Elektrotehnika_i_elektronika_2008

Источник должен также позволять регулировать сварочный ток; кроме того, время восстановления дуги при повторном зажигании

не должно превышать о,03 c. .

Дуговая сварка может производиться на переменном и постоянном токах. В качестве источника переменного тока используют сва рочные трансформаторы. _

Источники питания для ,дуговой сварки на постоянном токе де-

лятся на сварочные преобразователи, сварочные агрегаты и выпрямители.'

Сварочные преобразователи представляют собой генераторы

постоянного тока, вращаемые асинхронньУми двигателями (рис. 5.8,

а,. б).

Рис. 5.8. Сварочные преобразователи

B сварочном агрегате генератор приводится во вращение двига-

телем внутреннего сгорания. _ ,

На рис. 5.9 показана принципиальная схема сварочного вьшрямите-

ля типа ВС, обладающего . естественными пологопадающими вне-

трансформатора Т и блока вентилей B, собранных по трехфазной схеме.РегулированиеРегyлировие выпрямленного напряжения произ-

водится -ступенчатым переключением, числа _витков первичной об-

мотни каждой фазы трансформатора. Назначение реактора Р в сва-

poчной цeпи — ограничение ссорости нарастаниятока при коротком

Рис. 5.9. Принципиальная схема сварочного выпрямителя

замыкании во избежание разбрызгивания метафiаV. По таков : схеме выпускаются сварочные выпрямители типо ВС-3О0, ВС-500,

ВС-1000.

Данные многопостовых сварочных выпрямг^телей приведены в справочниках. .

Для повышeния безопасности работ при дуговой сварке применяют устройства снижения напряжения холост его ходасварочных трансформаторов. Так, устройство УСНТ-06У2 зыпускается co следующиминоминальными данными: напряжени питания '380/220 В,

номинальный сварочный ток 500 А; дежурное б зопасное напряже-

ние 12 В, масса 15 кг.

Контактная электросварка. Контактная сна ка, или сварка под

давлением, нашла гпирокое .применение на пре приятиях строиин-

тaли сварятся по всейV площaди контакта..

К установкам контактной сварки относятся стройства стыковой

(рис. 5.10, а), точечной (рис. 5.10, б) и роликов е й (рис. 5.10, в) сварки. Наибольшая мощность аппаратов, предназн : чённык для контактной сварки, достигает 750 кВА. Они позвол ют сваривать встык заготовки сечением до 3500 мм2 и дeтaли толщ ой до ' 32 мм.

575.Глава 5. Электротехнологии и элехтро.оборудование

Р

в

Рис. 5.10. Контактная сварка

Контактная сварка производится апйнаратами, полyчающими питание от специальных трансформаторов c первичным напряжением 220-380 B и вторичным напряжением 0,5-15. В. Для контактной сварки требуются: большиетоки (до 320 кА) и давление '(5-- 30 МПа). .

Регулирование тока в машинах контактной сварки производится переключением числа витков первичных обметок трансформаторов, т. e: изменением коэффициедта трансформации.

B отечественной практике наибольшее'распространение получи-

ли сварочные аппараты АСП, МС, :МТ, МТП, K, МСО и другие,

данные; по которым приводятся. в' справочной литературе.

5.1.8. Варка стекла с помoщью электрических печей прямого нагрева

а

B последние годы для варки сортовыx :стекломасс, a также спе-

циальных стекол (оптических; декоративных) часто используют электрические печи, использующие принцип прямого нaгpева.

Стекловареннaя электропечь представляет собой ванну, футерованную блоками из вы сокоглйноемистых,. магнезитовых или дру-

гих огнеупорных материалов. Ванна имеeт. несколько отделений, в

которых :происходит плавка шиxты, варка стекла c присадкой добавок и выдача готовой стекломассы при определенной температуре. Выделение теплоты в: стекломассе происходит при. протекании по

ней эле ического^т тока. Материалы. электродов железо, молиб ден, графит. Форма электродов — цилиндрические, прямоугольного сечения и пластинчатые. . ' ' : ' . .

По расположению в печи различают электроды пристенные и донные: Питание электродов' осуществляется от понижающих одно-

ктроды

Рис. 5.11. Схема конструкции электрической сте < оваренной печи

фазных и тpехфазных трансформаторов с. регул 'i . уемым вторичным

напряжением (в пределах 54--200 В).. Электроды образуют .однофазные и трехфазные группы. Мощности печей огут достигать не-

скольких сотен и тысяч киловатг.

5.1.9. Электровзрывная обр : ботка

При электровзрывной обработке механиче•кое воздействие на материалы и заготовки осуществляется ударны и волнами, возникающими при высоковольтных импульсных р . зрядах в жидкости. При приложении к двум электpодам, находящи ся в жидкости, напримеp в технологической воде, высокого напр ения (десятки киловольт) мёжду ними проскакивает искра, сопpо : ождаемая интенсивным выделением пара и газа, образующим во i уг нее парогaзовый пузырь.

Если к межэлектpодному промежутку прило ть весьма'кратковременный импульс тока, то выделение газа и ара сводится к ми-

нимyму, a в жидкости появляется ударная волн . давления большой силы, распространяющейся во все стороны в плоскости, перпендикулярной оси разряда. .

в качестве генератора импульсов обычно iспользуют схему c конденсатором-накопителем, заряжаемым т высоковольтного трансформатора через выпрямитель (рис. 5.12). Разряд происходит при достижении на конденсаторе рабочего н пряжения: сначала пробивается формировочный промежуток, a за им -- рабочий. При этом разряд в жидкости получается очень кр тковременным (им-

пульсным) c крутым фронтом тока; чем менее продолжителен разряд и чем круче передний фронт его тока, тем б льше амплитуда распростpаняющейся в жидкости ударной волны.

Активными материалами могут быть твердые диэлектpики, газы, полyпроводники и жидкости: Практически промзппленные оптические квантовые генераторы выполняются на" твердых телах или

как газовые.

В качестве твердых тел используют рубин (плавленая окиvь алюминия с добавкой 0,05 % трехвалентного хрома) и стекло с примесями неодима' (до 5 %), а в последнее время - алюмоиттриевый. гранат с неодимом.

При воздействии на рубин световых лучей атомы хрома возбуж-

даются и через несколько миллисекунд излучают фотоны, давая

излучение c длиной волны 0,6943 мкм.

В газовых лазерах в качестве активного матер aла "применяют азот "(длина волны излучения 0,34 мкм) или углеки лоту (длина волны 10,б мкм).

Торцы рубинового стержня выполняют отра ающими лучи, покрывают полyпрозрачными металлическими или диэлектрически- " ми пленками или устанавливают против торцов зе кaла. Таким способом систему превращают в резонатор, в котором озникает и (пос- ле многократного отражения от торцов) усиливае ся когерентный поток лучей, вырывающийся наружу через более п озрачный торец или через отверстие в одном из зеркал. Усиление ей осуществляется внутри кристалла или стекла за счет столкноiзения фотонов c

возбужденными атомами, которые в свою очередь излучают новые

фотоны. ,

На рис. 5.13, a: показана схема одного из вар антов лазера :на кристалле. Рубиновый стержень 2 помещен внутр эллиптического корпуса-отражателя 4 c полированной зеркально внутренней поверхностью.

На второй фокaльной оси эллипса парaллельн • стержню 2 расположена ксеноновая импульсная лампа 3 (лампа накачки), которая питается от источника питания 1, создающего 4 • роткие импульсы тока при разряде на лампу конденсаторной •атареи, в свою очередь заряжаемой через повышающий ".трансф • рматор от сети переменного тока. Зажигание лампы осуществляе ся "от автоматического ключа в цепи конденсатора. Возникающи.= в рубинё лучи S отражаются от зеркал 6 и"в конечном счете выходя на фокусирующую ' их оптическую линзу 7. Для наведения луча a определенный участок обрабатываемой заготовки 8 служат оптич - ская система 9. Применение " сферической или :цилиндрической оп ки 7 позволяет

фокусировать луч в точку или в линию. В первом с ае в заготовке получаются круглые отверстия, во втором -- линей ые. 'Минималь-

ный диаметр фокусного пятна на заготовке составля - т около 0,05 мм. Длительность импульса излучения обычно сос авляет от 0,2 до

5 мс., их частота 1-10 Гц. Такой режим позволяет п • пучить высокую концентрацию энергии в момент импульса в луче азера (пиковая

г

Рис. 5.13. Схемы устройства лазеров на твердом теле (a) и• газового (б):

1 — источник питания; 2 — .активный элемент; '3 импульсная лампа; 4 —' отражатель; 5— луч лазера; б = зеркала резонатора; 7— оптическая лин-

за; 8— обрабатываемая деталь; 9— оптическая система для наведения луча;

1а — смеситель; 11-- регулятор охлаждения; 12 — высоковольтный источник пХггания; 13— вакуумный насос; 14 — анод;.15 — катоды; 16— выхлоп; 17— га-

зовaя смесь; 18— оxлaждающaя смесь

мощность импульсов может достигать десятков киловатг) при не=

большой средней мощности. Это необходимо в связи c высокой чув - ствительностью активного элемента (особенно рубина) твердотель= ного лазера к нагреву, . что и ограничивает среднюю выходную мощность, несмотря на применяемое водяное охлаждение отража-

теля.

Коэффициент полезного действия лазера на твердом теле очень

мал (0,1-1,0 %).. Практически вся энергия, подводимая к лампе на-

• качки, превращается в теплoтy, которая нат^ревает активный элемент. Благодаря сравнительно малой средней мощности луча, измеря=

емой ваттами, диаметр свeтoвогo пятна на изделии не может превысить 1--2 мм, поэтому лазеры на твердом теле могут применяться лишь в тех технологических процессах, которые не требуют больших затрат энергии: Это -- точечная сварка мелких деталей (в основном тонких проволочек), прошивание мелких. отверстий, в частности в алмазных волокнах и в часовых камнях, резка тонких полyпровoд--

никовых материaлов, обработка тонких плено* в производстве

интегральных микросхем.

Для проведения более энергоемких процессов, таких как сварка швом, резка более толстых диэлектpическиx матер^галов и металлов, требуются более мощные лазеры.

Для этой цели применяют газовые лазеры на а оте или углекислоте. Такие лазеры могут выполняться на мощно и в луче при работе в непрерывном режиме в сотни и тысячи ва (до 10-12 кВт). Для того чтобы газ при этом не нагревался, его н рерывно прока чивают через лазер. Только маломощные газов iе лазеры, работающие в импульсном режиме, могут выполнять я отпаянными c замкнутым объемом. Обычно в газовую смесь добаляют гелий, способствyющий ее охлаждению благодаря своей высо ой теплопровод-

нОСТИ.

Газовые лазеры на СО2 выполняются по схеме «свернутой конструкции», когда газоразрядные трубки располо - ны параллельно друг другу, a луч проходит их последовательно, п ворачцваясь при каждом переходе на 180° c помощью двух установ енных под углом 45° зеркал (рис. 5.13, б).

Появление мощных лазеров позволило расш рить области их. технологического применения. Наиболее перспe ивным представляется их использование в термообработке металл ческих изделий, в первую очередь в поверхностной закалке.

Сканирующий. лазерный луч может обегать с бо ьшой скоростью подвергаемую термообработке поверхность издел ° , вызывал нагрев лишь тонкого ее поверхностного слоя за очень ; ороткий . проме-

жyток времени, в то время как остальная масса зделия остается холодной. Сама закалка не требует дополнитель ого оxлaждения,

оно обеспечивается быстрым оттоком теплоты из агретого поверх ностного слоя в глубь металла. Это обеспечивает з ачитёльную экономию электроэнергии. Кроме того, отсутствуют c • уктурны е изме нения в металле и его деформация.

5.1.11. 'Аэрозольная техноло, ия

Современные промышленные предприятия, таки e как цементные, металлургические, химические заводы, a такжe. тепле вы е электростан ции, являются источниками загрязнения окружаю цей среды.

Наравне c вредными газами эти предприятия в] iбрасывают в ат-

мосферу большое количество пыли,. взвешенной : дымовых газах, a также капель и брызг. Как те, так и другие могут iыть сравнитель-

но крупными (крупнодисперсные вещества c разм ;рами частиц более 1 мкм)- или мелкими (мелкодисперсные веще тва c размерами частиц менее 1 мкм). К последним относятся дымы и туманы. Взвеси