Методика и порядок проведения эксперимента

Технология выполнения сварных швов.

Выбор режима сварки

Основными параметрами режима ручной дуговой сварки является диаметр электрода и сила сварочного тока. Скорость сварки и напряжение дуги при ручной сварке как правило не регламентируется. Их подбирает сварщик в зависимости от марки электрода и положения шва в пространстве. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла по справочным таблицам.

Сила сварочного тока в основном зависит от диаметра электрода Для электрода диаметром от 3 до 6 мм, ее определяют по формуле:

I_св = к •d, А, (2)

где I_св - сила сварочного тока, А;

к – коэффициент, А/мм равный 40…60 для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали и 35…40 – для электродов со стержнем из высокоуглеродистой стали;

d – диаметр металлического стержня электрода, мм.

Она зависит от положения швов в пространстве и вида сварочного соединения.

По положения в пространстве швы делят на нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные (рисунок 9). Наиболее удобные сваривать нижние швы, так как расплавленный металл не вытекает из кратера. Сложные сваривать вертикальные и горизонтальные швы. Их выполняют очень короткой дугой и электродами диаметром не более 5 мм. Но наиболее трудно сваривать потолочные швы, у которых кратер расположен дном кверху. Потолочные швы сваривают самой короткой дугой и электродами диаметров не более 4 мм., что облегчает переход капли на металл. Если конструкция изделия позволяет то его переворачивают так, чтобы все швы можно было варить в нижнем положении, а тавровые соединения сваривать в лодочку.

1 Подготовить для сварки кромки стальных пластин (толщина пластины задается преподавателем) согласно ГОСТ 5264-80.

2 Определить по справочной таблице 1 диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемой пластины и установить его в электродержателе.

Таблица 1 - Справочная таблица по выбору электрода

Толщина пластины для сварки S, мм	1,5			4-5	6-9	13-15
Диаметр металлического стержня электрода d, мм	1,6		3-4		4-5

3. Определить расчетным путем силу сварочного тока

I_св = к •d, А,

где I_св - сила сварочного тока, А;

к – коэффициент, А/мм равный 40…60 для электродов со стержнем из низкоуглеродистой стали и 35…40 – для электродов со стержнем из высокоуглеродистой стали;

d – диаметр металлического стержня электрода, мм.

4. Определить расчетным путем силу тока короткого замыкания.

1_КЗ = 1,2 • I_св, А

5 Включить сварочный трансформатор, по приборам определить напряжение холостого хода.

6 Установить на сварочном трансформаторе с помощью рукоятки и стрелки силу сварочного тока, определенную расчетным путем.

7 Сварить подготовленные стальные пластины (по заданию преподавателя). В процессе сварки определит по приборам фактическое напряжение дуги и силу сварочного тока.

8 Результаты измерений и расчетов занести в протокол (таблица 2).

Таблица. 2.1 - Результаты измерений

Источники питания дуги	Марка источника	Диаметр, электро-да d, мм	Напряжение холостого хода Uxx,B	Напряже-ние дуги Uд, В	Сила свароч-ного тока I св, А	Сила тока короткого замыкания, I кз, А
Сварочный трансформатор	ТС-500

9 По результатам измерений построить графическую зависимость между напряжением и током, т.е. вольтамперную характеристику источника питания и дуги.

10 По результатам эксперимента сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Роль отечественных ученых в открытии и применения сварки металлов электрической дугой.

2 Физическая сущность процесса сварки электрической дугой

3 Основные виды дуговой сварки.

4 Требования к источникам питания

5 Как выбрать оптимальные параметры режима дуговой сварки.

6 Объяснить по схеме сущность работы источников питания дуги

7 Какие правила техники безопасности должны соблюдаться при включения в электрическую сеть сварочного оборудования.

Содержание отчета

В отчете необходимо указать тему лабораторной работы и ее цель, а также оборудование рабочего места. Дать определение сварки, виды сварочной дуги. физическую сущность дуговой сварки, привести основные виды дуговой сварки, строение сварочной дуги, дать определение вольтамперной характеристики дуговой сварки, основные требования предъявляемые к источникам питания сварочной дуги, электрические схемы трансформаторов, генераторов, выпрямителя. Привести результаты эксперимента по которым построены вольтамперная характеристика источников питания и дуги. Сделать выводы по выполненной работе.

Таблица 1 - Технические характеристики сварочных трансформаторов с увеличенным магнитным рассеиванием

Тип трансформатора	U сети. В		U вторичное, В	ПН, %	I (ток) номинальный, А	Пределы регулирования	КПД %	Масса, кг
СТШ-250						80-260
СТШ-2380						110-405
СТШ-500						145-650
СТШ-500-80						60-800
TC-I20						50-160
ТС-300						110-385
ТС-500						165-650
ТСК-300						110-385
ТСК-500						165-560
ТД-500			59; 73			100-560
ТД-300			61; 79			60-400
ТСП-2						90-300

Таблица 2 Технические характеристики преобразователей агрегатов с генераторами с самовозбуждением и размагничиванией последовательной обмоткой

	Сварочный генератор	Двигатель	Агрегат или преобразователь	Масса, кг
Тип преобразо-вателя	Тип	U, В	I, А	Тип	N, кВт	п. об/мин
Исполнение
ПСО- 300	ГОО-ЗОО			АВ-62- 4			Однокорпусное на колёсах
АСБ- 300-2	ГСО-ЗОО			ГАЗ- МК
АСД-300	ГСО-300			5П4-4-8,5
САМ-300	ГСО-300М			ПН-100	14,25
САМ-400-1	СГП-З-У		75-320				Двухмашинное
				ПН-290			на раме
САМ-400-2	СГП-З-У			МАФ 72-4
ПС-500-2	ГС-500-2			А-72/4			Одно корпусное
							на колесах
АСД-3-1	СГП-З-УШ		120-600	ЯАЗМ- 204Г			Двухмашинное на раме
АСДП-500	СГП-З- УШ			ЯАЗМ-			Двухмашинное
				204Г			на прицепе

Таблица 4 - Сварочные выпрямители с падающими внешними характеристиками

Параметр	ВСС- 120-4	ВСС- 300-3	ВКС-	ВКС- 300	ВКС- 500	ВД- 101	ВД- 306	ВД-
Выпрямленное напряжение холостого хода, В	57-63	58-65	57-62	58-65	65-68	65-68
Номинальный свароч-ный ток при ПН=60%, А
Номинальное напряже-ние при нагрузке, В							32,6
Предел регулирования сварочного тока, А	15- 130	35- 330	15- 130	30-330	65-550	20- 130	45-315	50-500
Потребляемая мощность, кВт	8,6	13,2	5,0	13,2			-
КПД,%
Коэффициент мощности	0,58	0,60	0,60	0,58	0,74	0.5	-	-
Масса, кг

Таблица 5 - Технические характеристики осцилляторов

Тип	U сети, В	Uxx, В	W, кВт	Колебательный контур
W, кВт	Индукционная катушка, Гн	Емкость конденсатора, мкф	Масса, кг
ТУ-2			0,225
ТУ-77	65; 220		1,00	0,097	0,097	0,5
ТУ-177			0,40
ОСЦН
М-2			0,40	0,0045	0,005	0, 5
М-З	40;220		0,14	0,0045	0,005	0, 5
ОС-1	40; 65		0,075	0,0025	0,160	1, 2
ОСПЗ-			0,130	0,0025	0,160	1, 0
2М			0,045

Сделать вы, необходимые материалы для газовой сварки (горючие газы, присадочный материал, флюсы) и оборудование (принципиальные схемы ацетиленовых генераторов, водяных затворов, баллонов для кислорода и ацетилена, ацетиленовых и кислородных редукторов, горелки и ацетилено-кислородного резака), сущность кислородной резки металла. Привести результаты выполнения индивидуального задания (выбор номера горелки и наконечника для заданных условий сварки, а также расчеты по выбору кислородного резака, номера мундштука, генератора)..

   

 

а - с магнитным шунтом (марка СТШ-250), б - со встроенной реактивной обмоткой

(марка СТН -450), в - с подвижной вторичной обмоткой (марка ТС -300, 500)

Рисунок 2.3 - Схемы однопостовых трансформаторов

а - с независимой намагничивающей и последовательной размагничивающей

обмотками возбуждения (марка ГСО-ЗОО);

б - с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей

обмотками возбуждения (марка СМГ-26). Фн - намагничивающий поток,

Фр - размагничивающий поток, N и S -северный, южный полюсы,

НО-намагничивающая обмотка, РО-размагничивающей обмотка.

Генераторы содержат 1 - якорь, 2 - щетки, 3 - статор, 4 - поперечные полюсы,

5 - главные полюсы, 6-дополнительные полюсы.

Рисунок 2.4 – Схема сварочных генераторов

1 - понижающий трехфазный трансформатор, 2 - селеновые выпрямители.

Рисунок 2.5 - Схема сварочного выпрямителя ВСС - 300 - 3

а) б)

а - различных источников тока: 1 - жесткая, 2- пологая, 3 - круто падающая; б - для регулирования сварочного тока: 1,2 - предельные крутопадающие характеристики, 3 - вольтамперная характеристика дуги, U_xx - напряжение холостого хода источника, U_д - напряжение горения дуги, I_CBmj_n, 1_СВтач - предельные значения токов сварки, I„min, Umax ~ предельные значения тока короткого замыкания.

Риcунок 2.6 - Внешние (вольтамперные) характеристики

источников питания дуги

Экспериментальная часть

Содержание отчета

В отчете должны быть цель работы, определение сварки, виды сварочной дуги, физическая сущность и свойства дуги, основные требования предъявляемые к источникам, электрические схемы трансформаторов СТЦ- 250, СТН - 4,50, ТС - 300, генераторов ГСО - 300, СМГ-26 и выпрямителя ВСС - 300-3, в результате измерения,

вольтамперные характеристики источников и дуги по данным результатам, расчеты и выводы.

Таблица 2.1 - Технические характеристики сварочных трансформаторов с увеличенным магнитным рассеиванием

Тип трансформатора	и сети. В		Ивторичное, В	ПН, %	I (ток) номинальный, А	Пределы регулирования	КПД %	Масса, кг
СТШ-250						80-260
СТШ-2380						110-405
СТШ-500						145-650
СТШ-500-80						60-800
TC-I20						50-160	80 I 90
ТС-300				60300 110-385			84: 185 ;
ТС-500					500 165-650		85 1 250j
ТСК-300
						300 110-385 84^:215
ТСК-500						165-560: 85		280 |
ТД-500			59; 73			10Q-560		210 |
ТД-300			61; 79			60-400
	ТСП-2 | 220	i			90-300	■....	....... 1

Приложение 2.2 Технические характеристики преобразователей агрегатов с генераторами с самовозбуждением и размагничиванией последовательной обмоткой

	Сварочный генератор	Двигатель	Агрегат или
Тип							преобразова­
преобра						п.	тель	Масса, кг
	Тип	и,В	1, А	Тип	\т	об/ми н
	кВт	Исполнение
ПСО- 300	ГОО-ЗОО			АВ-62- 4			Однокорпусное1 на колёсах
АСБ- 300-2	ГСО-ЗОО I		i	ГАЗ- МК			i
АСД-				5П4-4-
	. гсо-300			8,5		к
САМ-	гсо-300м			ПН-100	14,25
			75-				Двухмашинное
САМ-							на раме
400-1	СГП-З-У			ПН-^2901
САМ-	СГП-З-У
/1ПП О				Л/1 АЛ.
ПС-500	ГС-500			72-4
ПС-500-	ГС-500-			А-72/4			Одно корпусное
							на колесах
АСД-3-1	сгп-з- \/ттт		120-	ЯАЗМ- 204г			Двухмашинное на паме
АСДП-	сгп-з-			ЯАЗМ-			Двухмашинное
	уш			204г			на прицепе

Приложение 2.3 Сварочные выпрямители с падающими внешними характеристиками

Параметр	всс- 120-4	всс- 300-3	вкс-	ВКС- 300	ВКС- 500	вд- 101	ВД- 306	ВД-
Выпрямленное напряжение холостого хода, В	57-63	58-65	57-62	58-65	65-68	65-68	|
Номинальный сварочный ток при ПН=60%, А
Номинальное напряжение при нагрузке, В							32,6	i 1
Предел регулирования сварочного тока, А	15- 130	35- 330	15- 130	30-	65- , I	20- 45- 130 315 i	50-
Потребляемаямощность, кВт	8,6	13,2	5,0	13,2			■
КПД,%			58!				70 '	69!
Коэффициентмощности	0,58	0,60	0,60 1 }	0,58	0,74	0.5	i ! |	!
Масса, кг

Приложение 2.4. Технические характеристики осцилляторов

				Колебательный контур
Тип	U сети, В	Uxx,В	W.KBT	W,KBT	Индукционная катушка, Гн	Емкость конденсатора мкф	Масса кг
ТУ-2			0,225
ТУ-77	65:220		1,00	0.097	0,097	0,5
ТУ-177			0,40
осцн
М-2			0,40	0,0045	0,005	0, 5
м-з	40;220		0,14	0,0045	0,005	0, 5
ОС-1	40; 65		0,075	0,0025	0,160	1, 2
оспз-			0,130	0,0025	0,160	1, 0
2М			0,045		-	-

/

'

Рис 2.1. Схемы основных видов дуговой сварки по способу Н.Н. Бенардоса; по способу Н.Г. Славянова;

сварка трехфазной дугой, применяется для автоматической сварки; • электрод. 2 - флюс, 3 - свариваемы? детали. 4- присадочный материал. 5-дуга.

Рис. 2.3. Схемы однопостовых трансформаторов а - с магнитным шунтом (марка СТШ-250) б - со встроенной реактивной обмоткой (марка СТН -450) в - с подвижной вторичной обмоткой (марка ТС -300, 500)

Трансформаторы содержат: пластинчатый стальной сердечник 1, первичную обмотку (изолированный провод малого сечения) 2, вторичную обмотку (изолированный провод большого сечения) 3, винтовой механизм перемещения 4, магнитный шунт 5, реактивную обмотку (аналогична вторичной, но намотана навстречу) 6.

Принцип работы трансформаторов следующий. При подаче переменного напряжения сети на первичную обмотку 2 в сердечнике 1 создается переменный магнитный поток Ф, который пересекая витки вторичной обмотки 3 наводит в ней электродвижущую силу (э.д.с.) используемую для сварки.

Магнитный шунт 5 (трансформаторы СТШ и СТН) делит поток Ф на Ф| протекающий в нем и Ф₂, протекающий через вторичную обмотку. В СТШ при увеличении воздушного зазора (сопротивления потоку Ф|) винтовым механизмом перемещения 4 поток Ф| уменьшается, тогда увеличиваются Ф₂ и вместе с ним ток сварки. В СТН поток Ф также делится магнитным шунтом 5 на потоки Ф) и Ф₂, регулируемые величиной воздушного зазора. Чем больше зазор тем меньше Ф_ь тем меньше ток в реактивной обмотке 6, тем больше Ф₂ и сварочный ток.

В трансформаторе ТС регулировка осуществляется за счет взаимодействия сил электромагнитного сцепления неподвижных и подвижных обмоток (катушек). При наибольшем удалении взаимодействие слабое, поэтому ток сварки минимальный.

Принцип работы генераторов следующий. При запитке независимой обмотки возбуждения от аккумулятора между башмаками 4 создается магнитный поток, имеющий направление от N к S. При вращении рамок, образующих якорь 1, в них наводится электродвижущая сила, снимаемая щетками 2 и используемая для питания дуги. С увеличением тока сварки увеличивается размагничивающий поток Фр, направленный навстречу потоку Фн, благодаря чему генератор имеет крутопадающую характеристику.

Рис. 2.4 Схемы сварочных генераторов:

а - с независимой намагничивающей и последовательной размагничивающей

обмотками возбуждения (марка ГСО-ЗОО); б - с параллельной намагничивающей и последовательной размагничивающей

обмотками возбуждения (марка СМГ-26). Фн - намагничивающий поток, Фр - размагничивающий поток, N и S -северный, южный полюсы, НО-намагничивающая обмотка, РО-размагничивающей обмотка.

Генераторы содержат 1 - якорь, 2 - щетки, 3 - статор, 4 - поперечные полюсы, 5 - главные полюсы, 6-дополнительные полюсы.

Рис. 2.5 Схема сварочного выпрямителя ВСС - 300 - 3 1 - понижающий трехфазный трансформатор, 2 - селеновые выпрямители.

Сварочные выпрямители собирают из полупроводниковых элементов, которые проводят ток только в одном направлении. Выпрямительные сварочные установки имеют высокие динамические свойства вследствие незначительной электромагнитной инерции. Ток и напряжение при переходных процессах изменяются практически мгновенно. Отсутствие вращающихся частей делают установки более прочными и надежными в эксплуатации, чем генераторы постоянного тока.

а) б)

Рис. 2.6 Внешние (вольтамперные) характеристики источников питания дуг

U, В

а - различных источников тока: 1 - жесткая, 2- пологая, 3 - круто падающая; б - для регулирования сварочного тока: 1,2 - предельные крутопадающие характеристики, 3 - вольтамперная характеристика дуги, U_xx - напряжение холостого хода источника, и_д - напряжение горения дуги, I_CBmj_n, 1_СВтач - предельные значения токов сварки, I„min, Umax ~ предельные значения тока короткого замыкания.

Содержание отчета

В отчете должны быть цель работы, определение сварки, виды сварочной дуги, физическая сущность и свойства дуги, основные требования предъявляемые к источникам, электрические схемы трансформаторов СТЦ- 250, СТН - 4,50, ТС - 300, генераторов ГСО - 300, СМГ-26 и выпрямителя ВСС - 300-3, в результате измерения,

вольтамперные характеристики источников и дуги по данным результатам, расчеты и выводы.

Таблица. 2.1. Результаты измерений

Источникипитаниядуги	Маркаисточника	---------- ----- Диаметр / электрода, мм	Uxx,B	ИД,В	1 св, А
Сварочныйтрансформатор	1 1 те - 500 / \ / / V / X	/ 3	-

Приложение 2.1 Технические характеристики сварочных трансформаторов с увеличенным магнитным рассеиванием

Тип трансформатора	и сети. В	Ивторичное, В	ПН, %	I (ток) номинальный, А	Пределы регулирования	! кпд %	Масса, кг
СТШ-250					80-260	' 73
СТШ-2380				300j110-405: 88	158 |
Г СТШ-500				500 145-650	■ 90	220 |
СТШ-500-80				500 | 60-800 1 92 ! |	323:
^ TC-I20				120 ^1 50-160	80 I 90
ТС-300			60j300 110-385	84: 185 ;
ТС-500	380 60		500 165-650	85 1 250j
ТСК-300 j 380			300 110-385 84^:215
ТСК-500					165-560: 85	280 |
ТД-500		59; 73			10Q-560		210 |
ТД-300		61; 79			60-400
ТСП-2 | 220	i			90-300	■......

Приложение 2.2 Технические характеристики преобразователей агрегатов с генераторами с самовозбуждением и размагничиванией последовательной обмоткой

	Сварочный генератор	Двигатель	Агрегат или
Тип							преобразова­
преобра						п.	тель	Масса, кг
	Тип	и,В	1, А	Тип	\т	об/ми н
	кВт	Исполнение
ПСО- 300	ГОО-ЗОО			АВ-62- 4			Однокорпусное1 на колёсах
АСБ- 300-2	ГСО-ЗОО I		i	ГАЗ- МК			i
АСД-				5П4-4-
	. гсо-300			8,5		к
САМ-	гсо-300м			ПН-100	14,25
			75-				Двухмашинное
САМ-							на раме
400-1	СГП-З-У			ПН-^2901
САМ-	СГП-З-У
/1ПП О				Л/1 АЛ.
ПС-500	ГС-500			72-4
ПС-500-	ГС-500-			А-72/4			Одно корпусное
							на колесах
АСД-3-1	сгп-з- \/ттт		120-	ЯАЗМ- 204г			Двухмашинное на паме
АСДП-	сгп-з-			ЯАЗМ-			Двухмашинное
	уш			204г			на прицепе

Приложение 2.3 Сварочные выпрямители с падающими внешними характеристиками

Параметр	всс- 120-4	всс- 300-3	вкс-	ВКС- 300	ВКС- 500	вд- 101	ВД- 306	ВД-
Выпрямленное напряжение холостого хода, В	57-63	58-65	57-62	58-65	65-68	65-68	|
Номинальный сварочный ток при ПН=60%, А
Номинальное напряжение при нагрузке, В							32,6	i 1
Предел регулирования сварочного тока, А	15- 130	35- 330	15- 130	30-	65- , I	20- 45- 130 315 i	50-
Потребляемаямощность, кВт	8,6	13,2	5,0	13,2			■
КПД,%			58!				70 '	69!
Коэффициентмощности	0,58	0,60	0,60 1 }	0,58	0,74	0.5	i ! |	!
Масса, кг

Приложение 2.4. Технические характеристики осцилляторов

				Колебательный контур
Тип	U сети, В	Uxx,В	W.KBT	W,KBT	Индукционная катушка, Гн	Емкость конденсатора мкф	Масса кг
ТУ-2			0,225
ТУ-77	65:220		1,00	0.097	0,097	0,5
ТУ-177			0,40
осцн
М-2			0,40	0,0045	0,005	0, 5
м-з	40;220		0,14	0,0045	0,005	0, 5
ОС-1	40; 65		0,075	0,0025	0,160	1, 2
оспз-			0,130	0,0025	0,160	1, 0
2М			0,045		-	-

Дата добавления: 2015-05-06