Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Оборудование электросварочного поста ручной дуговой сварки

Введение

Сваркой называется процесс получения неразъёмных соединений путём установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пластическом реформировании, или совместном действии того или другого.

Сварки электрической дугой называются в настоящее время самым распространённым способом неразъёмного соединения металлов. Электрическую дугу впервые наблюдал в 1802 году русский учёный В.В. Петров. Он уже указал на возможность использования образующегося при горении дуги тепла для нагрева металла до температуры плавления.

В 1882 году русский изобретатель Н.Н. Бенардос впервые в мире разработал способ электродуговой сварки металлов с применением не плавившегося угольного электрода, и сварки металлическим электродом были изобретены инженером металлургом Н.Г. С Ливановым. Дуговая сварка получила распространение в резервуаростроении, вагоностроении, су- достроении, и также на первых крупнейших стройках нашей страны Днепрогэсе, Магнитогорском и Кузнецком металлургических комбинатах и др.

За последние годы в России достигнуты значительные успехи в разработке новых прогрессивных методов сварки, создание высоко экономических сварных конструкций, разработке новых сварных материалов и освоение сварки многих специальных сталей, известных металлов и сплавов. По уровню сварочной техники, глубине разработки технологических процессов и объёму применения сварки наша страна занимает первое место в мире. Современный уровень развития сварочной техники в РФ является прочной базой для дальнейшего её развития и эффективного использования как модного средства значительного повышения производительности труда, экономии материалов, повышения качества и дешевизны продукции.

Основная часть

Оборудование электросварочного поста для ручной сварки

Каждый пост для ручной дуговой сварки состоит из источника питания дуги, сварочных изолированных кабелей (проводов), электрододержателя, в котором закрепляют электрод, и зажимного приспособления (струбцины, клеммы и др.) для присоединения сварочного кабеля к свариваемому изделию, столу или к устройству, в котором размещается свариваемое изделие.

Оборудование сварочных постов зависит от характера производства, размеров свариваемых изделий, принятой технологии изготовления изделий, размещения постов и целого ряда других факторов.

Из всех вариантов устройства сварочных постов можно выделить два: в одном сварочный пост располагается в сварочной кабине; в другом расположен открыто в цехе для сварки громоздких изделий.

Кабины предназначены для аварки сравнительно небольших по размерам изделий (деталей), не требующих специальных приспособлений для сборки и сварки.

Сварочная кабина, помимо оборудования, необходимого для сварочной дуги, имеет: рабочий стол, стул сварщика, местную вытяжную вентиляцию, светильник, брезентовый занавес, закрывающий вход в кабину. Свободная площадь кабины должна составлять 3-4 м². Стенки кабины для свободного притока воздуха не должны доходить до пола на 200- 250 мм. Стенки внутри кабины окрашиваются матовой краской в серый, голубой или желтый цвет.

Рабочий стол сварщика может быть неподвижным или вращающимся с регулированием высоты стола. Высота стола для работы сидя должна быть 0,5-06 м, а для работы стоя около 0,9 м. Крышка стола изготовляется из листовой стали толщиной 10-15 мм или из чугуна толщиной около 25 мм (в этом случае не будет коробления крышки от нагревания при сварке). Площадь крышки стола должна быть около 1 м². К одной из ножек стола приваривают болт для присоединения сварочного кабеля от источника питания. Рядом со сварщиком на ножке стола располагается ящик для электродов. Два ящика используются для хранения инструмента и документации.

Рис. 1 Планировка сварочной кабины.

1 – источник питания дуги; 2 – заземление; 3 – пускатель источника питания;

4 и 5 – прямой и обратный токопроводящие провода; 6 – стол; 7 – вентиляция; 8 – коврик; 9 – электроды; 10 – щиток; 11 – электродержатель; 12 – стул; 13 – ящик для отходов; 14 – дверной проем.

Возможны и другие конструкции сварочных столов, приспособленных для сварки изделий определенной конструкции.

Источник питания дуги (сварочный трансформатор или электросварочный агрегат постоянного тока) может располагаться непосредственно в кабине или находиться вне кабины при групповом размещении источников питания. В последнем случае усложняется регулирование сварочного тока, но улучшаются условия ухода за сварочным оборудованием.

При расположении сварочных постов вне кабины, когда сваривают крупные изделия, не помещающиеся в кабинах, сварщик работает непосредственно у изделия. Рабочее место сварщика в этом случае должно быть ограждено переносными щитами или ширмами высотой 1,2-1,5 м для защиты окружающих от света сварочной дуги. Если сварщик работает на некоторой высоте от пола, то применяются переносные щиты на высоких штативах.

При работе вне кабины источник питания размещается непосредственно у рабочего места сварщика. При групповом размещении источников питания в цехе устраиваются постоянные щитки, располагаемые на определенном расстоянии друг от друга, с клеммами для присоединения сварочных кабелей. Щитки соединяются с источником питания постоянной проводкой.

Инструменты сварщика

Для защиты светофильтра от брызг металла используют покровные органические стекла, которые по мере повреждения заменяют новыми.

Сварочные провода. Ток от силовой сети подводится к сварочным аппаратам по проводам марки КРПТ. От сварочных аппаратов к рабочим местам сварочный ток поступает по гибкому проводу марки ПРГ, АПР или ПРГД с резиновой изоляцией. К электрододержателю должен быть подключен гибкий медный провод марки ПРГД длиной не менее 3 м.

Длина проводов от сварочных аппаратов к рабочему месту не должна быть более 30 ... 40 м, так как при большой длине проводов напряжение в них значительно падает, что приводит к уменьшению напряжения дуги. Для соединения сварочных проводов применяют специальные муфты, медные наконечники и болты. Температура нагрева проводов не более 70 градусов.

Для зажатия электрода и подвода к нему сварочного тока служит электрододержатель. Более совершенными являются электрододержатели с пружинами.

Рис. 3 Типы электрододержателей:

a-с продольной пружиной, d-диаметр пружины, p-сила зажима электрода,

d = 3 мм, держатель закрыт с двух сторон текстолитовыми накладками;

б-с поперечной пружиной.

Применяются также винтовые, пластинчатые, вилочные и другие типы электрододержателей. Согласно ГОСТ 14651-69 электрододержатели выпускаются трех типов в зависимости от силы сварочного тока: 1 типа – для тока 125 А; 2 типа -125 -315 А; 3 типа – 315 – 500 А.

Электрододержатель должен выдерживать без ремонта 8000 зажимов электродов. Время смены электрода не должно превышать 4 с.

Рис. 4 Типы электрододержателей:

а – вилочный; б – щипцовый; в – завода «Электрик»; г – с пружинным кольцом

Щитки и маски изготовляются по ГОСТ 1361-69. Материалом служит черная фибра или пластмасса с матовой поверхностью. Масса щитка не должна превышать 0,48 кг, маски – 0,50 кг.

Защитные стекла (светофильтры) предназначены для защиты глаз и кожи лица от лучей дуги, брызг металла и шлака. Размер светофильтра – 52 х 102 мм. Светофильтр вставляется в рамку щитка или маски. Светофильтр защищают от брызг снаружи обычным оконным стеклом. Прозрачное стекло сменяется по мере загрязнения.

Одежда сварщика. В комплект одежды входят куртка, брюки и рукавицы.

Куртку и брюки шьют из брезента, сукна или асбестовой ткани. Одежду из прорезиненного материала не применяют, так как ее легко прожечь нагретыми металлическими частицами. Брюки должны прикрывать обувь для предохранения ног от ожога. Рукавицы могут быть брезентовыми или спилковыми.

Дополнительный инструмент сварщика. Для зачистки кромок перед сваркой и удаления с поверхности швов остатков шлака применяют стальные щетки - ручные или с электроприводом. Остывший шлак с поверхности шва удаляют молотком-шлакоотделителем.

Рис. 5 Инструмент для зачистки сварного шва и свариваемых кромок:

а – металлическая щетка; б – молоток-шлакоотделитель.

Для подсоединения «массы» к заготовке служат винтовые или пружинные зажимы, в которые токопроводящий провод впаивают высокотемпературным припоем или закрепляют механически.

Рис. 6 Токопроводящие зажимы:

а – быстродействующий с пружинным зажимом; б – с винтовым зажимом; в – с винтовой струбциной.

Для клеймения швов, вырубки дефектных мест, удаления брызг и шлака применяют соответственно клейма, зубила и молотки. Сборочные операции перед сваркой выполняют с помощью шаблонов, отвесов, линеек, угольников, чертилок и специальных приспособлений. При монтажных сварочных работах сварщики используют надеваемые через плечо брезентовые сумки, в которые помещают электроды.

Однопостовые сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы ТС и ТСК относятся к трансформаторам с увеличенным магнитным рассеянием. Регулирование сварочного тока производится путем изменения расстояния между первичной и вторичной обмотками при перемещении катушек вторичной обмотки. Трансформаторы ТСК отличаются от трансформаторов ТС наличием конденсаторов, обеспечивающих повышение коэффициента мощности (соз ср).

Трансформатор ТСП-l также построен с увеличенным магнитным рассеянием. Этот трансформатор в отличие от предыдущих не имеет подвижных катушек. Реулирование сварочного тока ступенчатое, т. е. осуществляется путем переключения количества витков вторичной обмотки на клеммовой доске трансформатора. Трансформатор имеет небольшой вес, благодаря чему очень удобен в эксплуатации.

Трансформаторы СТШ-300, СТШ-500 конструкции института 1 электросварки им. Е. О. Патона имеют магнитные шунты; сварочный ток I регулируется изменением положения шунтов. Для удобства транспортировки трансформаторы снабжены обрезиненными колесами, убирающейся ручкой и рым-болтом.

Сварочный трансформатор СТЭ. Этот тип сварочного трансформатора относится к группе трансформаторов с отдельной реактивной катушкой. Сварочный трансформатор СТЭ состоит из собственно трансформатора и индукционного регулятора.

Трансформатор однофазный имеет две обмотки - первичную, включаемую в силовую сеть зажимами А-Х, и вторичную - зажимами а-х, которая соединяется последовательно с регулятором и включается в сварочную цепь.

Как трансформатор, так и регулятор имеют естественное воздушное охлаждение. Кожухи трансформатора и регулятора сделаны из тонкого листового железа. Для облегчения передвижения трансформатор и регулятор

снабжены колесами.

Сердечник трансформатора собирается из листов трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Обмотки трансформатора выполнены в виде двух цилиндрических катушек, каждая из которых состоит из двух слоев изолированного медного провода марки ПБД (первичная обмотка) и одного наружного слоя голой шинной меди (вторичная обмотка).

Первичные обмотки для напряжения 380 В соединяются между собой последовательно, а для напряжения 220 В - параллельно. Вторичные обмотки в обоих случаях соединяются последовательно.

На одной торцовой стенке кожуха трансформатора имеется клеммовая доска, к которой подведены концы первичной обмотки. На противоположной торцовой стенке имеется клеммовая доска вторичной обмотки. Каждый зажим снабжен кабельным наконечником, предназначенным для впаивания в него провода соответствующего сечения.

Сердечник регулятора также собирается из трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Обмотка регулятора сделана из голой шинной меди с асбестовыми прокладками, пропитанными теплостойким лаком.

В верхней части сердечника имеется подвижный пакет, движением которого регулируется воздушный зазор. Регулирование производится рукояткой, которая насажена на винт. Винт входит в гайку, вмонтированную в подвижный пакет. Вращение рукоятки по часовой стрелке вызывает увеличение воздушного зазора в сердечнике регулятора, уменьшение индуктивного сопротивления и, следовательно, увеличение сварочного тока. Вращение рукоятки против часовой стрелки вызывает уменьшение сварочного тока.

Чтобы избежать сильной вибрации, подвижный пакет прижимается двумя специальными пружинами. В некоторых типах регуляторов имеется специальный прижимной винт.

На торцовой стенке кожуха, над винтом подвижного пакета, расположен

указатель тока, шкала которого градуирована в амперах. При номинальном напряжении питающей сети и при рабочем напряжении трансформатора (на его вторичных зажимах) точность показаний шкалы равна 10%.

Рис. 7 Схема электросварочного генератора с размагничивающей последовательной обмоткой.

Однопостовые электросварочные агрегаты (преобразователи) постоянного тока

Однопостовыми электросварочными агрегатами или преобразователями называются такие источники, которые питают сварочным током только одну сварочную дугу.

Однопостовые преобразователи, работающие от электрической сети, представляют собой машины, состоящие из электродвигателя, включаемого в сеть, и электросварочного генератора, питающего сварочную дугу постоянным током. Обычно ротор двигателя и якорь генератора помещаются на общем валу, иногда отдельные валы соединяются муфтами.

Электродвигатель и генератор в последних конструкциях сварочных агрегатов имеют общий корпус.

Сварочный генератор имеет две обмотки возбуждения, э. д. с. генератора индуктируется магнитным потоком обмотки, присоединенной к щеткам генератора. Напряжение между главной щеткой а и дополнительной с почти всегда постоянно по величине и не меняется с изменением нагрузки генератора. Поэтому магнитный поток Ф" этой обмотки не изменяется. Эта обмотка называется обмоткой независимого возбуждения.

При зажигании дуги сварочный ток проходит через последовательную обмотку возбуждения, включенную таким образом, что ее магнитный поток Ф_С натравлен против магнитного потока Ф_В обмотки независимого возбуждения. Чем больший ток проходит по сварочной цепи, тем сильнее размагничивающее действие последовательной обмотки и тем меньше напряжение генератора, так как величина э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря генератора, зависит от результирующего магнитного потока генератора.

В моменты короткого замыкания магнитный поток последовательной обмотки почти равен магнитному потоку основной обмотки возбуждения, поэтому равнодействующий магнитный поток генератора становится незначительным по величине и, следовательно, напряжение на зажимах генератора близко к нулю. Таким образом, падающая характеристика сварочного генератора в данном случае получается за счет действия размагничивающей последовательной обмотки возбуждения.

Рис. 8 Схема сварочного трансформатора с подвижными обмотками:

1- замкнутый магнитопровод; 2 - катушки первичной обмотки; 3 - катушки вторичной обмотки; 4- рукоятка.

Электросварочный генератор с расщепленными полюсами имеет четыре основных магнитных полюса и три группы щеток на коллектор. В отличие от обычных генераторов постоянного тока, где северные и южные магнитные полюса чередуются между собой, в данном случае одноименные полюса размещены рядом. Два ряда расположенных одноименных полюсов можно рассматривать в магнитном отношении как один полюс, расщепленный на две части.

Магнитный поток полюсов условно можно разделить на два потока. Один магнитный поток имеет направление от северного полюса к южному и второй поток - от северного полюса к южному. Величина э. д. с. якоря зависит от интенсивности этих двух потоков: чем гуще магнитный поток, пересекаемый проводниками якоря, тем больше э. д. с. Сварочная цепь присоединяется к щеткам. Обмотки возбуждения магнитных полюсов питаются током от щеток. При зажигании электрической дуги через обмотку якоря проходит ток, который создает магнитный поток обмотки якоря.

Этот магнитный поток выходит из железа якоря, проходит воздушный промежуток между железом якоря и железом магнитных полюсов. Одна часть потока входит в сердечник, проходит по станине, по сердечнику и замыкается через воздушный зазор в железе якоря. Вторая часть магнитного потока идет по сердечнику, далее по станине, по сердечнику и через воздушный зазор в железо якоря. Чем больше ток в обмотке якоря, тем сильнее магнитный поток якоря.

Рассматривая взаимное расположение магнитных потоков обмотки якоря и магнитных полюсов, видим, что магнитный поток обмотки якоря совпадает по направлению с магнитным потоком полюсов и направлен против магнитного потока полюсов. Таким образом, магнитный поток якоря, с одной стороны, уменьшает магнитный поток полюсов, а с другой - стремится увеличить его.

Магнитные полюса рассчитаны так, что их магнитный поток является предельным (насыщенным), не увеличивается от добавления к нему магнитного потока якоря. Магнитный поток якоря, противоположный по направлению магнитному потоку полюсов, уменьшает этот поток и в моменты короткого замыкания дуги почти полностью его подавляет.

Следовательно, в результате действия магнитного потока якоря происходит уменьшение или ослабление основного магнитного потока полюсных сердечников генератора; это ослабление тем сильнее, чем больший ток проходит по сварочной цепи. С ослаблением магнитного потока полюсов уменьшается напряжение генератора.

Таким образом, падающая характеристика генератора здесь получается за счет размагничивающего действия магнитного потока обмотки якоря (реакция якоря).

Электросварочный агрегат ПСО-500. Электросварочный агрегат (преобразователь) ПСО-500 представляет собой преобразователь, состоящий из трехфазного асинхронного электродвигателя А-72/4, смонтированного в одном корпусе с генератором ГСО-500. Корпус преобразователя имеет колеса для передвижения.

Агрегат предназначен для питания постоянным током сварочной дуги при ручной сварке, а также при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом.

Генератор ГСО-500 имеет схему с размагничивающей последовательной обмоткой. Сварочный ток регулируется реостатом в цепи обмотки независимого возбуждения. Реостат имеет маховичок, расположенный вверху машины. Для увеличения сварочного тока нужно вращать маховичок по часовой стрелке.

На клеммовой дощечке генератора имеются два плюсовых зажима. Один из зажимов используют при сварке на токе от 125 до 300 а, а второй - при сварке на токе 300-600 а.

Электросварочный агрегат (преобразователь) ПС-300М состоит из трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и генератора СГ -300М. Электродвигатель и генератор смонтированы в общем корпусе, имеющем колеса для передвижения.

Генератор СГ-300М построен по схеме с расщепленными полюсами. Сварочный поток регулируется реостатом в цепи обмоток возбуждения поперечных полюсов. Поворачивая маховичок по часовой стрелке, увеличивают сварочный ток. На кожухе реостата укреплена шкала с делениями в амперах.

Электросварочный агрегат (преобразователь) ПСГ-350 предназначен для питания дуги, горящей в среде защитных газов и под слоем флюса при автоматической сварке. Генератор преобразователя ПСГ, смешанного возбуждения, состоит из обмоток независимого и последовательного возбуждения, соединенных согласно.

При увеличении сварочного тока магнитный поток машины увеличивается.

Обмотка последовательного возбуждения секционирована. При включении одного витка на каждом магнитном полюсе (генератор имеет четыре главных полюса и четыре добавочных) характеристика генератора получается жесткой; при включении двух витков - возрастающей. Переключение витков последовательной обмотки производится на щитке генератора, имеющем соответствующие клеммы.

Обмотка независимого возбуждения питается от сети через селеновые выпрямители. Для того чтобы колебания напряжения питающей сети не отражались на работе генератора, обмотка к сети включена через стабилизатор напряжения.

Напряжение генератора регулируется реостатом, включенным в цепь обмотки независимого возбуждения.

Номинальные величины напряжения, тока и ПР (продолжительность работы) характеризуют тот рабочий режим, который предусмотрен заводомизготовителем. ПР 65% означает, что генератор (агрегат) в течение пятиминутного цикла работает 65% времени под нагрузкой, а 35% времени вхолостую. При ПР 100% нагрузка сварочного генератора должна быть, снижена против номинальных величин.

Электросварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания. Эти агрегаты состоят из электросварочного генератора постоянного тока, соединенного эластичной муфтой с двигателем внутреннего сгорания. Промышленность выпускает несколько типов таких агрегатов.

В качестве приводного двигателя применяют бензиновые и дизельные двигатели, снабженные хорошими чувствительными регуляторами, обеспечивающими постоянное число оборотов и быстрое восстановление их при переходе от короткого замыкания к холостому ходу. Сварочные агрегаты с двигателями внутреннего сгорания находят применение при сварке магистральных газонефтепроводов, при монтаже мачт электропередач высокого напряжения и при других работах, выполняемых в полевых условиях при отсутствии электроэнергии.

◦ ◦ ◦

ТП

Ø Ø Ø

Д1 Д4

Д2 Д5 I I I

Д3 Д6

ТП– трансформатор понижения

Д 1- 6 – диоды

Рис. 9 Схема ВД – 306 УЗ

Многопостовые электросварочные преобразователи постоянного тока

Многопостовыми электросварочными агрегатами (прео6разователями) называются такие машины, которые питают током несколько сварочных дуг.

Многопостовые генераторы имеют две обмотки возбуждения: параллельную и последовательную согласного включения. Магнитный поток последовательной обмотки имеет то же направление, что и магнитный поток параллельной (шпунтовой) обмотки.

Рис. 10 Схема многопостовой установки:

1 – последовательная обмотка возбуждения; 2 – регулятор напряжения;

3- параллельная обмотка возбуждения; 4 – сварочные посты с реостатами.

От многопостового сварочного генератора напряжение подводится к шинам, к которым подключается группа сварочных постов. Вследствие жесткой характеристики сварочного генератора напряжение на шинах постоянно, независимо от нагрузки. Для получения падающих внешних характеристик на сварочных постах последовательно с дугами включаются так называемые балластные реостаты. Балластные реостаты служат также для регулирования сварочного тока.

Многопостовой электросварочный агрегат ПСМ-1000 состоит из сварочного генератора постоянного тока СГ -1000 и трехфазного асинхронного двигателя. Якорь генератора и ротор двигателя имеют общий вал, вращающийся на шарикоподшипниках. Генератор и двигатель имеют также общий корпус. Напряжение генератора постоянно и равно 60 В.

С агрегатом ПСМ-1000 комплектно поставляются девять балластных реостатов РБ-200, которые дают возможность регулировать сварочный ток в пределах от 10 до 200 а. Необходимый ток устанавливается при включении пяти рубильников на реостате. Если для сварки требуется ток свыше 200 а, то включают два реостата параллельно.

Электродвигатель агрегата ПСМ-1000 имеет мощность 75 кВт, напряжение 220/380 В. Агрегат, весящий 1700 кг, устанавливается на фундаменте.

Многопостовые агрегаты занимают меньше площади, чем однопостовые при питании одного и того же количества сварочных постов. Поэтому в сварочных цехах с большим количеством сварочных постов для экономии производственной площади выгоднее устанавливать многопостовые агрегаты, которые, кроме того, дешевле соответствующего количества однопостовых агрегатов и требуют меньше затрат на ремонт и обслуживание.

Принципы работы и требования, предъявляемые к сварочным трансформаторам.

В электрической дуге переменного тока кривая тока сохраняет приблизительно синусоидальную форму, кривая же напряжения искажается. Точка М соответствует величине напряжения зажигания дуги. Время перехода напряжения от нулевого значения к напряжению, достаточному для повторного зажигания дуги, называется временем восстановления дуги. На кривой напряжения это время обозначено буквой 1. Для получения устойчивой и спокойной дуги время 1 должно быть возможно малым. Горение дуги зависит от нагрева катода, который будет успевать охлаждаться тем больше, чем больше будет время г. Время уменьшается с увеличением напряжения холостого хода сварочного трансформатора. Это становится понятным из сравнения двух кривых напряжения. Кривая 1 имеет большую амплитуду (максимальное значение напряжения), кривая 2 имеет меньшую амплитуду. Для кривой 1 напряжение зажигания будет И и время восстановления 1. Для кривой 2 при том же напряжении зажигания время восстановления уже значительно больше.

Зажигание дуги облегчается при значительном сдвиге фаз между напряжением и током, сдвиг фаз между током и напряжением имеет место при наличии в цепи индуктивных (катушки) или емкостных (конденсаторы) сопротивлений. Сварочный трансформатор вместе со всеми катушками представляет значительное индуктивное сопротивление.

Оборудование электросварочного поста ручной дуговой сварки 📙 Курсовая → 🆔 145244