Файл: Лекция 1 Оснащение сварочного поста для частично механизированной сварки (наплавки) плавлением.docx

МДК 01.01 Оснащение сварочного поста и оборудование для частично механизированной сварки (наплавки) плавлением. Сварочные (наплавочные) материалы. Сварные соединения и швы.
Лекция № 1: Оснащение сварочного поста для частично механизированной сварки (наплавки) плавлением.


Видео: https://www.youtube.com/watch?v=jV6Z1fUWIx0

Лекция № 2: Сварочные выпрямители и подающие механизмы

Инвертор



Но прогресс не стоит на месте и сейчас есть компактные инверторные сварочные аппараты размером с небольшую коробку и весом до 15 кг. Инверторный аппарат работает по принципу выпрямления и преобразования входного напряжения сети, с помощью специальных резисторов в ток с большой коммутационной амплитудой, затем он понижается до рабочей силы тока. Главным достоинством есть то, что КПД достигается до 90% при небольших размерах и маленьком весе до 15 кг. Имеется также плавная настройка тока, что характерно для сварки тонкого металла.

Инверторные аппараты могут работать как для сварки простыми электродами (MMA), так и совместно с подающим механизмом выступать в роли источника для полуавтоматической сварки (MIG).

Сейчас большинство инверторов поддерживают режимы сварки как электродами покрытого типа (ММА), тугоплавким вольфрамовым электродам в среде аргона (ТИГ), сварка в полуавтоматическом режиме (МАГ). Они имеют на панели управления переключатель сварки, которым выбирают определённый метод режима сварки.

Подробно рассмотрим, что такое подающий механизм и достоинства перед сваркой простыми электродами.

Подающий механизм — представляет собой совокупность из электромеханических приспособлений обеспечивающие автоматическую и бесперебойную подачу сварочной проволоки и защитного газа в зону сварки.

Подающий механизм

Подробно рассмотрим из чего состоит подающий механизм:



Сварочный рукав. Он представляет собой гибий каркасный шлаг обтянутый многослойной резиной для защиты и изоляции силового кабеля. Внутри имеется специальный стальной спиральный канал для подачи сварочной проволоки к месту сварки. Также по шлангу обеспечивается подача защитного газа для защиты сварочной ванны от окружающей среды. Возле сварочной горелки расположена кнопка включения механизма подачи проволоки и газа.

---

Механизм подачи проволоки. Обеспечивает бесперебойную подачу проволоки по сварочному рукаву. Состоит из электродвигателя постоянного или переменного тока, прижимного устройства для прижима роликов с помощью винтовых зажимов с определённым усилием.

Приспособление для установки кассеты со сварочной проволокой. Расположен возле механизма подачи и предназначен для долговременного обеспечения сварочной дуги присадочным материалом. Кассета может располагаться как вертикально, так и горизонтально относительно подающего механизма. Фиксирование кассеты происходит благодаря специальной гайке или зажимам.



Блок управление. Его используют для регулировки подачи проволоки. Регулировка может быть электронной с помощью реостата или более грубая благодаря сменным шестерням. На современных устанавливается уже цифровые табло, на которых можно с точностью выставить скорость сварки и тем самым обеспечить более качественное формирование шва.

Основными плюсами перед сваркой электродами есть более быстрый процесс сварки, нет необходимости менять электрод часто, более хороший контроль за процессом сварки. Минусами есть боязнь сквозняков и сильного ветра (возможно образование пор), привязка и источнику защитного газа (баллон, рампа).


Лекция № 3: Инверторные источники питания, сварочные генераторы, преобразователи, агрегаты.

Четыре вида преобразователей

Основное различие между источниками питания сварочной дуги, определяющее их технические характеристики, массу, габариты и сферу применения — это различия по принципу преобразования электротока.

Существуют следующие виды источников:

• 
  трансформаторы;
  
• 
  выпрямители;
  
• 
  преобразователи;
  
• 
  инверторы.
  

Особняком стоят генераторы, так называемые агрегаты. Эти машины — не вторичные, а первичные источники энергии, они не преобразуют тем или иным способом питание от городской или промышленной сети, а вырабатывают его сами.

Как правило, агрегаты строятся на базе двигателя внутреннего сгорания — бензинового или дизельного. Первые — дешевле, вторые имеют большую мощность и моторесурс.

Трансформатор

---

Это самый простой тип сварочного аппарата. Основой ему служит дроссель — реактивная катушка индуктивности.

Простой понижающий трансформатор понижает вольтаж сети до величины холостого хода — 60…80 В. В дальнейшем при работе поддерживается напряжение сварки в 20 В.

Трансформатор варит только переменным током. Его достоинство состоит в простоте конструкции (можно изготовить своими руками, рассчитав число витков обеих намоток).

Он имеет высокий КПД, сравнительно небольшой расход энергии, отличается надежностью в сочетании с ремонтопригодностью. Трансформаторный источник питания дуги бесшумно работает, относительно немного стоит.

Но использование для сварки переменного тока имеет и определенные недостатки. У такого источника питания сварочной дуги большие габариты и очень большая масса.

Дуга горит нестабильно, и сильно зависит от скачков питающего напряжения. Возникает необходимости в использовании специальных покрытых электродов. Перечень металлов и сплавов, которые можно варить переменным током (в основном это низкоуглеродистые стали), ограничен.

Выпрямитель



Как следует из названия, это устройство, выпрямляющее переменный ток, то есть преобразующее его в постоянный. Для этого используются полупроводниковые элементы на основе селена либо кремния.

Выпрямители могут быть однофазные и трехфазные, стационарные или мобильные, иметь любую вольт-амперную характеристику — либо жестко заданную производителем, либо изменяемую пользователем согласно его нуждам.

У выпрямителей есть много достоинств. Это бесшумная работа, высокий КПД (выше, чем у трансформаторов), широкий диапазон использования (можно варить любые металлы и сплавы). У такого источника питания малые потери на холостом ходу, сравнительно небольшие габариты и вес и малое потребление энергии.

Недостатков у них немного, но, к сожалению, они довольно существенные. Выпрямители, как источники питания сварочной дуги, очень сильно нагреваются во время рабочего процесса, поэтому нуждаются в хорошей системе охлаждения, за которой надо тщательно следить.

Кроме того, они очень чувствительны к скачкам напряжения, не любят пыли, которая может вывести из строя систему охлаждения, и достаточно дороги.

Преобразователи

---

Преобразователь — устройство, механическим способом превращающее переменный ток в постоянный. По сути своей это электродвигатель, который вращает вал генератора постоянного тока. Когда-то это были первые устройства, способные производить сварку постоянным током.



По похожему принципу работают и генераторы, питающиеся от бензинового или дизельного мотора.

Несмотря на кажущуюся нелогичность конструкции, преобразователи также имеют свои плюсы и минусы. Основное их достоинство в том, что эти аппараты нечувствительны к перепадам напряжения — ток на выходе всегда имеет стабильную характеристику.

Кроме того, они могут выдавать очень большой ток — 300, 500, некоторые модели 1000 А. В некоторых видах работ, например, при сварке толстых металлических плит, это принципиально.

Их недостатки заключаются в большой массе (до 500 кг), а также в необходимости регулярного ТО из-за наличия вращающихся с высокой скоростью деталей. КПД преобразователей невысок из-за трат энергии на раскрутку вала двигателя.

Инверторы

Инверторы — особый класс источников питания сварочной дуги. Это сварочные аппараты, которые оптимально подходят для бытовых нужд.



Благодаря малым размерам и удобству в обращении они активно используются там, где нужна мобильность, а также есть ограничения по мощности, которую можно взять от сети.

Большинство инверторных источников питания сварочной дуги можно включать в обычную розетку, не боясь перегруза сети.

Принцип действия этих устройств заключается в инверсии — зеркальном превращении одного состояния энергии в другое. Инверторный аппарат осуществляет сварку переменным током высокой частоты, который он получает из постоянного тока, а его, в свою очередь — из промышленного переменного.

Инверсия позволяет увеличить частоту тока в 1000 раз — до 50 кГц. За счет этого удалось добиться существенного снижения размеров и веса аппарата.

Благодаря некоторым инверторным источникам питания сварочной дуги можно производить сварку и постоянным, и переменным током, в зависимости от режима.

К их достоинствам, кроме габаритов, относится малое энергопотребление, высокий уровень безопасности, плавная регулировка выходного тока и малое разбрызгивание расплава при сварке.

---

Список недостатков невелик. Аппарат нуждается в тщательном уходе и защите от пыли, не любит морозов, и не очень дешев в ремонте. Инвертор можно назвать оптимальным аппаратом для ручной сварки.

Лекция № 4: Электрическая дуга и ее строение. Типы сварочных дуг.

Электрической сварочной дугой называют устойчивый электрический разряд в сильно ионизированной смеси газов и паров материалов, происходящий при давлении, близком к атмосферному, используемом при сварке, и характеризуемый высокой плотностью тока и высокой температурой.

Температура в столбе сварочной дуги достигает 5 000–12000 °C и зависит от плотности тока, состава газовой среды дуги, материала и диаметра электрода. А потому сварочная дуга является мощным концентрированным источником теплоты. Электрическая энергия, потребляемая дугой, в основном превращается в тепловую энергию.

В столбе сварочной дуги протекают следующие процессы:

1. Столб дуги заполнен заряженными частицами – электронами и ионами. В нем присутствуют также и нейтральные частицы – атомы и даже молекулы паров веществ, из которых сделаны электроды. Под действием электродинамических сил частицы перемещаются. Скорость их перемещения различна. Быстрее всего перемещаются электроны. Они легко разгоняются и, сталкиваясь с атомами и ионами, передают им свою энергию. Столкновения электронов с атомами могут быть упругими и неупругими. При упругих столкновениях атомы начинают двигаться быстрее – увеличивается их кинетическая энергия. В результате повышается температура плазмы дуги.

2. Электрон, который в электрическом поле приобрел достаточно большую энергию, является источником неупругих столкновений. Столкнувшись с атомом, он возбуждает его, а когда удар достаточно силен, то и выбивает из атома его собственные электроны.

Энергию, которая должна быть сообщена электрону для ионизации какого-либо атома, выражают в электронвольтах (эВ) и называют потенциалом ионизации. Величина потенциала ионизации зависит от строения атома. Чем меньше номер группы и больше номер периода в таблице элементов Менделеева, тем меньше энергии необходимо затратить для ионизации. Наименьшим потенциалом ионизации (3,9 эВ) обладает атом цезия, поскольку он самый тяжелый из всех щелочных металлов. Самый легкий из инертных газов – элемент последней, нулевой группы – гелий обладает наивысшим потенциалом ионизации (24,5 эВ).

---