Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Специальные методы сварки плавлением в электронике. Учебное пособие для бакалавров
.pdf
напряжения с промежуточным высокочастотным звеном.
Регулирование режима сварки осуществляется несколькими
способами. Например, при увеличении напряжения сетевого
выпрямителя увеличиваются и амплитуда высокочастотного
напряжения, и среднее значение выпрямленного напряжения.
В инверторном выпрямителе используется амплитудное,
широтное и частотное регулирование режима. Внешние ха-
рактеристики инверторного выпрямителя зависят от конструктивных особенностей инвертора и трансформатора.
Естественная внешняя характеристика собственно инвертора
почти жесткая. Но поскольку индуктивное сопротивление
трансформатора, пропорциональное частоте инвертирования,
велико даже при небольшом магнитном рассеянии, то характеристика выпрямителя в целом получается падающей.
Обычно же внешние характеристики формируются искусственно с помощью системы управления. Среди отечественных
и зарубежных ИИП аппарат АСИП-20
дает рядом эффективных преимуществ (табл.
Однофазные переносные сварочные инверторы
с воздушным охлаждением
Напряжение
холостого
хода
(В)
Величина
сварочного
тока
(А)
Наименование
Эл.
питание
(В)
Токопотребление
при
J
ном
(А)
0М «Приоритет» обла-
22
1.2)
.
Таблица 1.2
Продолжительность
нагрузки (%)
Габаритные
размеры
(Д × Ш ×
В), мм
Масса
(кг)
Диаметр
электрода
(мм)
ТОРУС-200
Москва
22
АСИП-20
220 В, 50 Гц 23,0 60,0 40–200
Шимчук Ф. С., Конюшков Г. В. Инверторный источник тока
0М «Приоритет» с широкоимпульсным регулированием режи-
115 ×
185 ×
280
6
ма сварки и стабилизацией тока дуги // Сварка и диагностика. — 200
1. — С. 28–29.
№
8. —
51
Наименование
Эл.
питание
(В)
Токопотребление
при
J
ном
(А)
Напряжение
холостого
хода
(В)
Величина
сварочного
тока
(А)
Продолжительность
нагрузки (%)
Окончание табл. 1.2
Габаритные
размеры
(Д × Ш ×
В), мм
Масса
(кг)
Диаметр
электрода
(мм)
Форсаж-160
Рязань
Технотрон
ДС 140
Чебоксары
Linkor
ВД-160И
ВД-200И
Ставрополь
ВДУЧ-160М
«Коммунар»
Харьков
«ПромЭл2000»
ВМЕ-140
ВМЕ-160
Москва
PICO-160
—//— 32,0 100,0
—//—
220 В, 50 Гц
—//— 70–80 30–160
187–242 В,
50 Гц
240 В,
50 Гц
28,0–
80,0 5–140
30,0
32,0 90,0 30–160 60
32,0 90,0 40–200 60
14,0 50–70 10–140 80
16,0 50–70 10–160 80
28,0 97 5–160
10–
160
100
140 А —
35%
100 А —
100%
160 А —
60%
80 А —
100%
150 А —
35%
115 А —
100%
430 ×
205 ×
350
310 ×
120 ×
215
370×
240×
120
370 ×
240 ×
120
570 ×
280 ×
368
147 ×
250 × 65
170 ×
296 × 90
335 ×
110 ×
200
11,1 1,6–4
4, 5 1,6–3,25
8 1,6–4
9,5 1,6–5
2,3 1,6–4
3,6 1,6–4
4,6 1,6–4
АСИП-200М
«Приоритет»
Саратов
52
220 В,
50 Гц
28,0–
30,0
100 30–200
180 А —
100%
200 А —
80%
180 ×
200 ×
350
7,5 1–5
При работе на токах 100–200 А аппарат достаточно надежен и долговечен, для чего в нем применены более мощные
транзисторы и диоды выходного выпрямителя. Кроме того,
упрощена схема управления, обеспечивающая автоматическое
отключение аппарата во время короткого замыкания. Электрическая схема, используемая в инверторе, обеспечивает легкое
зажигание дуги при любых значениях сварочного тока. Применение довольно мощного для подобных источников вентилятора
и удобное конструктивное размещение нагревающихся элементов электросхемы в корпусе без застойных зон обеспечивают
длительную работу сварочного аппарата при максимальных
токах нагрузки.
Кроме того, рассматриваемый аппарат устойчив к колебаниям питающей электросети — т. е. он сохраняет высокие
технологические свойства и при низких напряжениях (до 170 В)
в сети (например, в дачных поселках и сельской местности),
и при повышенных «бросках» напряжения до 250 В, возникающих в случае электропитания аппарата от передвижных
электростанций.
Имея небольшой вес и малые габариты, высокий КПД
и сравнительно малое потребление энергии на холостом ходу,
т. е. обладая всеми положительными качествами инверторных
сварочных аппаратов, аппарат АСИП-20
печивает не только сварку во всех пространственных положениях, легкий поджиг, высокое качество и минимальное разбрызгивание металла, но и плавное регулирование сварочного
тока, а также хорошую стабилизацию тока при весьма простой
схеме.
Аппарат обладает довольно высокой продолжительностью
нагрузки: 80% — при токах 200 А и 100% — при токах 180 А,
что обеспечивает возможность сваривать непрерывно электродами до 5 мм в течение длительного времени для эффективной
системы охлаждения. При этом он, что немаловажно, имеет
современный дизайн, удобные резиновые подставки и обрам-
0М «Приоритет» обес-
53
ление корпуса для предохранения от ударов и обеспечения
безвибрационной работы.
Области применения аппарата самые разнообразные —
от котельного и газового оборудования, использования
в сельской и дачной местности, при выездном ремонте в ЖКХ,
осуществлении монтажно-сварочных работ в строительстве,
промышленном производстве до использования в автохозяйствах, железнодорожном транспорте и судах.
При этом технические характеристики аппарата позволяют подключать его к электростанциям малой мощности без
ограничений, с сохранением всех возможностей электростанции для питания любых других нагрузок (как активных, таких
как электрообогреватели, электроплиты, лампы накаливания
и другое, так и индуктивных, имеющих электродвигатель,
таких как насосы, станки, электроинструмент, стиральные
машины и т. п.).
Аппарат АСИП-20
мини-электростанциями АБ4-1-Т230-ВЖ (г. Калу га) мощностью
4 кВт. Такая электростанция обеспечивает сварку электродами
от 1,6 до 3,0 мм, однако имеет нестабильные показатели выходного напряжения.
Отметим, что более эффективно использовать рассматриваемый аппарат с бытовыми бензиновыми мини-электростанциями «Lutian-GREEN FIELD» (модели LT 5500 A, LT
6500 А (ЕА), LT 7000 ЕА), которые оборудованы электронными
регуляторами напряжения, обеспечивающими стабильность
выходного напряжения во всем диапазоне нагрузок, автоматической защитой от перегрузки, аварийной системой остановки
при низком уровне моторного масла в картере двигателя. Эти
модели обеспечивают возможность вести сварку электродами
от 1,6 мм до 3–5 мм в соответствии с уровнем мощности.
Работа АСИП-20
электростанциями проверена посредством эксплуатации
железнодорожными ремонтными бригадами, при монтаже
и ремонте газопроводов.
0М испытан в работе с отечественными
0М в комплекте с обозначенными мини-
54
Контрольные вопросы
1. Назовите основные требования, предъявляемые к источ-
никам сварочного тока.
2. Назовите основные виды внешних характеристик источ-
ников сварочного тока.
3. Каково соотношение внешней характеристики источника сварочного тока и статической вольт-амперной характеристики дуги?
4. Какое влияние длина дуги оказывает на напряжение
сварочного тока?
5. Назовите конструкцию универсального сварочного
стенда.
6. Каков принцип действия инверторного источника питания?
7. Назовите преимущества инверторного источника тока
«Прио ритет».
55
Глава 2. НЕКОТОРЫЕ
РАЗНОВИДНОСТИ ДУГОВОЙ СВАРКИ
Основными моментами, определяющими процесс сварки, являются: используемый источник нагрева при сварке;
способ и характер создания защитной среды в месте сварки;
способ перемещения источника нагрева или свариваемых
изделий относительно источника нагрева; наличие или
отсутствие подачи присадочной проволоки. По этим существенным признакам и классифицируются способы сварки
плавлением.
Главным признаком классификации способов сварки
плавлением является используемый при сварке источник
нагрева.
Известны следующие источники нагрева при сварке:
теплота химических реакций, электрическая дуга, плазменная дуга, электронный луч, лазерный луч, электрошлаковая
ванна, сфокусированное излучение мощных дуговых ламп.
Соответственно, в названиях способов сварки фигурирует
использованный источник нагрева: аргонодуговая сварка,
дуговая сварка под слоем флюса, микроплазменная, электрошлаковая, лазерная сварка, электронно-лучевая сварка в вакууме и т. д. В названиях многих способов сварки присутствует
и второй существенный признак классификации — способ
и характер создания защитной среды места сварки. В качестве
защитных сред могут использоваться специальные флюсы,
которые при плавлении создают защитную оболочку. Защита
при сварке может обеспечиваться локально, т. е. защищаются
56
только сварочная ванна и небольшие участки соединения,
примыкающие к ней. Возможна и общая защита всего изделия
23
при сварке в камерах с контролируемой атмосферой
.
По степени автоматизации и механизации процесса спо-
собы сварки подразделяются на ручные, механизированные
и автоматические. Различают, например, ручную, механизированную и автоматическую аргонодуговую сварку.
Кроме того, сварка может осуществляться с подачей при-
садочной проволоки и без нее.
Из большого количества известных видов сварки плавлением в производстве электронных приборов используются
только следующие: дуговая неплавящимся электродом в инертных газах, микроплазменная, электронно-лучевая в вакууме,
лазерная и реже газовая
24
.
2.1. Аргонодуговая сварка
Для изготовления узлов электронных приборов и чаще
всего оболочек ЭВП СВЧ-приборов широко применяется аргонодуговая сварка. Практически все вакуумное металлическое оборудование (вакуумные и водородные печи, вакуумное оборудование для откачки приборов, вакуумные насосы),
их вакуумно-плотные швы также получают аргонодуговой
сваркой.
Данным методом хорошо сваривается большинство металлов, применяемых в производстве приборов и оборудования. Это медь, алюминий, ковар, никель, малоуглеродистые,
нержавеющие и жаропрочные стали, титан, цирконий и другие металлы и сплавы.
23
Сборник нормативных документов системы аттестации сварочного
производства. — М.: НАКС, 2002. — С. 148.
24
Зорин Е. Е., Худолий Н. Г. Сварка. Введение в специальность. —
М.: Недра, 2004. — С. 50.
57
Аргонодуговая сварка осуществляется двумя способами:
с помощью дуговой сварки горелкой, в которую свободно
подаются инертные газы (аргон и гелий);
сварка под колпаком, в который подается инертный газ.
На рис. 2.1 показана схема установки для аргонодуговой
сварки по первому способу.
Рис. 2.1. Схема установки для аргонодуговой сварки:
1 — баллон с аргоном; 2 — редуктор с манометрами; 3 — редуктор;
4 — горелка; 5 — свариваемые детали; 6 — механизм поворота
деталей; 7 — вольтметр; 8 — амперметр; 9 — реостат;
10 — балластный реостат; 11 — осциллятор
В качестве электрода обычно используют вольфрамовый
стержень, конец которого затачивается на конус, что увеличивает плотность тока. Аргон подается через электрододержатель — горелку с водяным охлаждением, что снижает
обгорание электрода. Вольфрам должен быть торированный
или латинированный, для того чтобы на конце электрода не образовывался шарик, ухудшающий сварку. Электрод располагается вертикально, иначе возможны завихрения инертного газа
и попадание воздуха в зону сварки.
Аргонодуговая сварка проводится чаще при постоянном
токе; для стабилизации дуги в цепь включают осциллятор, по-
58
вышающий сварочное напряжение до 2500–3700 В наложением
токов высокой частоты (200–300 кГц). Создается промежуток
между электродом и деталью, составляющий 2,5–3,0 мм. Ток
высокой частоты безопасен для сварщика. Высокое качество сварочного шва обеспечивается для кромок толщиной
0,2–2,0 мм.
Сварку нержавеющих сталей малых толщин и алюминия
рекомендуется проводить при переменном токе (табл.
2.1).
Таблица 2.1
Допустимое значение
Диаметр
электро-
да, мм
При сварке в среде чистого аргона При сварке в среде чистого гелия
1,0 55 75 1,0 60 100
1,6 100 140 1,6 110 160
2,0 135 190 2,0 150 210
2,5 180 250 2,5 190 260
3,0 220 320 3,0 230 330
3,5 250 360
Перемен-
ный ток
тока, А
Постоян-
ный ток,
прямая
поляр-
ность
Диаметр
электро-
да, мм
Допустимое значение
Перемен-
ный ток
тока, А
Постоян-
ный ток,
прямая
поляр-
ность
Для нержавеющих сталей это обеспечивает получение
гладкого шва без подреза, для алюминия — более легкое
разрушение оксидной пленки и высокое качество шва. Сварку
алюминия рекомендуется проводить в среде чистого гелия,
так как при этом выделяется больше тепла, лучше плавится
оксидная пленка. Качество шва будет выше, если сварку производить не с обдувом, а под колпаком.
Сварку тонких материалов осуществляют с отбортовкой
и без разделки. Для особенно тонких материалов используют
59
медные прокладки для лучшего отвода тепла. При сварке
медных деталей осуществляют обдув шва инертным газом
со стороны, противоположной шву.
Для обеспечения высококачественного вакуумно-плотного соединения деталей внешней оболочки приборов аргонодуговую сварку производят на автоматизированных установках
под колпаком. Предварительно камеру установки откачивают
–1
до 10
Па и наполняют аргоном до давления 75–105 мм рт. ст.
Перед сваркой детали обезжиривают, а алюминиевые даже
электрополируют. Детали собираются в оправках, помещаются в сварочную камеру и закрепляются в механизме перемещения установки.
Оптимальный режим электродуговой сварки устанавливают экспериментально для различных сочетаний металлов
и требований, предъявляемых к прибору с таким расчетом,
чтобы обеспечить достаточную прочность и вакуумную плотность шва без пережогов, непровара, трещин, пор, с наименьшей зоной термического влияния. При аргонодуговой сварке
ток I = 20÷220 А, скорость υ = 50÷100 см/мин при диаметре
электрода d = 1,0÷3,0 мм и расходе газа 5,0–20,0 л/мин.
2.2. Плазменная сварка
Плазменная сварка (ПС) является дальнейшим развитием и усовершенствованием аргонодуговой сварки вольфрамовым неплавящимся электродом (АДСВ). Согласно ГОСТ
2601–84 плазменная сварка — это сварка плавлением, при
которой нагрев проводится сжатой дугой. Сжатая дуга — это
дуга, столб которой сжат с помощью сопла плазменной горелки, потока газа или внешнего электромагнитного поля. При
свободном горении дуги температура столба достигает 5000–
6000 К, столб дуги имеет форму усеченного конуса (рис.
2.2, а).
При ограничении возможности свободного расширения дуги
ее температура возрастает. Кроме того, при сжатии столб дуги
принимает практически цилиндрическую форму (рис.
2.2, б),
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]