостом ходе максимальный расчетный ток Im:

Im Iox 1 m Iж ,

Где Iox U0xxb0 – основной ток при холостом ходе; b0 1х0 .

Располагая характеристикой холостого хода, можно определить величины Im

зубцовой зовы (рис. 2.4, б), поскольку ток Im пропорционален максимальному потоку зубцовой зоны Фm. Характеристика насыщения дает возможность строить рабочиехарактеристикинасыщенноймашинывразличныхрежимах.

2.2.Программа работы

1.Снять характеристики возбуждения U0 ψ1(iв) и Iг ψ2(iв) , при Yн,

φн, n = const для:

– чисто активной нагрузки;

9

–индуктивной нагрузки;

–емкостной нагрузки.

2.Снять характеристики холостого хода и короткого замыкания.

3.Определить глубину модуляции генератора ОВ-10 и значения основной проводимости машины до и после синхронных реактивных сопротивлений.

4.По характеристике холостого хода построить характеристику намагничивания стали зубцовой зоны.

2.3. Порядок работы

Работа выполняется на преобразовательном агрегате ОB–10, работающем по схеме рис. 2.5.

Рис. 2.6. Принципиальная электрическая схема подключения нагрузки к генератору средней частоты

Принципиальная схема подключения нагрузки показана на рис. 2.6.

2.4. Снятие характеристик возбуждения при различной реакции нагрузки

При снятии характеристик возбуждения ток возбуждения увеличивают до такого значения, при котором напряжение генератора становится равным номинальному напряжению U0 = 220 В или ток генератора становится равным номинальному току Iг = 5 А.

1. Характеристики возбуждения U0 ψ1(iв) и Iг ψ2(iв) при работе генератора на чисто активное сопротивление. Сопротивление нагрузки Rн изменяют ступенями. Четырем ступеням соответствуют значения сопротивления 4,0; 2,0; 1,0 и 0,5 Ом. На каждой ступени фиксируют 4…5 точек при различных значениях тока возбуждения.

10