Сущность способов полуавтоматической сварки в среде защитных газов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине

 «Автоматизация сварочных процессов»

 

 

 

 

Выполнил студент:                ________________    /_________________/

                                                                                               ^{(подпись)}                         

Шифр _____________

 

 

 

 

 

 

Преподаватель:                       _______________      / ________________ /

                                                                                          ^{(подпись)}

 

 

 

 

Киров 2013

 

 

Сущность способов полуавтоматической сварки в среде защитных газов.

 

Полуавтоматическая сварка выполняется под слоем флюса или в среде защитных газов.

Сущность способа: сварочная  проволока подаётся в зону сварки автоматически с определённой скоростью, а перемещение горелки производится сварщиком вручную. То есть процесс  автоматизирован ровным счётом на половину.

Полуавтоматическая сварка выполняется во всех пространственных положениях толщин от 0.5 до 30 и более  миллиметров, как стали так и  цветные металлы. Защитная среда  ― аргон, углекислый газ или смеси  различных газов.

Дуговая сварка в защитных газах ― это сварка , при которой дуга и расплавленный металл находятся в защитном газе, который подаётся в зону сварки с помощью специальных проборов.

Основные преимущества сварки в защитных газах:

• высокая продуктивность, низкая стоимость при использовании  активных защитных газов;

• простота механизации  и автоматизации;

• возможность сварки во всех пространственных положениях;

• малая зона термического влияния и относительно небольшие  деформации изделия в результате высокой степени концентрации дуги;

• высокое качество защиты;

• уменьшается разбрызгивание;

• сокращается объём  отделочных работ;

• улучшается качество сварных  швов;

• улучшаются условия  работы сварщика;

• снижается трудоёмкость.

При механизированной дуговой  сварке плавящимся электродом, сварочные  полуавтоматы классифицируют следующим образом:

• по способу защиты зоны дуги

• по виду электродной  проволоки: сплошной стальной проволокой, сплошной алюминиевой проволокой, порошковой проволокой

• по способу охлаждения горелки: с воздушным охлаждением  и водяным

• по способу регулирования скорости подачи проволоки: с плавным, ступенчатым, плавно-ступенчатым

• по конструктивному  исполнению - со стационарным, передвижным  или переносным подающим устройством

 

                          

 

Перемещение электрода  относительно свариваемых кромок осуществляют вручную. Автоматизирована подача электродного металла в сварочную ванну по мере его плавления. Сварочная проволока устанавливается в механизм подачи, и далее по гибкому шлангу подается к соплу горелки со скоростью, равной скорости ее плавления. Для того чтобы шланг был достаточно гибким и маневренным, при полуавтоматической сварке применяют тонкую сварочную проволоку (Ø 0,8-1,6 мм).

В зависимости от свариваемого металла и его толщины в  качестве защитных газов используют инертные, активные газы или их смеси. В силу физических особенностей стабильность дуги и ее технологические свойства выше при использовании постоянного тока обратной полярности.

Постоянство параметров (силы тока и напряжения) поддерживается автоматическим путем саморегулирования дуги. При применении полуавтоматической сварки повышается производительность процесса и облегчается труд сварщика.

К основным параметрам режима сварки плавящимся электродом относятся  сила тока, полярность, напряжение дуги, диаметр и скорость подачи поволоки, расход и состав защитного газа, вылет электрода, скорость сварки. Скорость сварки регулирует сварщик, он выбирает ее из условий заполнения разделки или получения швов с требуемым сечением. Устойчивость горения дуги, разбрызгивание и формирование шва зависят от статических и динамических свойств источников питания. Целесообразно применять источники с пологопадающими или жесткими ВАХ с оптимальной скоростью нарастания тока короткого замыкания.

Перенос металла через  дуговой промежуток происходит в виде капель или паров. Капли формируются на конце электрода под воздействием силы тяжести, поверхностного натяжения, давления газов, образующихся внутри расплавленного металла. Основными силами, обуславливающими формирование капель электродного металла и перенос его через дуговой промежуток, являются аксиальная сила, возникающая в результате пинч-эффекта, и силы поверхностного натяжения. Расплавленный металл на конце электрода под действием поверхностного натяжения собирается в капли. По мере расплавления электрода капля растет до такого объема, когда ее вес становиться равным силе поверхностного натяжения, и капля отрывается.

 

 

                       

 

С повышением температуры  поверхностное натяжение уменьшается. С увеличением силы тока уменьшается роль силы тяжести в формировании капли и растет сжимающее действие электромагнитных сил, способствующих отделению капли от конца электрода. Благодаря этому по мере увеличения тока уменьшается размер капель электродного металла, изменяется характер переноса металла от крупнокапельного к мелкокапельному, а затем к струйному.

Кислород уменьшает  поверхностное натяжение металла, и поэтому с увеличением его  содержания в аргоне критический  ток уменьшается. Высокие технологические  свойства дуги при сварке стали обеспечиваются при добавке к аргону до 4-5% О2 . В такое среде дуга горит стабильно при относительно небольшом токе, что облегчает сварку металлов небольших толщин. Дуга со струйным переносом металла дает меньшее разбрызгивание металла и обеспечивает лучшее формирование сварочного шва.

 

Оборудование  для полуавтоматической сварки. Источник питания постоянного тока.

 

Сварочные выпрямители  предназначены для превращения  сменного тока в постоянный ток и  питание им сварочной дуги.

Их отличительная особенность заключается в том, что применение сварочных выпрямителей позволяет получить очень высокое качество сварного шва. Эти аппараты питают электрическую сварочную дугу постоянным током, и предназначаются для ручной дуговой сварки.

Применяются выпрямители  с падающей и жесткой внешними характеристиками в зависимости от требований процесса сварки (резки), в котором они используются в качестве источника питания.

Выпрямители классифицируются:

• за числом обслуживаемых  постов ― одно- и многопостовые;

• за числом фаз питания ― однофазные и трёхфазные;

• за типом вентилей ―  диодные, инверторные, тиристоры;

 

 

• за способом регулировки  тока или напряжения ― с механическим управлением движущимся обмотками (типа ВД для ручной сварки), которые  регулируются сменой коэффициента трансформации силового трансформатора (типа ВС для механизированной сварки в углекислом газе), с регулировкой методом магнитной коммутации (типа ВСЖ), которые регулируются с помощью дросселя насыщения ( типа ВДГ); с регулировкой тиристорами.

• за схемой выпрямителя ― однополупериодные, трёхфазные и шестифазные;

• за предназначением  ― используют для ручной дуговой  сварки, механизированной сварки под  флюсом, механизированной сварки в  среде углекислого газа, универсальные).

Выпрямители малых токов (до 315А) делают по трёхфазной мостовой схеме; средних токов (до 500А) ― по шестифазной с ровняющим реактором; больших токов (более 1000А) делают по шестифазной кольцевой схеме выпрямителя.

Для ручной дуговой сварки используются выпрямители типов  ― ВД-102; ВД-201; ВД-306Д; ВД-506 и другие, где:

БУСП ― блок управления сварочным процессом;

ДС ― постоянный ток;

ТНГ ― режим аргонодуговой  сварки не плавящимся электродом;

ММА ― режим дуговой  сварки покрытым электродом;

МИГ/МАГ ― режим  полуавтоматическая сварки плавящимся электродом в среде защитных газов.

Универсальные выпрямители  обеспечивают стойкое горение дуги для ручной и механизированной сварки. Внешние характеристики универсальных  выпрямителей для ручной сварки и  под флюсом имеют спадающую форму, для механизированной сварки в защитном газе имеют жёсткую форму с небольшим наклоном.

 

 

Параметры	ВДУ-505
Номинальный сварочный  ток, А	500
Номинальное рабочее  напряжение, В, при характеристиках: жёстких спадающих	50 46
Номинальный режим работы ТВ, %	60
Диапазон регулировки сварочного тока, А	50-500
Диапазон регулировки  напряжения, В, при характеристиках: жёстких спадающих	18-50 22-48
Напряжение нерабочего хода, В	80
Первичная мощность, кВА	40
ККД , %	82
Масса, кг	300

 

 

 

 

 

 

Выпрямитель ВДУ-505 ―  полуавтомат ПДГ-516

 

Номинальный сварочный  ток, А ― 500

Диаметр электродной  проволоки, мм ― 1.2-2.0

Скорость подачи электродной  проволоки, м/ч ― 120-960

Размеры (длина*ширина*высота), мм ― 1275*816*940

Масса подающего снаряда, кг ― 18

 

Сварочный полуавтомат

 

Подающий механизм (механизм подачи проволоки) ПДГ-516 применяется при проведении полуавтоматической сварки в качестве устройства для подачи сварочной проволоки и защитного газа в зону сварки.

ПДГ-516 работает в составе  сварочных полуавтоматов вместе с любыми сварочными выпрямителями, имеющими жесткую или комбинированную вольтамперную характеристику (обычно со сварочным выпрямителем ВДУ-506). Может комплектоваться любыми источниками питания, выпускаемыми ОАО "КЗЭСО"

ПДГ-516 - является подающим механизмом открытого типа с 4-х роликовым редукторным приводом, кассетой для сварочной проволоки, тормозным устройством.

Имеет регулирование  сварочных параметров и настройку  трех независимых режимов сварки. Переход со второго режима на третий возможен без прекращения процесса сварки. Также реализован режим сварки электрозаклепками.

При комплектации соответствующими роликами и горелкой полуавтомат  может быть использован для сварки порошковой проволокой.

Имеет плавную регулировку  скорости подачи электродной проволоки.

Технические характеристики:

Номинальный сварочный  ток – 500А (ПВ-60%).

Диаметр проволоки – 1,2-2,0 мм.

Вес кассеты сварочной  проволоки – 15 кг.

Скорость подачи электродной  проволоки – 120-1200 м/ч.

Регулирование скорости подачи сварочной проволоки –  плавное.

Количество подающих роликов – 4 шт.

Габаритные размеры – 470х365х430 мм.

Вес – 17 кг.

Не допускается использование  оборудования для работы в среде  насыщенной пылью, во взрывоопасной  среде, а также в среде, содержащей едкие пары и газы, разрушающие  металлы и изоляцию.

 

 

Баллон с  защитным газом.

 

Баллоны представляют собой  стальные цилиндрические сосуды, в  горловине которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Для каждого газа разработаны свои конструкции вентилей на ацетиленовый баллон и наоборот. На горловину плотно насаживают кольцо с наружной резьбой для навёртывания предохранительного колпака, который служит для предохранения вентиля баллонов от возможных ударов при транспортировке.

В зависимости от рода газа, находящегося в баллоне, баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, а также соответствующей каждому газу краской наносят наименование газа. Например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, а надпись делают черной краской, водородные ― в темно-зелёный и красной краской, ацетиленовый ― в белый и красной краской, пропан ― в красный и белой краской, аргон ― серой краской. Часть верхней и сферической части баллона не окрашивают и выбивают на ней паспортные данные баллона: тип и заводской номер баллона, товарный знак завода-изготовите-ля, масса порожнего баллона, вместилище, рабочее и испытательное давление, дата изготовления, клеймо ОТК и клеймо инспекции Госгортехнадзора, дата следующего испытания.

Основные типы баллонов, применяемых для хранения и транспортировки  кислорода, азота, водорода и других газов.

 

 

Редуктор.

 

Редуктор ― расходометр  служит для понижения давления в  баллоне централизованной сети или  же по трубопроводу, а также поддерживает давление в процессе работы. Редуктор имеет камеры высокого и низкого  давления соответственно также манометры. При сварке на смесях защитных газах (CO₂ + Ar) в комплект аппаратуры входят смесители газов.

 

 

 

 

 

Шланги.

 

 

Для дуговой сварки плавящимся электродом различают автоматическую и полуавтоматическую сварку. Граница  между ними довольно неопределенна. Собственно то, что достигнуто к настоящему времени, обычно не выходит за пределы частичной механизации процесса сварки, включающего две основные операции; подачу электрода в дугу по мере его плавления и перемещение дуги по линии сварки. Если механизированы обе операции, процесс считают автоматическим, если же только одна подача электрода, то полуавтоматическим. Автоматическая сварка не всегда осуществима и целесообразна. Она выгодна в массовом и серийном производстве изделий с достаточно длинными прямолинейными и круговыми швами. Огромное количество сварных изделий не удовлетворяет этим требованиям, и большой объем работ выполняется ручной сваркой. С давних пор наряду с автоматами создавались упрощенные приспособления, в той или иной степени уменьшавшие объем ручной работы. В связи с этим получила большое развитие шланговая полуавтоматическая сварка. Автоматический механизм шлангового полуавтомата, аналогичный обычным дуговым автоматам с электрическим приводом, проталкивает электродную проволоку из бухты в зону дуги через гибкий шланг и держатель-наконечник. Длина гибкого шланга может быть до 5 м. Сварщик, держа наконечник, вручную перемещает его вдоль шва.