Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Мая 2014 в 08:21, дипломная работа
Электронный блок управления состоит из: реле защиты, фильтров, выпрямителя, диодного моста, тиристорного ключа и схемы управления включения тиристора, генератора частоты f=30 кГц, трансформатора с выпрямителем на 10 В, схемы управления широтно-импульсной модуляции и электронной схемы, включающей в себя тиристорный ключ, модулятор и формирователь управляющих сигналов.
Отличительная особенность устройства состоит в том, что формирователь импульса запуска тиристора VS1 обеспечивает его срабатывание при минимальном напряжении на переходе анод-катод, то есть синхронно с переходом сетевого напряжения через нуль, при заряде конденсатора С13 до напряжения запуска. С целью уменьшения габаритов и массы устройства частота преобразования выбрана 30кГц. Преобразователь рассматриваемого устройства выполнен по полумостовой схеме с самовозбуждением и коммутирующим насыщающимся трансформатором Т2. В качестве выходного выпрямителя используются мощные диоды VD16-VD19.
Длительность импульса модулятора зависит от состояния транзистора VT1. Управляющее напряжение на базу этого транзистора поступает от преобразователя ток-напряжение, выполненного на операционном усилителе DA1 и шунте R38. Стабилизатор тока построен по ключевой схеме. На его выходе подключен выходной фильтр на элементах L6, C23, VD25. Стабилизатор тока управляет напряжением, поступающим с усилителя VT8. Работа ключей генератора описана в [17], с29. С целью уменьшения нагрузки на диоды моста сетевого выпрямителя при включении сети применено устройство заряда конденсатора разработанное в [23].
Функции сетевого фильтра выполняют элементы С1, L1, C2. Выпрямитель двухполупериодный мостовой на диодах VD1-VD4, схема запуска образована элементами C13, VD6, C9, R7, VT2, VT3, R19. До запуска преобразователя напряжение на конденсаторе С13 отсутствует и заряд конденсатора С6 фильтра происходит через ограничительный резистор R6. Как только конденсатор С6 зарядится до напряжения запуска преобразователя, появится напряжение на С13 и первым же синхроимпульсом с VD6 через дифференцирующую цепочку С9, R7 запустится одновибратор на транзисторах VT2, VT3 при этом на управляющий электрод VS1 поступит открывающее его напряжение с конденсатора С13 через элементы R19, VT3.
Элементы L2, VD5, C8, R4 служат для ограничения броска тока через силовые транзисторы преобразователя VT4,VT6 в момент зажигания дуги. Коллекторы и базы этих транзисторов объединены, а в эмиттерах включены токовыравнивающие резисторы R24, R25. Ключи регулятора (выходной стабилизатор) выполнены на транзисторах VT11, VT9. Включение и выключение силовых высоковольтных транзисторов преобразователя осуществляется в режиме разомкнутых ключей К1, К1.1, К1.2 регулятора, то есть на холостом ходу во всем диапазоне нагрузок, что значительно повышает надежность устройства за счет исключения сквозных токов, повышает КПД и уменьшает импульсные помехи. Регулировка тока нагрузки осуществляется длительностью импульсов с помощью схемы управления, выполненной на элементах DD1, DD2. При этом силовые транзисторы регулятора используются в режиме насыщения с минимальными потерями мощности. На элементах DD1.1, R18, VD10, VD12 выполнен формирователь меандра, синхронного с частотой преобразователя. Далее по фронту и по спаду сигнала с помощью дифцепочек С3, R2, C4, R8 и DD2.2 формируются короткие (около 2 мкс) отрицательные импульсы.
За работу схемы широтно-импульсной модуляции отвечает одновибратор, выполненный на элементах DD1.2, DD1.3, длительность импульса которого зависит от состояния транзистора VT1. Управляющее напряжение на базу этого транзистора поступает от преобразователя ток-напряжение, выполненного на операционном усилителе DA1 и шунте R38.
Минимальный ток зависит от чувствительности преобразователя ток-напряжение и настраивается с помощью резистора R36.
Максимальный ток ограничивают подбором резистора R13.
Для удобства пользования в устройстве предусмотрено два поддиапазона регулировки тока. Переключение поддиапазонов происходит с помощью переключателя SA2. Включение в сеть с помощью SA1.
Ручная дуговая сварка – это сварка покрытым металлическим электродом. Является наиболее старой и универсальной технологией дуговой сварки.
РДС – ручная дуговая сварка (преимущественно в советской литературе);
MMA – Manual Metal Arc (Welding) – ручная металлическая дуговая сварка;
SMAW – Shielded Metal Arc Welding – металлическая дуговая сварка в защитной атмосфере;
E – международный символ ручной дуговой сварки.
Для образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому изделию (рисунок 1.1) от источника питания подводится сварочный ток (переменный или постоянный).
Рисунок 1.1 - Ручная дуговая сварка
Если положительный полюс источника питания (анод) присоединен к изделию, говорят, что ручная дуговая сварка производится на прямой полярности. Если на изделии отрицательный полюс, то полярность обратная. Под действием дуги расплавляются металлический стержень электрода (электродный металл), его покрытие и металл изделия (основной металл). Электродный металл в виде отдельных капель, покрытых шлаком, переходит в сварочную ванну, где смешивается с основным металлом, а расплавленный шлак всплывает на поверхность.
Размеры сварочной ванны зависят от режимов и пространственного положения сварки, скорости перемещения дуги по поверхности изделия, конструкции сварного соединения, формы и размера разделки свариваемых кромок и т.д. Они обычно находятся в следующих пределах: глубина до 6 мм, ширина 8–15 мм, длина 10–30 мм.
Длина дуги – расстояние от активного пятна на поверхности сварочной ванны до другого активного пятна на расплавленной поверхности электрода. В результате плавления покрытия электрода вокруг дуги и над сварочной ванной образуется газовая атмосфера, оттесняющая воздух из зоны сварки для предотвращения его взаимодействия с расплавленным металлом. В газовой атмосфере также присутствуют пары легирующих элементов, основного и электродного металлов.
Шлак, покрывая капли расплавленного электродного металла и поверхность сварочной ванны, препятствует их взаимодействию с воздухом, а также способствует очищению расплавленного металла от примесей.
По мере удаления дуги металл сварочной ванны кристаллизуется с образованием шва, соединяющего свариваемые детали. На поверхности шва образуется слой затвердевшего шлака.
Дуга зажигается кратковременным прикосновением конца электрода к свариваемому изделию. В результате протекания тока короткого замыкания и наличия контактного сопротивления торец электрода быстро нагревается до высокой температуры, при которой после отрыва электрода происходит ионизация газового промежутка и возникает сварочная дуга. Для надежного зажигания дуги сварщик должен отводить электрод от изделия на высоту 4–5 мм, так как при большем расстоянии между концом электрода и изделием дуга не возникает.
Обычно зажигание дуги осуществляется либо прямым отрывом электрода после короткого замыкания (А на рисунке 1.2), либо скользящим движением конца электрода (Б на рисунке 1.2).
Рисунок 1.2 - Зажигание дуги при ручной дуговой сварке
Ведение дуги производится таким образом, чтобы обеспечить проплавление свариваемых кромок и получить требуемое качество наплавленного металла при хорошем формировании. Это достигается путем поддержания постоянства длины дуги и соответствующего перемещения конца электрода.
В процессе сварки электроду сообщается движение в трех направлениях. Первое движение – поступательное, направлено по оси электрода. Этим движением поддерживается постоянная длина дуги в зависимости от скорости плавления электрода. Длина дуги при ручной сварке в зависимости от условий сварки и марки электрода должна быть в пределах (0,5–1,2)dэл. Чрезмерное уменьшение длины дуги ухудшает формирование шва и может привести к короткому замыканию. Чрезмерное увеличение длины дуги приводит к снижению глубины провара, увеличению разбрызгивания электродного металла и ухудшению качества шва как по форме, так и по механическим свойствам, а при сварке электродами с покрытием основного вида – и к порообразованию.
Второе движение – перемещение электрода вдоль оси валика для образования шва. Скорость этого движения устанавливается в зависимости от силы тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов. При отсутствии поперечных движений электрода получается узкий шов (ниточный валик) шириной примерно 1,5 диаметра электрода. Такие швы применяют при сварке тонких листов, наложении первого (корневого) слоя многослойного шва, сварке по способу опирания и в других случаях.
Третье движение – перемещение электрода поперек шва для получения требуемых ширины шва и глубины проплавления. Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика рисунке 1.3. Ширина швов, получаемых с поперечными колебаниями, обычно составляет 1,5–5 диаметров электрода.
Рисунок 1.3 - Основные виды траекторий поперечных движений конца электрода при слабом (А, Б), усиленном (Е–Ж) прогреве свариваемых кромок, усиленном прогреве одной кромки (З, И), прогреве корня шва (К)
Техника выполнения ручной дуговой сварки во многом зависит от пространственного положения сварного шва. При сварке различают нижнее (0–60°), вертикальное (60–120°) и потолочное (120–180°) положения рисунок 1.4.
Рисунок 1.4 - Различные положения изделия при ручной дуговой сварке
При ручной сварке в нижнем положении основная проблема состоит в том, чтобы обеспечить полное проплавление сечения без образования прожогов.
На рисунке приведены различные варианты выполнения швов в нижнем положении. При сварке односторонних швов на весу (рисунок А), как правило, очень трудно избежать непроваров или прожогов, поэтому для односторонних швов обычно применяют способы удержания сварочной ванны:
Рисунок 1.5 - Способы удержания сварочной
ванны
1 – съемная медная подкладка; 2 – остающаяся
стальная подкладка; 3 – основной шов;
4 – подварочный шов
Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя способами: при повороте изделия на 45° (так называемое положение «в лодочку») и наклонным электродом (рисунок 1.6). Сварка «в лодочку» более предпочтительна, так как при сварке наклонным электродом из-за отекания расплавленного металла трудно предупредить подрез по вертикальной плоскости и обеспечить провар по нижней плоскости.
Рисунок 1.6 - Техника выполнения угловых
швов при ручной дуговой сварке:
А – «в лодочку»; Б – наклонным электродом
При ручной сварке в вертикальном положении стекание расплавленного металла также оказывает существенное влияние на формирование шва и глубину проплавления рисунок 1.7. Вертикальные швы обычно выполняют на подъем. В этом случае удается обеспечивать требуемый провар и поддерживать расплавленный металл на кромках. Однако производительность сварки низкая и увеличивается при сварке на спуск. Однако из-за малой глубины проплавления это возможно только для тонкого металла и при применении специальных электродов.
Рисунок 1.7 - Ручная дуговая сварка швов в вертикальном положении
Особенно неблагоприятные условия формирования шва наблюдаются при выполнении на вертикальной плоскости горизонтальных швов, так как расплавленный металл натекает на нижнюю свариваемую деталь.
Достаточно сложна и ручная сварка в потолочном положении. Расплавленный металл в сварочной ванне в этом случае удерживается от вытекания силой поверхностного натяжения рисунок 1.8. Поэтому необходимо, чтобы вес расплавленного металла не превысил эту силу. Для этого стремятся уменьшить размеры сварочной ванны, выполняя сварку периодическими короткими замыканиями, давая возможность металлу шва частично закристаллизоваться. Применяют также уменьшенные диаметры электродов, снижают силу сварочного тока, используют специальные электроды, обеспечивающие получение вязкой сварочной ванны
Рисунок 1.8 - Формирование ванны и шва при ручной дуговой сварке в потолочном положении
Информация о работе Электронный блок управления сварочным аппаратом