Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Некоторые металлы способны образовывать сварные соединения при пластическом деформировании с нагревом до

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-10

Акция
Закажите работу сегодня со скидкой до 5%
Бесплатно
Узнать стоимость работы
Рассчитаем за 1 минуту, онлайн

Сваркой называется процесс соединения металлов, при котором устанавливается межатомное взаимодействие и осуществляется металлическая связь между частицами соединяемых металлов. Некоторые металлы способны образовывать сварные соединения при пластическом деформировании с нагревом до высоких температур. Другие металлы свариваются только в расплавленном состоянии. Высокопластичные металлы (медь, свинец и алюминий) можно соединять без нагрева путем совместной пластической деформации двух деталей.

Сварка является высокоэкономичным и прогрессивным технологическим процессом соединения металлов.

При питании дуги переменным синусоидальным током условия ее горения осложняются периодическими изменениям электрических параметров источника (тока и напряжения). При переходе тока через нулевые значения в горении дуги наступают кратковременные перерывы.

Вследствие этого снижаете температура остаточной плазмы в столбе дуги и температура активных пятен на электродах. Стабильное горение дуги затрудняется также в результате изменения направления движения заряженных частиц при смене полярности.

Трансформатор однофазный

Общие уравнения работы однофазных трансформаторов могут быть получены из упрощенных эквивалентной схемы замещения и векторного треугольника (рис. 18.5).

Рис. 18.5. Однофазный трансформатор: а — упрощенная схема замещения; б — векторная диаграмма

Зависимость напряжения дуги от тока в векторной форме можно записать

Uд = U0 — I2 [(Xт + Хр) + ( Rт + Rр)],

где Хт = Х'1 + Х2 — суммарное индуктивное сопротивление трансформатора; Хр — индуктивное сопротивление реактивной катушки; Rт = R'1 + R2 — суммарное активное сопротивление трансформатора; Rp — активное сопротивление реактивной катушки; Х'1, R'1 — приведенные индуктивное и активное сопротивления первичной обмотки трансформатора.

Это уравнение внешней вольт-амперной характеристики однофазного трансформатора для дуговой сварки.

Напряжение дуги согласно векторной диаграмме

Uд = √U20 — I2д (Хт + Хр)2 — Iд (Rт + Rp)

Пренебрегая малыми величинами Rт и Rp, получим

Uд≈√U20 — I2д (Хт + Хр)2,           (18.1)

откуда

Iд≈√U20 — U2д (Хт + Хр)             (18.2)

При коротком замыкании (Uд = 0; тогда ток короткого замыкания

Iк.з = U0/(Хт + Хр).               (18.3)

Из приведенных уравнений следует,  что необходимая для устойчивого горения дуги индуктивность может быть получена  либо в самом трансформаторе (при Хр≈0), либо включением в цепь дуги реактивной катушки (при Хт≈0). Наличие индуктивности обеспечивает получение крутопадающей внешней характеристики источника и возможность его настройки на заданный режим работы.

В зависимости от способа создания в цепи дуги индуктивного сопротивления трансформаторы разделяют на две группы. Первую группу составляют трансформаторы с увеличенным магнитным рассеянием (Хт≈0) без реактивной катушки (Хр = 0), вторую — с нормальным магнитным рассеянием (Хт≈0) в сочетании с реактивной катушкой (Хр≠0).

При питании дуги переменным синусоидальным током условия ее горения осложняются периодическими изменениям электрических параметров источника (тока и напряжения). При переходе тока через нулевые значения в горении дуги наступают кратковременные перерывы. Вследствие этого снижаете температура остаточной плазмы в столбе дуги и температура активных пятен на электродах.

Стабильное горение дуги затрудняется также в результате изменения направления движения заряженных частиц при смене полярности.

Для повышения устойчивости горения дуги необходимо сократить время перерывов в ее горении при переходе тока через нулевые значения. Рассмотрим сварочную цепь, в которой последовательно с дугой включено активное R и индуктивное X сопротивление (рис.   18.1).

Рис. 18.1. Схема питания дуги переменным током

А. При наличии в цепи только активного сопротивления (X≈0) сдвиг фазы между током и напряжением равен нулю; (φ= 0). Согласно кривым тока  и напряжения  (рис. 18.2, а) возбуждение дуги в каждом полупериоде будет происходить при достижении источником напряжения, равного напряжению зажигания U3:

U3 = Um sin ωτ3,

где Um — амплитудное значение напряжения источника; ω — угловая частота; τ3 — время, необходимое для зажигания дуги,

ωτу= arcsin (U3/Um),   τ3 = arcsin (U3/Um)/ω

Угасание дуги будет происходить при напряжении на клеммах источника, меньшем, чем требуется для горения дуги:

Uд= Um sin (π — ωτу) = Um sin ωτу,

где τу — время  угасания дуги.

ωτу= arcsin (Uд/Um),   τу = arcsin (Uд/Um)/ω

Общее время перерыва в горении дуги Uд

где ω= 2πƒ (ƒ— частота переменного тока).

Б. При наличии в цепи активного и индуктивного сопротивления между током и напряжением  источника появляется угол сдвига фаз (φ≠0). Согласно кривым тока и напряжения (рис. 18.2, б) повторное мгновенное возбуждение дуги возможно, если при переходе тока через нулевые значения ни пряжение источника будет больше или равно напряжению зажигания:

Uи=Um sin φ≥з

При определенном значении угла сдвига фаз ср горение дуги п течение всего полу пер иода может быть непрерывным (τп = 0). Напряжение дуги можно принять практически постоянным

Um sin (ωτ + φ) = Uд + Ldi/dτ,

Где L — индуктивность цепи.

При смене полярности, в моменты перехода тока через нуль, Напряжение дуги изменяется скачкообразно.

Анализ условий горения дуги показывает, что время перерывов в ее горении может быть снижено различными путями: включением в цепь дуги индуктивного сопротивления, увеличением Напряжения холостого хода и повышением частоты переменного тока. В большинстве источников реализованы первый и второй путь. Источники питания с повышенной частотой переменного тока отличаются сложностью конструкции и широкого распространения не получили.

Наличие индуктивного сопротивления в цепи дуги обязательно для всех источников переменного тока. Для большинства сварочных цепей характерно φ= 53—57° и отношение X/R≥5.

Устойчивость горения дуги повышается с увеличением напряжения холостого хода, так как U0 = Um/√2 . Минимальное значение напряжения может быть рассчитано с достаточной для практики точностью:

U0≥(Uд/√2) √(U3/Uд)2 + π2/4

Рис. 18.2. Кривые тока и напряжения при горении дуги переменного тока (Uи — Напряжение источника; (Uд, iд — напряжение и ток дуги)

Напряжение холостого хода источника во многом зав от напряжения, необходимого для повторного возбуждения дуги U3 или так называемого пика зажигания. Даже небольшие перерывы в горении дуги приводят к резкому возрастанию пика зажигания. Особенно это проявляется в те полупериоды, когда катод располагается на свариваемом изделии. Пиковые значения напряжения возрастают при увеличении длины дуги, снижения сварочного тока, наличии в столбе дуги фторидных соединений и др. В обычных трансформаторах для дуговой сварки принимают U0/Uд = 1,8÷2,5.

С увеличением U0 снижаются технико-экономические показатели источников и возрастает опасность поражения током обслуживающего персонала. Все это обусловливает стремление к максимальному снижению напряжения холостого хода.

Устойчивость горения сварочной дуги может быть особенно высокой при наличии в сварочном контуре индуктивности (ХL)( и емкости (Хс). 

При   XL > Хс   Uи = Um sin (ωτ + φ).   При XL< Xc Uи= Um sin (ωτ + φ).

Чем больше Uc, тем при меньшем значении Uи = Um sin φ дуга возбуждается после перехода iд через нуль.

Наличие в цепи дуги переменного тока наряду с индуктивностью еще и емкости (при их вполне определенных значениях) позволяет существенно снизить необходимое напряжение холостого хода источника.

Различие в теплофизических свойствах электрода и свариваемого изделия приводит к тому, что напряжение, необходимое для горения дуги в одном полупериоде, значительно отличается от напряжения горения в другом полупериоде. Нарушается симметрия полупериодов относительно нулевого значения. Это обусловливает появление в цепи дуги постоянной составляющей тока (рис. 18.3). Большая ее величина образуете при сварке алюминия и его сплавов вольфрамовым электродом. В полупериодах, когда катодное пятно располагается на вольфрамовом электроде (прямая полярность), благодаря мощной термоэлектронной эмиссии катода создаются благоприятны условия для возбуждения и горения дуги при низком напряжении. В полупериодах, когда катодное пятно находится на свариваемом изделии из алюминия (обратная полярность), термоэлектронная эмиссия затруднена (холодный катод).

 

Рис. 18.3. Образование постоянной составляющей при горении дуги между вольфрамовым электродом и изделием из алюминия (Iд — постоянная составляющая тока)

Для возбуждения дуги Требуются высокие пиковые значения напряжения, и горение дуги происходит при более высоком напряжении, чем в предыдущих полупериодах. При сварке на небольших токах возбуждение дуги в полупериоды обратной полярности вообще может не произойти. В этом случае дуга становится выпрямительным вентилем. Стабильность ее горения резко ухудшается.

При наличии постоянной составляющей Iд увеличивается сопротивление магнитопровода трансформатора. В результате этого понижается мощность, отдаваемая дуге, и коэффициент мощности источника.

При уменьшении тока в полупериоды обратной полярности млтрудняется катодная очистка свариваемых кромок и поверхности ванны от оксидных пленок. Это приводит к ухудшению формирования шва и снижению его свойств.

Источники питания дуги переменным током для сварки алюминия, его сплавов и некоторых других металлов вольфрамовым электродом должны иметь устройства, облегчающие возбуждение дуги в полупериоды обратной Клярности, и устройства для частичного или полного подавления постоянной Составляющей.

Основное назначение стабилизаторов дуги или импульсных возбудителей Включается в подаче на дугу стабилизирующих импульсов при прохождении тока через нуль. Подача импульсов обычно необходима только в полупериоды обратной полярности. Благодаря этому не только повышается стабильность горения дуги, но и сохраняются высокие значения тока, необходимые для катодной очистки свариваемых кромок и поверхности ванны.

На электрической схеме стабилизатора дуги (рис. 18.4) конденсатор С через выпрямитель В заряжается от повышающего трансформатора Т небольшой мощности. В моменты перехода тока через нуль в полупериоды обратной полярности включается коммутирующий элемент КЭ и конденсатор разряжается на дугу. Подбором значений С и R можно получать импульсы требуемой формы и продолжительности. Стабилизаторы дуги, применяемые в источниках, подают импульс напряжения 250-300 В.

Стабилизаторы дуги можно применять и в обычных источниках переменного тки. При этом целесообразна подача синхронизированных импульсов в оба полупериода при изменении полярности. Применение устройств, стабилизирующих дугу, позволяет снизить на 25—40 % напряжение холостого хода источника. Однако в трансформаторах для дуговой сварки общего назначения подобного устройства пока не применяют, по-видимому, из-за неизбежного их усложнении Стабилизаторы подключают к дуге параллельно основному источнику.

В источниках для дуговой сварки применяют несколько способов полного или частичного подавления постоянной составляющей тока (включением в цепь дуги батареи конденсаторов, полупроводникового выпрямителя и других устройств).

Рис. 18.4. Принципиальная электрическая схема стабилизатора дуги

Однофазные источники питания дуги переменным током

Для сварки алюминиевых и магниевых сплавов вольфрамовым электродом применяют специализированные, источники. Основные элементы таких источников: сварочный трансформатор, осциллятор, стабилизатор дуги и устройство длж частичного или полного подавления постоянной составляющей тока. На рис. 18.14, а приведена функциональная схема источников питания типа УДГ (УДГ-301, УДГ-501).

В установке использован однофазный трансформатор Т с неподвижным подмагничивающим шунтом. Магнитный усилитель предназначен для управления током шунта, а следовательно и для настройки источника на заданный режим работы. Блок РССТ регулирует скорость снижения сварочного тока при заварке кратера шва. Батарея конденсаторов С препятствует прохождению постоянной составляющей тока через вторичную обмотку трансформатора. Блок ВД выполняет функции возбуждения, дуги (осцилляторный режим) и стабилизации горения дуги (стабилизаторный режим).

На рис. 18.14, б приведена упрощенная электрическая схема источника питания типа ИПК с полным подавлением постоянной составляющей тока. Сварочный трансформатор Т имеет повышенное регулируемое магнитное рассеяние. Индуктивность регулируется обмоткой управления ОУ магнитного шунта. Обмотка питается от регулятора напряжения РН через выпрямитель V. Осциллятор Ос после зажигания дуги отключается. Одновременно с этим включается стабилизатор дуги СД.

Рис. 18.14. Источники питания для сварки алюминиевых сплавов вольфрамовым электродом: а - функциональная схема; б — принципиальная электрическая схема

В источниках питания могут быть и другие элементы. Для создания постоянной составляющей тока в самой дуге параллельно основному включают дополнительный источник питания дуги. В импульсных источниках в цепь обмотки управления ОУ включают прерыватель.
Большой интерес представляют источники питания асимметричным разнополярным током промышленной частоты. Источник обеспечивает раздельное и независимое регулирование величины и длительности протекания тока в полупериоды  прямой и обратной полярности. Это позволяет в необходимой   степени   распределять тепловую энергию, выделяемую на электроде и сварочной панне.

Для снижения тепловой нагрузки на вольфрамовый электрод используют и другие схемы питания дуги (рис. 18.15). Управляемые вентили ВУ (тиристоры) позволяют осуществлять раздельное горение дуги. При замыкании тиристора ВУ1 дуга горит между медным водоохлаждаемым соплом и изделием в режиме обратной полярности. Происходит катодная очистка поверхности от оксидных пленок. В следующий полу период (замыкается тиристор ВУ2) дуга горит между вольфрамовым электродом и изделием в режиме прямой полярности. В эти моменты времени происходит расплавление металла и образование сварочной ванны.

Рис. 18.15. Принципиальная электрическая схема источника для микроплазменной сварки вольфрамовым электродом алюминия и его сплавов




1. История социалистических учений
2. Народный коллектив самодеятельного художественного творчества Республики Карелия и Образцовый детский
3. кредитной политики проводимой Банком России в 1999 году.html
4. спиртового раствора Производство- Получают прибавлением мелкоизмельчённого йода настойку аптечную йо
5. Организация торговли на фондовой бирже
6. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук Київ 2004
7. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук1
8. Кант впервые в истории философии обосновал теоретический конструктивный характер человеческого познания
9. 100 2006 Книга знакомит с системой славянской женской гимнастики
10. Вода очищенная
11. Юридически значимое поведение
12. Лабораторная работа ДМ ’ 6
13. Действительно ли важно доверие реклам
14. Кредитно-денежная политика и ее влияние на общее экономическое равновесие
15. Тема- Расчёт производственной программы карьера ОАО ldquo;Ковдорслюдаrdquo; Выполнил- студент гр
16. На тему- Философия Пера Бейля
17. 1013 150414 7 дней класса йоги и медитации утром и вечеро
18. Курсовая работа- Международный этикет
19. ВОСухомлинського Факультет розвитку дитини Кафедра дошкільної освіти та соціального розвитку дитини
20. Тема 3. Економічні аспекти охорони праці.